오실로스코프를 사용하여 실제 전력 및 역률을 계산하는 방법은 무엇입니까?

대기 모드에서 장치의 실제 전력 소비량을 계산하려고하지만 다음과 같은 이유로 역률을 알아야합니다.

$\text{Real Power} = V_\text{rms}\times I_\text{rms}\times PF$

이제 다른 많은 IT 장치와 같은 장치에는 완벽한 정현파 전류 곡선이 없으므로 위상 변이를 계산할 수는 없습니다.

Arduino 응용 프로그램에 대한 일부 문서를 읽었으며 분명히 전류와 전압의 몇 가지 순간 샘플링을 수행하고 곱하여 평균을 얻을 수 있습니다. 그래서 나는 내 범위를 꺼내서 1000 샘플을 얻기로 결정했습니다.

그래프는 다음과 같습니다.

이 데이터를 Excel 시트로 내보내고 다음 값을 얻었습니다.

$V_\text{rms} = 118.96V\text{ (RMS)}$

$I_\text{rms} = 0.02024A\text{ (RMS)}$

$S \text{ (apparent power)} = 2.40792\text{ VA}$

$P \text{ (real power)} = 0.93713\text{ W}$

이것은 나에게 역률을 준다

$PF = 0.93713/2.40792 = 0.38919\text{ ← This is a very low power factor.}$

Kill-a-Watt 장치를 사용했는데 역률이 평균 0.6 정도라고 말합니다.

무언가를 놓치면 온라인으로 조사를 시도했는데, 스코프의 현재 프로브에 소스 (내 경우에는 AC 콘센트)를 가리키는 "흐름 화살표"가 있어야한다는 웹 사이트를 발견했습니다. 나는 어딘가에 그것을 가지고 있음을 알았고 이것을 고쳤다. 그래프는 다음과 같습니다.

는 거의 동일한 RMS 값을 제공하지만 순간 전압 및 전류 판독 값을 곱하고 평균을 계산하여 실제 전력을 계산하려고하면 실제 전력은 다음과 같습니다.

$P = -1.02W$

더 많은 경험을 가진 사람이 올바른 방향으로 나를 가리킬 수 있습니까? 내가 무엇을 잘못하고 있지?

나는 이것을 위해 전압과 전류의 RMS 값을 사용하려고 시도하는 것이 효과가 없을 것이라고 생각합니다. 현재 파형을 4ms 후에 시프 팅한다고 상상해보십시오. RMS 전압이나 RMS 전류는 전혀 변하지 않지만, 끌어 당겨지는 전력은 10 배 정도 변합니다.

회로에서 발생하는 순간 전력은 V * I입니다. 작은 시간 dt에서 소비되는 에너지는 V * I * dt입니다. 1 초에 소비 된 에너지, 소비 전력은 T = 0에서 T = 1로 V * I * dt의 적분이됩니다. Excel 스프레드 시트의 샘플 값에서 직접 계산할 수 있습니다. 매번 샘플에서 순간 전압에 순간 전류를 곱하면 순간적인 전력이 공급됩니다. 이 값에 샘플 간격을 곱하면 해당 샘플 간격에서 소비되는 에너지가됩니다. AC 사이클에 걸쳐 이들을 모두 더한 다음 초당 사이클 수를 곱하십시오. 이는 초당 소비되는 에너지, 즉 전력으로 알려져 있습니다.

스코프 트레이스를 살펴보면 회로에 의해 소비되는 전류는 일반적으로 0입니다. AC 반주기마다 한 번 전류가 약 90mA로 매우 빠르게 증가한 다음 약 820us 이상으로 선형 적으로 0으로 떨어집니다. 60Hz 회로이므로 8.3ms 마다이 작업을 수행합니다. 회로가 전류를 끌어 당기면 전압은 170V에서 거의 일정합니다. 이는 170V = 7.65W에서 820us에 대한 45mA의 평균 전류이지만, 총 전력의 1/10 만 소비하므로 최종 전력 소비는 0.76W입니다.

내 경험상 전류 프로브를 거꾸로 배선 할 확률은 정확히 0.5입니다!

역률 저하가 정류기 동작으로 인한 것이며 순전히 유도 성 또는 용량 성 위상 편이가 아닌 IT 장비와 같은 시스템의 경우 역률은 개별 고조파 전류 성분의 함수 인 K- 인수 법으로 계산됩니다. 고조파 성분은 샘플링 된 전류 파형의 FFT를 사용하여 계산됩니다.

귀하의 5000/6000 시리즈 스코프 (매우 사랑 스럽습니다-매일 직장에서 사용)는이 작업에 적합한 도구가 아닙니다. 이런 종류의 작업을 위해서는 실제로 파워 미터를 사거나 빌려야합니다.

Xitron은 파워 미터의 수학적 방법 에 대한 좋은 논문을 가지고 있으며 , Googling 은 몇 가지 히트 곡 을 제공합니다.

전류 프로브는 기본적으로 1 회전 변압기입니다. 프로브가 측정하는 와이어의 방향에 상관 없습니다. 화살표의 유일한 목적은 해당 방향으로 흐르는 전류가 오실로스코프에 양의 전압으로 표시됨을 나타냅니다. 프로브를 켰을 때 파형은 동일하게 유지되었지만 오실로스코프의 극성은 바뀌 었습니다. 이것은 전류와 다른 전압 또는 전류 사이의 위상을 결정해야 할 때 중요합니다. 파형 및 진폭은 영향을받지 않습니다.