logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Mostek, kondensator, moc bierna.

zdziwiony 03 Maj 2026 21:11 294 9

TL;DR

  • Zbudowano układ z mostka, kondensatora 220uF, żarówki 150W i bocznika, aby zbadać THD napięcia sieciowego oraz zachowanie mocy biernej.
  • Przebiegi z oscyloskopu zapisano do CSV, rozłożono na harmoniczne w Pythonie z pomocą AI, a potem zsumowano ponownie w OpenCalcu.
  • Watomierz pokazał 237V, 1.74Arms, 414VA, 234W i PF 0.57.
  • Pierwsze harmoniczne napięcia i prądu nie miały przesunięcia fazowego, więc zgodnie z IEC 62053-24 układ nie pobierał ani nie oddawał mocy biernej.
  • Pojawia się obawa, że tanie liczniki energii biernej mogą liczyć ją z trójkąta mocy zamiast zgodnie z normą, dając absurdalne wyniki.
Wygenerowane przez model językowy.
📢 Słuchaj (AI):
  • W związku z tym tematem Eksperyment - rejestracja THD napięcia sieciowego zbudowałem układ składający się z mostka, kondensatora 220uF, żarówki 150W i bocznika do pomiaru prądu. Watomierz wtykany do gniazdka, pokazał napięcie 237V, prąd 1.74Arms, moc pozorną 414VA, moc czynną 234W i Power Faktor 0.57. Niestety nie mierzy mocy biernej. Wykres na oscyloskopie wyglądał tak. Żółty napięcie, niebieski prąd.

    Mostek, kondensator, moc bierna.

    Następnie zgrałem przebieg do pliku .csv. Przy pomocy AI napisałem programik w Pythonie który rozłożył przebiegi na harmoniczne wraz z ich amplitudami i przesunięciem fazowym.
    Prąd.txt (751 bajtów)Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik. Napięc..txt (739 bajtów)Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    Potem w celu przetestowania poprawności obliczeń z powrotem je zsumowałem w OpenCalcu i chyba wszystko wyszło Ok, Niebieski to przebieg odkształcony, czerwony to pierwsza harmoniczna.

    Mostek, kondensator, moc bierna.
    Wykres z dwiema krzywymi: czerwona sinusoida i niebieski przebieg impulsowy z dużymi pikami

    Zasadniczo pierwsze harmoniczne nie mają przesunięcia w fazie, ani prądu, ani napięcia. Czyli układ nie pobiera, ani nie oddaje mocy biernej, zgodnie ze wzorem w dokumencie który polecił @CosteC. IEC 62053-24
    Wzór tak wygląda. Q=U1*I1*sinϕ1 U1 pierwsza harmoniczna napięcia, I1 pierwsza harmoniczna prądu.

    Jakież wnioski z tego jakże doniosłego eksperymentu?
    Miernik wtyczkowy oblicza moc pozorną, mnożąc napięcie Rms x prąd Rms.
    Moc czynną oblicza w ten sposób, że mnoży chwilowe wartości napięcia i prądu, a następnie wyciąga średnią.
    PF oblicza w ten sposób, że dzieli moc czynną przez pozorną i ma to niewiele wspólnego z cosinusem fi.
    Zastanawiam się czy liczniki energii biernej (przynajmniej te tanie) działają tak jak przytoczył CosteC , zgodnie z normami, czy będą obliczały ją z trójkąta mocy? Wtedy będą wychodziły jakieś absurdalne wielkości nie mające swojego odwzorowania w rzeczywistości. Chciałbym przypomnieć, że moc bierna to moc która oscyluje w ciągu okresu między nadajnikiem, a odbiornikiem. Pojęcie mocy biernej istnieje nie tylko w elektrotechnice ale też w mechanice i zasadniczo ma takie same znaczenie. W tym układzie nie ma możliwości takich oscylacji.

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    zdziwiony
    Poziom 28  
    Offline 
    zdziwiony napisał 1975 postów o ocenie 299, pomógł 64 razy. Mieszka w mieście Wąchock. Jest z nami od 2010 roku.
  • #2 21895803
    CosteC
    Poziom 39  
    Posty: 5221
    Pomógł: 395
    Ocena: 1612
    Jest mi niesamowicie przyjemnie, że ktoś zechciał sprawdzić moje stwierdzenia zamiast wierzyć im ślepo albo odrzucać je również na ślepo.
    Dziękuję za złożony wysiłek.

