Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sonel MPI 540Sonel MPI 540
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilacz impulsowy - moc pozorna

25 Lis 2017 16:58 1788 21
  • Poziom 11  
    Temat z tego co widzę wałkowany kilkukrotnie, jednak nie znalazłem jednoznacznej odpowiedzi na swoje pytanie, a mianowicie:

    Chciałbym wyznaczyć moc pozorną zasilacza np. z tej strony:

    https://www.atel.com.pl/produkt.php?hash=06683

    Znamy moc wyjściową (100W). Jeżeli sprawność wynosi 89% to na wejściu jest około 112 W mocy czynnej tak? Załóżmy, że współczynnik mocy wynosi 0,95 (brak danych dla tego modelu). Moc pozorna wyniosłaby ok. 120 VA. Tylko pytanie czy można to tak policzyć w tym przypadku, gdy pobór prądu jest niesinusoidalny? Bo ze zwykłego mnożenia prądu wejściowego (1,6 A dla 230V) przez napięcie sieci wychodzą herezje (360 VA) więc w ten sposób tego policzyć raczej nie można. Dlatego chciałem zapytać czy pierwszy wariant obliczeń jest poprawny technicznie (wynik 120 VA)?
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
  • Sonel MPI 540Sonel MPI 540
  • Poziom 39  
    Merki napisał:
    Bo ze zwykłego mnożenia prądu wejściowego (1,6 A dla 230V) przez napięcie sieci wychodzą herezje (360 VA) więc w ten sposób tego policzyć raczej nie można.

    Dlaczego nie można, z definicji moc pozorna jest to iloczyn prądu i napięcia. I może tak być, bo takie zasilacze na pewno nie mają współczynnika mocy 0.95 tylko o wiele mniejszy. Można to sprawdzić organoleptycznie - załączyć taki zasilacz poprzez takie ustrojstwo (zapomniałem nazwy, można czasem kupić w lidlu lub biedrące), co mierzy prąd, napięcie i moc czynną i wszystko jest jak na łopacie - moc czynna, pozorna i współczynnik mocy. A gdy tego przyrządu nie ma to zwykłym multimetrem zmierzyć prąd oraz napięcie i będzie konkretny wynik. Współczynnik mocy będzie ujemny, bo moc bierna będzie miała charakter pojemnościowy.
  • Sonel MPI 540Sonel MPI 540
  • Poziom 43  
    Pojęcie: moc bierna - odnosi się do przebiegów SINUSOIDALNYCH, nie ma sensu fizycznego (i zastosowania) do przebiegów impulsowych, NIE-sinusoidalnych.
    Typowy zasilacz komputerowy, "zaczynający się" prostownikiem, po którym następuje "obróbka impulsowa" pobranej energii, nie wykazuje przepływu energii biernej, gdyż energia zgromadzona w kondensatorze (po prostowniku) nie jest w żadnej części okresu oddawana z powrotem do sieci, skąd była pobrana (przeczytaj definicję energii biernej!).
    Również przesunięcie fazowe (?) pobieranego prądu względem napięcia zasilania, może być w tej samej części okresu jednocześnie "indukcyjne" (prąd zaczyna płynąć, gdy napięcie już jest) i "pojemnościowe" (prąd przestaje płynąć, gdy napięcie jeszcze jest).
  • Poziom 39  
    Rzuuf napisał:
    Pojęcia: moc czynna, moc bierna, moc pozorna - odnoszą się do przebiegów SINUSOIDALNYCH, nie mają sensu fizycznego (i zastosowania) do przebiegów impulsowych, NIE-sinusoidalnych.

