Circuito para gerar FATOR DE POTENCIA e HARMONICA.

[eng.viniciuspais]

Boa noite a todos!

Estou retornando ao forum nestas ferias e gostaria da ajuda dos senhores para desenvolver um trabalho de conclusao de curso.

Tenho em mente o desenvolvimento de um medidor de consumo para residencias e principalmente para industrias, porem eu pretendo medir nao soh a potencia consumida, mas desejo que o instrumento faca a medicao do fator de potencia e as harmonicas.

Entao para fazer a analise eu preciso primeiramente gerar o fator de potencia e as harmonicas! Estive pesquisando a respeito de retificadores e observei relatos que eles geram harmonicas na rede, entao eu gostaria de saber se voces podem me ajudar no desenvolvimento dessas cargas nao lineares, indicando quais componentes eu devo utilizar para atingir o meu objetivo.

Desde ja agradeco pela ajuda.
(Desculpe a falta de acentuacao, pois meu teclado nao esta configurado)

[Djalma Toledo Rodrigues]

Boa noite a todos!
Entao para fazer a analise eu preciso primeiramente gerar o fator de potencia e as harmonicas!

Então é como se a Matemática, o Cálculo, nunca tivesse existido.

DJ

[KrafT]

Poisé.... E eu "loco de faceiro" em finalmente poder colocar o "Eng" no meu nome...

[eng.viniciuspais]

Então é como se a Matemática, o Cálculo, nunca tivesse existido.

A matemática e o cálculo serão utilizados no software de análise, onde serão lidas as formas de ondas e realizadas as medições de amplitude de onda, série de Fourier, deslocamento de fase entre a corrente e a tensão e etc., OU é possível calcular os componentes da carga para que eu já tenha exatamente a amplitude x da harmonica y, a amplitude x2 da harmonica y2 e etc.?

Neste momento preciso de uma carga que gere harmônicas, um amigo de outro fórum disse que eu posso usar uma resistência ligada através de diodos ou construir um retificador 6 ou 12 pulsos. Seria isso?
Quanto a carga que gere fator de potência, eu ganhei um motor pequeno que pode ser utilizado!

Eu preciso que a carga seja de baixa potência, pois eu vou ligar na tomada convencional, 127 VAC!

Muito Obrigado.

[ELFS]

Então é como se a Matemática, o Cálculo, nunca tivesse existido.

A matemática e o cálculo serão utilizados no software de análise, onde serão lidas as formas de ondas e realizadas as medições de amplitude de onda, série de Fourier, deslocamento de fase entre a corrente e a tensão e etc., OU é possível calcular os componentes da carga para que eu já tenha exatamente a amplitude x da harmonica y, a amplitude x2 da harmonica y2 e etc.?

Neste momento preciso de uma carga que gere harmônicas, um amigo de outro fórum disse que eu posso usar uma resistência ligada através de diodos ou construir um retificador 6 ou 12 pulsos. Seria isso?
Quanto a carga que gere fator de potência, eu ganhei um motor pequeno que pode ser utilizado!

Eu preciso que a carga seja de baixa potência, pois eu vou ligar na tomada convencional, 127 VAC!

Muito Obrigado.

Elementar meu caro se for para referencia!
Para gerar harmônicas é só construir alguns osciladores senoidal e sobrepor estes sinais ao 60Hz, somador ou acoplamento capacitivo.
Fator de potencia é só montar uns circuitos com capacitores e indutores para defasar tesão / corrente.
Procura circuitos com amplificadores operacionais tipo 741 tem simuladores de indutores, capacitores e osciladores fixos ou variáveis.
Desta forma a freqüência e amplitude das harmônicas e defasagem serão conhecidas para testar a eficiência do medidor.
É obvio que vai utilizar um PIC da vida para o circuito do medidor então para ensaios não é necessário muita potencia. No final é só garantir a exatidão dos transdutores de corrente e tensão.

[rona123]

Vinicius,

Creio que você não conseguiu colocar de forma clara sua necessidade.

