จะคำนวณ Real Power และ Power Factor โดยใช้ Oscilloscope ได้อย่างไร

ฉันกำลังพยายามคำนวณปริมาณการใช้พลังงานที่แท้จริงของอุปกรณ์ของฉันในโหมดสแตนด์บาย แต่เมื่อต้องการทำเช่นนั้นฉันจำเป็นต้องคำนวณปัจจัยด้านพลังงานเนื่องจาก:

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

ตอนนี้อุปกรณ์ของฉันเหมือนกับอุปกรณ์ไอทีอื่น ๆ ไม่มีเส้นโค้งไซน์ปัจจุบันที่สมบูรณ์แบบดังนั้นฉันจึงไม่สามารถคำนวณการเลื่อนเฟสที่สามารถทำ cos (theta) ได้

ฉันอ่านเอกสารบางอย่างสำหรับแอพพลิเคชั่น Arduino และเห็นได้ชัดว่าคุณสามารถคำนวณกำลังไฟจริงได้โดยทำการสุ่มตัวอย่างกระแสและแรงดันหลายตัวอย่างทันทีและคูณพวกมันและแค่หาค่าเฉลี่ย ดังนั้นฉันจึงเอาขอบเขตของฉันออกไปและตัดสินใจที่จะรับ 1,000 ตัวอย่าง

นี่คือกราฟ:

ฉันส่งออกข้อมูลนี้ไปยังแผ่นงาน Excel และได้รับค่าต่อไปนี้:

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

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

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

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

สิ่งนี้ทำให้ฉันมีตัวประกอบกำลังของ

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

ฉันใช้อุปกรณ์ Kill-a-Watt ของฉันและมันบอกฉันว่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ของฉันอยู่ที่ประมาณ 0.6 โดยเฉลี่ย

ฉันพยายามลงทุนออนไลน์หากฉันพลาดบางสิ่งและฉันสังเกตเห็นเว็บไซต์ที่กล่าวว่าโพรบปัจจุบันสำหรับขอบเขตควรมี "ลูกศรไหล" ที่ชี้ไปที่แหล่งที่มาในกรณีของฉัน AC เต้าเสียบของฉัน ฉันสังเกตว่าฉันมีอีกแล้วและแก้ไขสิ่งนี้ กราฟร้อง:

ค่าที่ให้เกือบเหมือนกันกับค่า RMS แต่เมื่อฉันพยายามที่จะคำนวณพลังงานที่แท้จริงโดยการคูณแรงดันไฟฟ้าทันทีและการอ่านปัจจุบันและการเฉลี่ยพวกเขาออกฉันได้รับพลังที่แท้จริงของ:

$P = -1.02W$

พวกคุณคนใดที่มีประสบการณ์มากขึ้นชี้ให้ฉันไปในทิศทางที่ถูกต้องได้ไหม ผมทำอะไรผิดหรือเปล่า?

ฉันคิดว่าการพยายามใช้ค่า RMS ของแรงดันและกระแสไฟฟ้าสำหรับสิ่งนี้จะไม่ทำงาน ลองจินตนาการถึงการเปลี่ยนรูปคลื่นปัจจุบัน 4ms ในภายหลัง ทั้งแรงดัน RMS และกระแส RMS จะไม่เปลี่ยนแปลงเลย แต่กำลังงานที่วาดจะเปลี่ยนไปตามลำดับความสำคัญ

พลังงานทันทีที่ถูกดึงออกมาจากวงจรของคุณคือ V * I ในช่วงเวลาสั้น ๆ dt พลังงานที่ใช้จะเป็น V * I * dt พลังงานที่บริโภคใน 1 วินาทีพลังงานที่ถูกดึงออกมาจะเป็นส่วนประกอบของ V * I * dt จาก T = 0 ถึง T = 1s คุณสามารถคำนวณได้โดยตรงจากค่าตัวอย่างในสเปรดชีต excel ของคุณ ในแต่ละครั้งตัวอย่างให้คูณแรงดันไฟฟ้าทันทีด้วยกระแสไฟฟ้าทันทีและนั่นจะดึงพลังงานทันที คูณด้วยช่วงเวลาตัวอย่างและนั่นคือพลังงานที่ใช้ในช่วงตัวอย่าง เพิ่มสิ่งเหล่านั้นทั้งหมดบนวัฏจักร AC และคูณด้วยจำนวนรอบต่อวินาทีและนั่นคือพลังงานที่ดึงมาต่อวินาทีหรือที่เรียกว่าพลังงาน

เมื่อดูที่ร่องรอยของขอบเขตกระแสที่ถูกดึงออกมาจากวงจรจะเป็น 0 เมื่อต่อครึ่งวงจร AC กระแสจะเพิ่มขึ้นประมาณ 90mA อย่างรวดเร็วแล้วลดลงเป็นเส้นตรงเป็น 0 มากกว่าประมาณ 820us มันเป็นวงจร 60Hz ดังนั้นมันทำเช่นนี้ทุก 8.3ms เมื่อวงจรกำลังวาดกระแสแรงดันจะคงที่มากกว่าหรือน้อยกว่าที่ 170V นั่นคือค่าเฉลี่ยปัจจุบันของ 45mA เหนือ 820us ที่ 170V = 7.65 W แต่ใช้พลังงานนี้เพียง 1/10 ของเวลาทั้งหมดดังนั้นการใช้พลังงานขั้นสุดท้ายคือ 0.76 W

จากประสบการณ์ของฉันความน่าจะเป็นในการเดินสายโพรบปัจจุบันไปข้างหลังเท่ากับ 0.5!

สำหรับระบบเช่นอุปกรณ์ไอทีของคุณที่การเสื่อมสภาพของตัวประกอบกำลังเกิดจากการกระทำของ rectifier และไม่ได้เปลี่ยนเฟสแบบเหนี่ยวนำหรือหมดจดตัวประกอบกำลังถูกคำนวณด้วยวิธี K-factor ซึ่งเป็นหน้าที่ของส่วนประกอบกระแสฮาร์มอนิกแต่ละตัว เนื้อหาฮาร์มอนิกคำนวณโดยใช้ FFT ของรูปคลื่นปัจจุบัน

ขอบเขตซีรี่ส์ 5000/6000 ของคุณ (ซึ่งน่ารักมาก - ฉันใช้ทุกวันในที่ทำงาน) ไม่ใช่เครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงานนี้ คุณควรจะซื้อหรือเช่า power มิเตอร์สำหรับงานประเภทนี้

Xitron มีวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่ดีเกี่ยวกับ power meter และ Googling ก็ให้ความนิยมเช่นกัน

โพรบปัจจุบันนั้นโดยทั่วไปเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า มันไม่สำคัญว่าจะทำการวัดในทิศทางใด จุดประสงค์เดียวของลูกศรคือเพื่อระบุว่ากระแสที่ไหลในทิศทางนั้นจะแสดงเป็นแรงดันไฟฟ้าบวกบนออสซิลโลสโคป โปรดทราบว่าเมื่อคุณสลับโพรบรูปคลื่นยังคงเหมือนเดิม แต่ขั้วบนออสซิลโลสโคปกลับด้าน นี่เป็นสิ่งสำคัญเมื่อต้องกำหนดเฟสระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสอื่น ๆ Waveshape และแอมพลิจูดไม่ได้รับผลกระทบ