    Może masz rację, nie interesowałem się tym, a jak pobierałem nauki, to wtedy nikomu nawet nie śniło to co jest dzisiaj codziennością. Ale z ciekawości spróbuję to sprawdzić jak to jest.
  • Poziom 11  
    A może z pomnożenia prądu wejściowego podanego przez producenta i napięcia 230 V AC nie wychodzi taka herezja jak się na pierwszy rzut oka wydaje. W układach niesinusoidalnych dochodzi przecież jeszcze moc odkształcenia (plus straty mocy czynnej oraz moc bierna)....
  • Poziom 43  
    gimak napisał:
    ... z ciekawości spróbuję to sprawdzić jak to jest ...
    To już robi dioda w prostowniku: nie puszcza prądu niezgodnie z napięciem!
    Narysuj sobie przebiegi napięć i prądów w prostowniku i zastanów się, kiedy w takim układzie może wystąpić moc bierna (zgodnie z definicją, jako moc pobierana w jednej części okresu, a ODDAWANA DO ŹRÓDŁA w innej części okresu)!
  • Poziom 13  
    Witam
    Dzisiaj trzeba używać chyba parametru Power Factor który próbuje opisywać przepływy mocy z uwzględnieniem mocy zniekształceń. Sinusoida to chyba już tylko w bajkach dla grzecznych elektryków. :D
    Z moich doświadczeń wynika że niewielu producentów chwali się współczynnikiem PF swoich produktów bo.... nie ma czym.
    PF częściej jest zbliżony do 0.5 (w stanie jałowym jeszcze gorzej) niż tak jak zakładasz 0,95.
    Jednak często marketing w zasilaczach z PFC chwali się nawet 0.98. Np. w zasilaczach do opraw LED które często są instalowane w setkach szt. (Wtedy prąd jest nad wyraz interesujący)
    Stosowałem niedawno identyczne zasilacze, właśnie DR-100 one raczej nie mają PFC, jeśli jeszcze taki wygrzebię to spróbuję pomierzyć prąd zasilający w funkcji obciążenia jakimś porządnym miernikiem; może jak znajdę czas wezmę profesjonalny miernik energii.
    Pozdrawiam
  • Poziom 43  
    tanimal napisał:
    ... wezmę profesjonalny miernik energii.
    Profesjonalny, czyli przeznaczony do celów zarobkowych (zarabia Energetyka), gdzie odczyt z miernika jest podstawą legalnych (czyli zgodnych z prawem) rozliczeń finansowych.
    Taki miernik podlega okresowej legalizacji i w okresie między legalizacjami jego błąd nie może być większy niż 1% (zgodnie z PN-EN 50470-3).
    Legalny miernik masz już zainstalowany na dopływie prądu do Twojego lokalu. Uważasz, że jest za mało dokładny?
    To, co rzeczywiście potrzebujesz, to amperomierz RMS (bo z sieci już dostajesz 230Vrms).
    tanimal napisał:
    ... PF częściej jest zbliżony do 0.5 ...
    Czy potrafisz narysować przykładowy przebieg prądu pobieranego z sieci, o kształcie odpowiadającym PF=0,5?
    Czy potrafisz wskazać na Twoim wykresie, w którym momencie następuje "zwrot" zgromadzonej energii (czyli przepływ mocy biernej)?
  • Poziom 39  
    gimak napisał:
    Ale z ciekawości spróbuję to sprawdzić jak to jest.

    No i sprawdziłem na zasilaczu impulsowym do lapka (przy włączonym lapku) i oto wyniki z przyrządu PAGET TRADING LTD Model 9149:
    - pobierana moc rzeczywista (czynna) - 26 W
    - napięcie sieci - 229 V
    - pobierany prąd - 0.24 A
    - pokazany Power Faktor (cosΦ) - 0.5
    Policzona pobierana moc pozorna - 229 * 0.24 = 54.96 VA
    policzony współczynnik mocy (cosΦ) - 26/54.96 = 0.47
  • Poziom 43  
    To teraz masz dość danych na to, aby (jeśli potrafisz):
    - narysować przebiegi napięć i prądów oraz przesunięcie fazowe prądu względem napięcia (JEŚLI ISTNIEJE!),
    - pokazać, kiedy następuje oddawanie poprzednio pobranej energii - z powrotem do sieci (warunek istnienia mocy biernej!).

    A może ten "power factor" jest tu błędnie użyty, bo to wcale nie jest ten "współczynnik mocy" jak dla prądu SINUSOIDALNEGO, a coś całkiem innego (współczynnik KSZTAŁTU)?

    Przy okazji: czy ten zasilacz obciąża sieć mocą bierną pojemnościową, czy indukcyjną?
  • Poziom 39  
    Dla mnie te dane są oczywiste, jeżeli chodzi o moce pozorną i czynną i to dobrze koreluje z podanym Power faktor = 0.5 i obliczonym cosΦ= 0.47, więc zakładam, że są tożsame.
    Z tego wynika, że kąt przesunięcia (Φ) miedzy prądem i napięciem jest ok. 60 st.
    Pozostaje tylko pytanie jaki ma znak Power faktor (na przyrządzie jest tylko wartość) i jaki charakter ma moc bierna - pojemnościowy, czy indukcyjny. Wg mnie pojemnościowy.
    Co do kształtu przebiegu prądu niestety nic nie umiem powiedzieć bez spojrzenie na oscyloskop, a do niego nie mam dostępu - sam jestem ciekawy jak wygląda.
  • Poziom 43  
    Zatem narysuj przepływ prądu przez prostownik (dla uproszczenia - z 1 diodą) obciążony R||C, pamietając, że dioda prostownika przewodzi tylko wtedy, gdy jej anoda jest dodatnia względem katody, co uniemozliwia przepływ 'wsteczny" - od kondensatora do sieci (jak zatem ma się odbywać "oddawanie energii"?).
    gimak napisał:
    ... Wg mnie pojemnościowy ...
    Nie mam tej pewności!
    Napięcie zasilające narasta od zera na początku okresu, a prąd jeszcze "nie ruszył" - opóźnia się zatem, czyli obciążenie wykazuje charakter indukcyjny (przy braku indukcyjności!). Brak przepływu prądu = BRAK POBORU MOCY!!!
    Napięcie dochodzi do maximum i zaczyna opadać - gdzieś w tym momencie napięcie na anodzie spada poniżej napięcia na katodzie (dołączonej do kondensatora, który już naładował się do napięcia szczytowego) i przepływ prądu kończy się szybciej, niż napięcie zasilające, które jeszcze nie spadło do zera - zatem obciążenie wykazuje charakter pojemnościowy - przy ZEROWYM poborze mocy.
    Zatem, w tej samej połówce okresu, układ ten wykazuje na przemian charakter indukcyjny i pojemnościowy, co powoduje, że "klasyczna" kompensacja (jak dla układów liniowych RLC) - jest NIEMOŻLIWA.

    Wykresy napięcia i prądu mają 3 różne przesunięcia fazowe: opóźnienie przepływu prądu na początku okresu, maximum prądu względem maximum napięcia i opóźnienie końca napięcia względem końca prądu.
    Które z tych przesunięć zmierzył Twój przyrząd?
  • Poziom 39  
    Nie bawię się w takie rozważania, bo nie mam takiej potrzeby i co najważniejsze nie miałbym możliwości weryfikacji. Wiem jak przebiegają wykresy prądu i napięcia na wyjściu trafo prostownika jedno i dwupołówkowego (prostownika bez tyrystorowych układów), bo za młodu, czyli bardzo dawno temu, widziałem takie przebiegi na oscyloskopie podczas ładowania akumulatora.
    Nie widziałem natomiast (nie przyszło mi to wtedy do głowy ani moim kolegom i tego żałuję), żeby zobaczyć, jak to wygląda po stronie pierwotnej trafo. Wiem teraz, że należy się spodziewać, że prąd nie ma już czystego przebiegu sinusoidalnego. Zastosowanie tyrystorów na pewno sprawę jeszcze bardziej komplikuje.
    Nie mam natomiast zielonego pojęcia jak to wygląda przy zasilaczach impulsowych, bo o nich wtedy jeszcze nikt nie słyszał.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Proponuje by kolega Rzuuf to sobie poczytał
    https://www.sonel.pl/sites/default/files/pl/ins/pqm702_pqm703insobs_v1_1.pdf (od strony 67)

    Albo inne opracowania z teorii mocy.

    Bo się Kolega "uczepił" się tej mocy biernej. A sprawa jak się okazuje nie jest taka prosta i oczywista.

