La mejor manera de juzgar la carga capacitiva e inductiva

El método más popular para obtener armónicos a partir de una señal es el filtrado digital. La mayoría de los métodos utilizan la transformación rápida de Fourier (FFT). Puedes buscarlo en Google, porque la teoría es bastante amplia.

La disciplina que abarca la transformación de señales analógicas a digitales y su uso posterior se denomina Procesamiento de señal digital (DSP). La literatura sobre este tema también es amplia, hay algunos libros gratuitos disponibles en línea (puede comenzar con este ).

La idea principal de este enfoque es utilizar series de Taylor para obtener todos los armónicos, incluido el componente de DC (el armónico 0 ). El armónico más alto que se puede medir se determina por la frecuencia de muestreo (consulte teorema de Shannon ).

Debes convertir las muestras de voltaje y corriente a su forma compleja (ver phasor ) y dividir una por otra, por lo que Puede obtener la impedancia compleja, que es fácil de calcular el ángulo. Si lo único que le interesa es el cambio de fase, puede simplemente restar los ángulos de fase de voltaje y corriente.

Para cualquier n-armónico (para $$ n \ geq 1 $$) la característica de carga no cambia. Por lo tanto, para cualquier capacitor, para cualquier armónico, la corriente siempre es líder, y para cualquier inductor, la corriente siempre está rezagada. Habrá diferencias entre los cambios de fase para cada armónico. La reactancia de un inductor, para n-th armónico es $$ X = n \ omega L $$, mientras que para un capacitor siempre es $$ X = \ frac {1} {n \ omega C} $$.

Debido a que es numéricamente más fácil manejar valores más altos que los más bajos, puede verificar cada armónico (por ejemplo, los primeros 10), para los cuales el voltaje y la corriente son los más grandes y luego dividirlos. Sin embargo, debe obtener resultados correctos incluso para el primer armónico.

ACTUALIZAR

En su caso, el método de cruce por cero no es válido. En general, existe la posibilidad de que cada armónico tenga un ángulo de fase diferente. Si se combinan, puede haber muchos cruces por cero en un solo período. No sabrás cuál cruza el cero en qué momento, si no los descompones. También puede perder el cruce por cero, por ejemplo, hay un componente de CC grande (por ejemplo, 10 voltios) y un primer armónico bajo (por ejemplo, 1 voltio). En este caso, nunca obtendrá un cruce por cero, pero es posible medir la impedancia para el primer armónico (y, por lo tanto, su ángulo).

Si tiene formas de onda de voltaje y corriente, podría filtrar la salida digitalmente (o analógica, pero es difícil obtener dos filtros que sean exactamente iguales) y eliminar cualquier componente de alta frecuencia.

Hay un montón de sitios de diseño de filtros de paso bajo digital en la red, que incluso deberían tener en cuenta el código que debe usar en el programa. Incluso puede utilizar uno de los muchos programas de procesamiento de audio que pueden aplicar filtros.

Después del filtrado, se usa la diferencia de fase para ver si la carga es capacitiva (la corriente está liderando el voltaje) o inductiva (la corriente está retrasada), y por cuánto.

Use la señal de voltaje de carga para producir una forma de onda de referencia modificada (desfasada) de -90 grados (tal vez con un par de filtros de paso bajo). El retraso produce una forma de onda de referencia que "se parece" a la corriente de carga de un inductor puro.

Tome esta referencia y conviértala en una onda cuadrada lógica utilizando un disparador de comparador / schmitt. Use esto para controlar un interruptor analógico. La entrada de señal al interruptor analógico es una representación de voltaje de la corriente de carga real.

El interruptor analógico está realizando la rectificación síncrona de la forma de onda representativa de la corriente de carga. Si la forma de onda de salida promedia un valor negativo, entonces la corriente a través de la carga es capacitiva. Si la salida promedio es un voltaje positivo, entonces la carga está más dominada por la inductancia.

Aquí hay una imagen de una entrada de onda sinusoidal y cómo se puede "rectificar de forma sincrónica" mediante una onda cuadrada: -

El ejemplo anterior es para una onda cuadrada de referencia modificada de -90 grados: la salida tiene un valor promedio de cero y, por lo tanto, la carga es resistiva.