    Popatrzmy bliżej na wyniki:
    Widać odkształcenia napięcia oraz widać jak bardzo nie-sinusoidalny jest prąd wejściowy. Widać też, że szczyt prądu wejściowego jest trochę przesunięty względem szczytu napięcia. Ten kąt nijak się ma do kąta wynikającego z trójkąta mocy: arccos(234/414) = 55.6 stopnia.

    zdziwiony napisał:
    Miernik wtyczkowy oblicza moc pozorną, mnożąc napięcie Rms x prąd Rms.

    Czyli jak powinien.
    zdziwiony napisał:
    Moc czynną oblicza w ten sposób, że mnoży chwilowe wartości napięcia i prądu, a następnie wyciąga średnią.

    Normy mówią jak dokładnie takie średnie obliczać.
    zdziwiony napisał:
    PF oblicza w ten sposób, że dzieli moc czynną przez pozorną i ma to niewiele wspólnego z cosinusem fi.

    Dokładnie taka jest moja teza: Sinus/cosinu/tangens fi nie ma w praktyce żadnego związku z mocą bierną dla układów nieliniowych. Dla układów liniowych, rozpatrywanych już w XIX wieku, ta teoria ma sens. Ale już w 1927 zdano sobie sprawę że rzeczywiste układy nie są idealne i potrzeba bardziej ogólnej teorii i metod opisu.

    zdziwiony napisał:
    Zastanawiam się czy liczniki energii biernej (przynajmniej te tanie) działają tak jak przytoczył CosteC , zgodnie z normami, czy będą obliczały ją z trójkąta mocy? Wtedy będą wychodziły jakieś absurdalne wielkości nie mające swojego odwzorowania w rzeczywistości.

    Tutaj trzeba by skupić się na jakimś przykładzie. Prawdziwe liczniki energii elektrycznej (te których można używać do rozliczeń) zawsze mają dokumentację określającą sposób mierzenia oraz naliczania.
    Tanie, głównie chińskie liczniki - tutaj nie śmiem generalizować - na rynku są najróżniejsze produkty. Moc czynną i pozorną jest stosunkowo prosto zmierzyć, podobnie jak PF. Moc bierna wg IEC 62053-24 jest trudniejsza do obliczenia oraz mało komu potrzebna w warunkach amatorskich. Przynajmniej moim zdaniem.
    zdziwiony napisał:
    Chciałbym przypomnieć, że moc bierna to moc która oscyluje w ciągu okresu między nadajnikiem, a odbiornikiem. Pojęcie mocy biernej istnieje nie tylko w elektrotechnice ale też w mechanice i zasadniczo ma takie same znaczenie. W tym układzie nie ma możliwości takich oscylacji.

    Podobnie jak dla mocy elektrycznej, taka definicja ma sens dla układów liniowych. Czy to elektrycznych, czy mechanicznych.

    @zdziwiony DHO1074 powinien ci umożliwić pomiary harmonicznych z bardzo sensowną dokładnością, na pewno też zmierzy moc czynną i pozorną. Nie wiem czy pakiet do analizy mocy jest dostępny.
  • #3 21895825
    TechEkspert
    Redaktor
    Posty: 7042
    Pomógł: 16
    Ocena: 5453
    Bardzo ciekawe! Tym sposobem można porównać obliczenia oparte o dane z oscyloskopu ze wskazaniami watomierzy i innych urządzeń pomiarowych.
  • #4 21895840
    zdziwiony
    Poziom 28  
    Posty: 1975
    Pomógł: 64
    Ocena: 299
    CosteC napisał:
    DHO1074 powinien ci umożliwić pomiary harmonicznych z bardzo sensowną dokładnością, na pewno też zmierzy moc czynną i pozorną. Nie wiem czy pakiet do analizy mocy jest dostępny.
    DHO1000 nie ma analizy mocy. Taką opcję ma MSO5000 tylko działa to raczej średnio.
  • #5 21895863
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4504
    Pomógł: 387
    Ocena: 1988
    zdziwiony napisał:
    Zastanawiam się czy liczniki energii biernej (przynajmniej te tanie) działają tak jak przytoczył CosteC , zgodnie z normami, czy będą obliczały ją z trójkąta mocy? Wtedy będą wychodziły jakieś absurdalne wielkości nie mające swojego odwzorowania w rzeczywistości. Chciałbym przypomnieć, że moc bierna to moc która oscyluje w ciągu okresu między nadajnikiem, a odbiornikiem. Pojęcie mocy biernej istnieje nie tylko w elektrotechnice ale też w mechanice i zasadniczo ma takie same znaczenie. W tym układzie nie ma możliwości takich oscylacji.