    Cytat:

    Jednak jak się okazuje zjawisko oscylacji energii wydaje się tylko skutkiem i to występującym w szczególnych przypadkach obwodów z sinusoidalnym przebiegiem prądu i napięcia, a nie przyczyną powstawania mocy biernej
    Badania prowadzone w tej dziedzinie pokazują, że moc bierna występuje również w obwodach, w których nie występują żadne oscylacje energii. Jest to stwierdzenie, które może zdziwić wielu inżynierów....Rodzi się zatem pytanie: jak wylicza się moc bierną w układach niesinusoidalnych? Pytanie to otwiera przysłowiową „puszkę Pandory” środowiska elektrotechnicznego. Okazuje się, że definicja mocy biernej w rzeczywistych układach (a nie tylko tych wyidealizowanych), jest przedmiotem kontrowersji i aktualnie (w 2009 roku) nie ma jednej i ogólnie akceptowanej definicji mocy biernej w układach z niesinusoidalnymi przebiegami napięcia i prądu, nie wspominając tu nawet o niezrównoważonych obwodach trójfazowych.
    W standardzie IEEE o numerze 1459-2000 dla obwodów niesinusoidalnych trójfazowych nie znajdziemy wzoru na całkowitą moc bierną- jako trzy podstawowe moce wymieniono moc czynną, pozorną i uwaga nieaktywną
    oznaczaną literą N. Moc bierną ograniczono jedynie do składowej podstawowej prądu i napięcia i oznaczono Q1


    A swoją drogą to dodanie indukcyjności za prostownik a przed C poprawia współczynnik mocy.

    I tak samo jak i miernik do którego dołączyłem instrukcję jak i inny który używam w pracy (Hioki 3333 power meter) "oblicza" współczynnik mocy jako stosunek mocy czynnej do mocy pozornej.
  • Poziom 43  
    jony napisał:
    ... definicja mocy biernej w rzeczywistych układach (a nie tylko tych wyidealizowanych), jest przedmiotem kontrowersji i aktualnie (w 2009 roku) nie ma jednej i ogólnie akceptowanej definicji mocy biernej w układach z niesinusoidalnymi przebiegami napięcia i prądu ...

    I TO jest istotą wszystkiego!

    Tak samo, jak na biegunie (geograficznym) traci sens pojęcie "stron świata": będąc na północnym można iść tylko na południe ...

    Jest to skutek przyjęcia pewnych uproszczeń za obraz rzeczywisty, to ułatwia życie, ale "przemyca" błędy ...
  • Pomocny post
    Poziom 39  
    Rzuuf napisał:
    Tak samo, jak na biegunie (geograficznym) traci sens pojęcie "stron świata": będąc na północnym można iść tylko na południe ...

    Takich maksym jest więcej, np. moje powiedzenie do nadgorliwych szefów i inspektorów BHP na temat stałego ulepszania czegoś - ulepszać można do pewnego momentu, a później to można to już tylko delikatnie mówiąc - spieprzyć.
    I drugie takie powiedzenie - wariat przestaje być wariatem, jak wie, że jest wariatem.
  • Pomocny post
    Poziom 13  
    Witam
    Przepraszam że po kilku dniach (obowiązki), jednak zgodnie z obietnicą odpowiadam.
    Niestety nie udało się wygrzebać zasilacza 100W Mean Well ale pomierzyłem 30W 120W.
    Zdjęcie.
    Zasilacz impulsowy - moc pozorna
    Wrzucę kilka pomiarów dla Kolegi Merki, mam nadzieję że przy wklepywaniu się nie pomyliłem:

    Zasilacz DR-30-24

    R obc. jałowy 68 Om 21 Om
    P= 3W 13W 33
    Q= -6VAr -17VAr -37VAr
    S= 7VA 21VA 49VA
    I= 31mA 93mA 221mA
    U= 222V 223V 224V
    PF= 0,38 0,6 0,65

    Zasilacz DR-120-24

    R obc. jałowy 68 Om 21 Om 6,8 Om
    P= 3W 14W 34W 97W
    Q= -16VAr -25VAr -45VAr -115VAr
    S= 17VA 28VA 57VA 150VA
    I= 74mA 124mA 247mA 665mA
    U= 225V 225V 225V 225V
    PF= 0,18 0,48 0,63 0,65

    W tej konwencji minus przed VAr oznacza moc pojemnościową.
    Myślę że parametry prądowe wydrukowane na obudowie bardziej dotyczą orientacyjnego zabezpieczenia np topika przed zasilaczem.

