¿Cómo calcula el factor de potencia de una fuente de alimentación?

Si tiene un vatímetro, puede tomar la relación entre potencia real y potencia aparente (VA). Es posible que pueda usar una sonda de corriente, una sonda de voltaje y una función de multiplicación en un osciloscopio para obtener la potencia real.

Una opción mucho más barata (la precisión podría ser cuestionable) sería usar uno de los ubicuos " Kill a Watt "productos de consumo (como, creo, @ tgun926 sugirió), que en realidad tienen una indicación PF. Las especificaciones están en algún lugar entre incompleto e inexistente. "0.2% de precisión" (¿de qué?), Pero el precio es correcto a menos de $ 20 en precio de calle.

El factor de potencia se define como la relación entre la potencia real y la potencia "aparente", donde la potencia real es el promedio del resultado de multiplicar el voltaje instantáneo por la corriente instantánea, y la potencia "aparente" es el resultado de multiplicar el RMS voltaje por la corriente RMS.

Con una carga puramente resistiva, estos dos métodos producen el mismo número, por lo que el factor de potencia es la unidad. Con las cargas reactivas, como los motores de carga ligera, la corriente está desfasada con respecto al voltaje, lo que hace que la potencia real disminuya en relación con la potencia aparente y que la relación sea menor que la unidad.

Con cargas no lineales, como las fuentes de alimentación, la forma de onda actual está distorsionada, lo que le otorga un valor RMS más alto que el de una onda sinusoidal. Esto también hace que la relación se reduzca de la unidad.

Entonces, para responder a su pregunta, una forma de estimar el factor de potencia de una fuente de alimentación es usar un medidor "RMS verdadero" para medir su corriente de entrada y comparar ese resultado con el valor que obtiene con una carga resistiva dibujando la misma cantidad de poder real.

En realidad no es tan fácil.

En general, las fuentes de alimentación de conmutación sufren un factor de potencia no unitario debido a la distorsión armónica de la corriente de CA de entrada con respecto a la tensión de CA de entrada. No es una situación de cambio de fase pura como una carga puramente inductiva o puramente capacitiva, aunque las fuentes de alimentación a veces tienen y tienen la ventaja y el retraso actuales.

Los lineales también hacen cosas "extrañas" con la corriente de entrada debido a la acción de los rectificadores y debido a las capacidades internas. De nuevo, no es una situación pura de cambio de fase.

Cotización Artículo de Xitron sobre el factor de potencia :

  

En realidad hay muchas definiciones para esto. Generalmente, PF = W / VA es   el usado, pero PF = VA * cos (fase) es común,   como es PF = 1 / sqrt (1 + THD 2). ¿No son lo mismo? ¡No en el mundo real!

     

La ecuación cos (fase) solo da el resultado “correcto”   resulta cuando no hay distorsión u otras frecuencias presentes. los   La ecuación relacionada con THD solo produce el resultado "correcto" cuando hay   no hay cambio de fase presente. Estas son ambas simplificaciones de   la definición de W / VA. ¿Sabíamos eso? Mucha gente no lo hace.   Una llamada de servicio al cliente común en Xitron es de una persona con un   Circuito de rectificación. La pregunta es que ya que la actual es   exactamente en fase con el voltaje ("Lo miré con un‘ alcance y   la corriente está justo en el pico de tensión, por lo que no hay cambio de fase ")   por lo que el factor de potencia "debe" ser 1! Es cierto, si usas el   Definición simplificada de cos (fase), pero no si utiliza la versión completa   Definición de W / VA.

     

PF debería tener polaridad ¿verdad? Correcto, pero no el   uno que muchos usan Muchos usan la polaridad de PF para indicar   liderar o retrasarse, esto no es correcto. La polaridad de PF   es el mismo que el de Watts (VA es un escalar, por lo que no tiene polaridad).   Es la polaridad de VAR que sigue la polaridad de fase. Por que es   este error tan comun? Bueno, en los “viejos” días, los instrumentos.   no pudieron mostrar palabras como "líder" o "retraso", y no   mostrar VAR tampoco. Por lo tanto, indicaron liderar o retrasarse por medio de   de un símbolo + o - que precede al resultado PF (los vatios negativos son más bien   raro). Este simple movimiento para permitir al usuario ver un líder o   indicación retrasada ha llevado a este error popular sobre la   polaridad de PF.

Entonces, los medidores de potencia "buenos" calculan el factor de potencia indirectamente a través de THD, que se calcula al realizar FFT en la forma de onda actual y realizar algunos cálculos ponderados sobre el contenido de armónicos. Si "costoso" significa el precio de una IEC61000-3-2 poder compatible Analizador, o una sonda de alcance de corriente de lujo con FFT y un módulo analizador de energía, diré que una solución de herramienta no costosa no es posible.

Si desea visualizar la corriente y simplemente tener una idea de lo malo que puede ser el factor de potencia, una banda ancha de corriente alterna de ancho de banda conectado a un alcance puede ser bastante revelador.

Agregue un capacitor en paralelo y mida las corrientes que provienen de la fuente. Retíralo y vuelve a medir. Crea las ecuaciones de circuito equivalentes y resuélvelas.