Julgo que você esteja precisando de referências conhecidas para validar os resultados obtidos no seu projeto.

Se for isso pesquise "Kill a Watt" na internet e verá que se trata de um dispositivo doméstico que apresenta o fator de potência medido na carga. Se seu trabalho for mais profissional e sério pesquise WT210, que se trata de ferramenta calibrada para esse tipo de medição.

Certamente haverá grande diferenças nos custos ...

[]'s rona123

[andre_luis]

Vinícuis,


Realmente, os retificadores fazem um estrago danado na forma de onda, pois atuam somente no pico da senóide.

A forma que me parece mais direta para a correção dessa distorçao, seria a inserção de um circuito em paralelo que completasse a parte ceifada da onda.

Uma possibilidade poderia ser por um circuito PWM de frequencia de comutação bem superior á da rede elétrica. Sugiro que seja feito por transformador, de modo análogo á topologia dos estabilizadores-série.

Quanto á medição, o que posso sugerir como primeiro passo, é rodar uma rotina de FFT para capturar as harmónicas e poder quantificá-las.

A muito tempo atrás, consegui rodar num uC MSP340 uma rotina FFT.C de 128 pontos após a leitura do conversor A\D, que mostrava direitinho uma componente supostamente referente á parte distorcida da crista da senóide.



+++

[eng.viniciuspais]

Quanto á medição, o que posso sugerir como primeiro passo, é rodar uma rotina de FFT para capturar as harmónicas e poder quantificá-las.

Andre, vou dar uma estudada no funcionamento desta rotina e volto a falar com você sobre o assunto, mais creio que ela vai me ajudar sim!
Estou pretendendo utilizar um ARM7 da Philips, você acha possível ou é necessário utilizar DSP?

rona123, pesquisei sobre "Kill a Watt", em partes é o que eu preciso, porem eu quero analisar a onda e obter mais dados, tais como: Fator de Potência e Harmônicas.
Eu preciso desenvolver o circuito de carga e quantificar o que a carga esta fazendo na rede, isso tudo para um trabalho de conclusão de curso!

ELFS, estou montando o circuito como você sugeriu!
Para o resistor estou colocando resistencias de chuveiro em série, mergulhada em areia fina peneirada!
Para o indutor, estou enrolando um fio de cobre esmaltado em um tudo de PVC!
O capacitor eu vou usar alguns que tenho aqui!
.....
Mais eu gostaria de saber como fazer o gerador de harmônicas com o 741!
A harmônica vai precisar estar em fase com o sinal da rede, certo?
Você pode me ajudar com o desenvolvimento desse circuito? Procurei na internet e não encontrei nada com as tags "741 senoide gerador"!

Pessoal,
Agora para analisar isso na prática, creio que vou ter que comprar um TP e um TC e colocar no osciloscópio, certo?

Muito obrigado pela ajuda de vocês!

[andre_luis]

Estou pretendendo utilizar um ARM7 da Philips, você acha possível ou é necessário utilizar DSP?

Vinícius,


Vai depender da quantidade e complexidade de "outras tarefas" que o microcontrolador tiver de processar, e também da taxa de atualização da tela que você estipular, mas se for um ARM7 top de linha, com bastante SRAM, não vejo problema, mas você vai ter de lidar com muita otimização, inclusive do próprio código.

( obs.: sugiro pensar em um RTOS, depois que a coisa pegar no tranco )


+++

[ELFS]

http://www.elt09.unifei.edu.br/roteiros ... p_Lab8.pdf
http://liraeletronica.weebly.com/upload ... 2011_2.pdf

[eng.viniciuspais]

Voltando ao assunto....

ANDRE_TEPROM, tenho um MINI2440 de 1GB e LCD 3,5" e andei vendo uns caras usando Linux embarcado + QT.
O que tu acha? Linux Embarcado + QT ou RTOS (nunca pesquisei sobre isso)???

ELFS, Obrigado!!!

[andre_luis]

Vinícius,


Quanto mais você subir a sua programação para linguagens de alto nível (C++) e ainda se esses estiverem rodando em cima de SO multitarefa, mais tende a se deparar com uma série de problemas relacionados ao consumo processamento.

Um dos problemas que irá encontrar, é o fato de que a taxa de amostragem do A/D terá de ser numa temporização precisa e numa taxa de amostragem bem alta, e se você programar no QT em cima do LINUX, a menos que utilize um timer gerando interrução numa taxa fixa, o cálculo da FFT vai por agua abaixo.

No passado pude contornar esse problema num programa no PC, onde utilizei um hardware que gerava uma interrução na mesma taxa do A/D, e assim garantia as amostragens no tempo preciso.


+++

[eng.viniciuspais]

Certo!!!!!

[xultz]

Engenheiro Vinicius, uma forma de gerar harmônicas é ligar um dimmer (desses que vendem em lojas de material elétrico ) em uma lâmpada incandescente (essa dizem que ainda tem prá vender) ou uma resistência de aquecedor. O dimmer gera uma distorção harmônica do cacilda.
O friendly arm é uma plataforma sensacional prá fazer uma IHM, mas o circuito de conformação e aquisição precisam ser feitos num circuito a parte, com conversão A/D e buffer, e o ARM desbufferiza os dados de tempos em tempos e mastiga eles e cospe na tela de LCD. De uma forma completamente digital, é claro, mas ainda assim é uma bela duma escarrada.

[MOR_AL]

Vinícius!
Já passou tanto tempo, que acho que ou seu projeto de fim de curso caducou, ou você já avançou bastante.
Seguinte. Se seu curso for de "Eletrônica de Potência", aí eu concordo com o que você está fazendo. Com resistores de chuveiro elétrico e tudo o mais.
Mas caso seu curso não seja de "Eletrônica de Potência", então você não precisa de fazer a parte de potência para fazer o projeto.
Veja que mesmo com a parte de potência, você terá que pegar uma amostra da corrente e da tensão para condiciona-la e introduzir na entrada do ADC do microcontrolador. Então, na realidade você só precisaria do seu sinal que entra no ADC. Nada melhor que este sinal pudesse ser conhecido de antemão para avaliar o seu medidor. Daí que foi sugerido que você criasse este sinal, ao invés de construir uma carga com potência na qual você nem teria todos os parâmetros controlados para poder avaliar seu projeto.
Explico com mais detalhes:
1 - Gere, em cada pino do processador, um sinal de onda quadrada com as frequências desejadas. f0, 2f0, 3f0, .... Todos os sinais TEM que iniciar com fase zero na fase zero da fundamental.
2 - Em cada pino, introduza um amplificador operacional (AO) configurado como filtro passa-faixa. Com isso você vai obter as senóides nas frequências desejadas. Cuidado com o ajuste dessa etapa. Pode haver desvio de fase se a frequência central do filtro não coincidir com a do sinal.
3 - A seguir, na saída de cada AO (com exceção da fundamental), introduza um filtro (com AO) que apenas defase o sinal. Acho que o nome é passa-tudo.
4 - Coloque, em cada saída, um atenuador (com exceção da fundamental) para poder quantificar as tensões dos harmônicos em relação à fundamental.
5 - Coloque um circuito somador, que receba todas as saídas e forneça a soma de todos os sinais.
Até aqui você obteve seu sinal de modo que tanto poderá alterar a tensão de cada harmônico, como sua fase. Este será seu sinal conhecido. Se necessário utilize um amplificador de áudio com pouca potência para poder sensibilizar o circuito seguinte, sem que o sinal sofra distorção.
Esta é uma opção de sinal conhecido com tecnologia analógica, mas se for mais conveniente para você, poderá tentar uma solução digital.

Agora pergunto!
O que seu orientador acadêmico, ou professor acha do seu avanço, após todo esse tempo?
MOR_AL