    Mierzyłem te parametry kilkoma miernikami z pomiarem prawdziwej wartości skutecznej (wyniki dość spójne) i postanowiłem że zaprezentuję te z analizatora PM870 (tak indywidualnie wzorcowany i z certyfikatem MID). Ten panel jest bardziej ukierunkowany na pomiary "nieco" większych prądów ale po przeskalowaniu gwarantuję za jego wskazania. Oczywiście przy najmniejszych prądach proszę o rozsądne spojrzenie +/- ostatnia znacząca cyfra, niepewności i inne metrologiczne zawiłości zostawmy w spokoju. Rozumiem że Kolega Merki oczekuje solidnych pomiarów technicznych, a tu trend jest wyrażnie widoczny. Szkoda że zapomniałem zapisać U, I na wyściu można by policzyć sprawność.
    Dodatkowo te pomiary wybrałem, ponieważ wszystke moce "mam na od razu widelcu" i uwzględniają aspekt praktyczny a nie trochę jałowe teoretyzowanie.
    Dystrybutorzy energii mierzą podobnymi przyrządami z podobnymi algorytmami obróbki próbek, i pewnie za kilka lat przyjdzie nam odbiorcom indywidualnym zapłacić za moc bierną jaka by ona nie była: dystorsji czy przesunięcia fazy. A te dziesiątki przetwornic jakie każdy ma u siebie w domu "malutkich i lekkich" zemszczą się okrutnie, ale odwrotu nie ma.

    Proszę nie uwzględniać na zdjęciach przedrostka "kilo" przed mocą, a przed A postawić mili (fachowcy wiedzą o co chodzi)!
    Zdjęcia
    Zasilacz impulsowy - moc pozornaZasilacz impulsowy - moc pozornaZasilacz impulsowy - moc pozorna
    Koledzy już pisali że pomiary i analiza przebigów odkształconych to bardzo trudne zagadnienie. Ja nie uzurpuję sobie pozycji "specjalisty" w tej dziedzinie. Przedstawiam tylko swoje zdanie poparte pewnym doświadczeniem, próbuję pomóc, uczę się. Jęśli popełniłem jaiś błąd przepraszam i proszę o kloeżeńskie sprostowanie bez retorycznych pytań i mentorskiego tonu.

    Kolega Rzuuf w poście #8 pyta o wykresy.
    Nie potrafię narysować takiego wykresu. Różne typy zasilaczy impulsowych będą miały różne te przebiegi, widziałem już w życiu "kilka". Oscyloskopu z rozsądną sondą prądową nie mam pod ręką, ale chętnie się dowiem od Kolegi jak taka "sieczka" wygląda, najlepiej konkretnie w tym zasilaczu. (Ja włożyłem trochę czasu aby pomóc autorowi tematu w odpowiedzi na podane pytanie co do konkretnego zasilacza) Kształt przebiegów i ich zgodność z daną teorią to jedno, napewno bardzo ważne ale praktyka dostawcy energii, jgo licznika i jego pieniędzy to drugie.

    Pozdrawiam
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Zatem - do dzieła!
    Możemy nie mieć "pod ręką" oscyloskopu, ale jest dostępna "legalna" literatura na ten temat: https://ea.elportal.pl/zasilacze.html , a tam mamy taką rodzinę wykresów dla prostownika obciążonego R||C:

    Zasilacz impulsowy - moc pozorna .

    Konia z rzędem temu, kto pokaże, w jakim momencie pojawia się moc bierna (pobrana -> zmagazynowana -> oddana do źródła, czyli sieci)!
    Drugiego konia za pokazanie, w jaki sposób na tym wykresie można ocenić przesuniecie fazowe!
    Nie ma tu znaczenia, co zrobimy z prądem pobranym z kondensatora, "sieczka" obróbki impulsowej o częstotliwości 1000 razy wyższej, niż 50Hz, dotyczy prądu stałego i nie widać jej na wykresie napięcia na kondensatorze. Mnie interesują pomiary w punkcie dołączenia sieci AC 50Hz do prostownika.

    tanimal napisał:
    Nie potrafię narysować takiego wykresu.

    Czy to nie dziwne? COŚ mierzymy, a nie potrafimy tego narysować?
  • Poziom 11  
    Dziękuję bardzo za dyskusję, zdaję sobie sprawę z ograniczeń teoretycznych dzisiejszej wiedzy (kolega jony słusznie przytoczył znany mi wykład Sonela), chodziło mi tylko o to dlaczego producent tak dużą wartość prądu na wejściu - być może faktycznie zostawił sobie spory zapas. Dziękuję za praktyczne sprawdzenie i pomiary podobnych zasilaczy, przyda się na przyszłość ;) Ze swojej strony temat uważam za zamknięty
  • Specjalista - zasilacze komputerowe
    Choć dyskusja dobiegła końca to po prześledzeniu wątku pozostaje mi pewien niedosyt.
    Ogólnie mowa tu o mocy biernej przy rozpatrywaniu zasilacza impulsowego jako odbiornika sieci energetycznej. Skąd niby miałaby się brać składowa bierna mocy?

    Wystarczy prosty pomiar z użyciem oscyloskopu by zauważyć, że amplituda prądu i napięcia są niemal w fazie. Oczywiście przebieg prądu jest silnie odkształcony i do rozważań należy przyjąć harmoniczną podstawową.
    Wówczas można ocenić wielkość przesunięcia fazowego i na tej podstawie wyznaczyć wartość cosφ.

    Koledzy kilka postów wyżej korzystali z mierników podając wyniki pomiarów, m. in. cosφ. Mam więc prośbę do Kolegi gimak by wyszacował bądź pomierzył cosφ w układzie na poniższym schemacie namalowanym na szybko podczas lektury tego wątku.Zasilacz impulsowy - moc pozorna
    Przebieg D przypomina kształt prądu w zasilaczu impulsowym i jest tak samo przesunięty w stosunku do przebiegu napięcia. Słowem - oba układy (ten i zasilacz impulsowy) są podobnie widziane przez sieć energetyczną.
  • Poziom 42  
    Rzuuf napisał:
    Drugiego konia za pokazanie, w jaki sposób na tym wykresie można ocenić przesuniecie fazowe!
    Nie ma tu znaczenia, co zrobimy z prądem pobranym z kondensatora, "sieczka" obróbki impulsowej o częstotliwości 1000 razy wyższej, niż 50Hz, dotyczy prądu stałego i nie widać jej na wykresie napięcia na kondensatorze.

    Wytłuszczenie moje.
    Wykres jest niedokładny. Częstotliwość kluczowania odbija się na napięciu kondensatora. Mało tego przenosi się wstecznie do sieci! Dlatego stosuje się filtry EMI na wejściach porządnych zasilaczy impulsowych.
  • Poziom 43  
    Częstotliwość kluczowania jest kilkadziesiąt kHz, a patrzymy na "obrazki" 50Hz.
    Podczas 1 półokresu mamy zatem kilkaset "ząbków" poboru prądu z kondensatora, czy należy zatem rozpatrywać przesunięcie czasowe (fazowe?) każdego "ząbka" względem dowolnie wybranego fragmentu "piły" 100Hz (z podkładem DC) na kondensatorze? Jaki pomiar ma tu zastosowanie i jak należy interpretować uzyskane wyniki?
    I znowu to "oddawanie mocy biernej" - KIEDY ?! Polaryzacja na kondensatorze (po prostowniku) nie zmienia się! A kierunek przepływu prądu jest cały czas zgodny z kierunkiem napięcia - czyli istnieje tu tylko moc czynna, jak dla DC?
    Oczywiście, że zakłócenia z kluczowania pojawiają się też przed prostownikiem, ale ich charakter jest taki sam: częstotliwość 1000 razy wyższa, niż sieć, nie synchroniczne z siecią, a ich amplituda może kilka %, niosąca nikłą moc - nieporównywalną z domniemaną mocą bierną. Wielokrotnie większe znaczenie ma chwilowy (synchroniczny z siecią) pobór prądu dla doładowania kondensatora za prostownikiem, ale on wciąż jest "w fazie" z napięciem!
    jack63 napisał:
    Wykres jest niedokładny.
    - to zrób dokładniejszy, zwłaszcza, jeśli z tego mogą wyniknąć nowe (inne) wnioski!