    Oscylacji między odbiornikiem a "nadajnikiem" tutaj nie ma, ale są straty mocy spowodowane odkształceniem przebiegu prądu względem przebiegu napięcia.
    Wartość skuteczna prądu rośnie, bez wzrostu mocy czynnej na odbiorniku - za tym idą straty w przesyle wynikające z obciążenia transformatorów i linii przesyłowych; wydzielane ciepło jest zależne od kwadratu prądu. Według ciebie kto ma za te straty płacić?

    Podpisując umowę z dostawcą zgadzasz się na jego warunki zawarte w IRiESD, gdzie na pewno jest mowa o zniekształceniach
    Zrzut ekranu z polskim tekstem o THD i wzorem na współczynnik odkształcenia napięcia harmonicznymi.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #6 21895887
    CosteC
    Poziom 39  
    Posty: 5221
    Pomógł: 395
    Ocena: 1612
    TechEkspert napisał:
    Tym sposobem można porównać obliczenia oparte o dane z oscyloskopu ze wskazaniami watomierzy i innych urządzeń pomiarowych.

    Na pewno oscyloskop świetnie mierzy wartości RMS przebiegów bardzo odkształconych. Wiele ręcznych multimetrów ma ograniczone pasmo, czasem nawet do 500 Hz, oscyloskop tego problemu nie ma.
    Dzięki szerokiemu pasmu można też zmierzyć harmoniczne, natomiast trudno mi podać prosty sposób na zmierzenie przesunięcia fazowego między składowymi podstawowymi.
    Energii bym raczej nie próbował dokładnie mierzyć oscyloskopem - trudno o właściwe uśrednianie i przede wszystkim o ciągłość pomiaru. Oscyloskop ma czas martwy.

    zdziwiony napisał:
    Taką opcję ma MSO5000 tylko działa to raczej średnio.

    Niby jest tam obliczanie mocy biernej. Ciekawe jakiej: tej wg normy czy takiej błędnej z trójkąta mocy?
    @zdziwiony czemu "raczej średnio" działa?
  • #7 21895900
    sigwa18
    Poziom 43  
    Posty: 11668
    Pomógł: 1166
    Ocena: 3258
    Bardzo ciekawe jest pomiar mocy pozornej. Gdyż moc bierna co widać na wykresie nie występuje.
  • #8 21895913
    CosteC
    Poziom 39  
    Posty: 5221
    Pomógł: 395
    Ocena: 1612
    sigwa18 napisał:
    Gdyż moc bierna co widać na wykresie nie występuje.

    Wow. Jak to zobaczyłeś?
  • #9 21895915
    sigwa18
    Poziom 43  
    Posty: 11668
    Pomógł: 1166
    Ocena: 3258
    CosteC napisał:
    sigwa18 napisał:
    Gdyż moc bierna co widać na wykresie nie występuje.

    Wow. Jak to zobaczyłeś?

    Nie chwaląc się oczami :-)
  • #10 21895930
    CosteC
    Poziom 39  
    Posty: 5221
    Pomógł: 395
    Ocena: 1612
    sigwa18 napisał:
    Nie chwaląc się oczami

    Klasyczna metoda pomiarowa, nie przeczę, ale całkowicie błędna.

    Według obliczeń @zdziwiony pierwsza harmoniczna prądu to 1.006 A z przesunięciem -8.8 stopnia, o ile dobrze rozumiem wyniki z plików. Wtedy moc bierna wynosiłaby około 36 VAr wg wspomnianej normy albo wg (błędnej) definicji z wikipedii jakieś 341 VAr.
    wg normy to jakieś 15% mocy czynnej, na moje oko dosyć zauważalna ilość.
📢 Słuchaj (AI):

Podsumowanie tematu

✨ Omówiono układ z mostkiem prostowniczym, kondensatorem 220 µF, żarówką 150 W i bocznikiem do pomiaru prądu, zasilany z sieci 237 V. Zmierzone parametry obejmowały prąd 1,74 A RMS, moc pozorną 414 VA, moc czynną 234 W oraz współczynnik mocy PF 0,57; watomierz nie mierzył mocy biernej. Przebiegi napięcia i prądu zarejestrowano na oscyloskopie, zapisano do pliku CSV i rozłożono programem w Pythonie na harmoniczne z amplitudą i przesunięciem fazowym. Następnie przebiegi zsumowano w OpenCalc w celu weryfikacji poprawności obliczeń, uzyskując zgodność przebiegu odkształconego z pierwszą harmoniczną.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA