misurazione corrente alternata con risultati diversi

[Leo43]

Buonasera, come prima cosa mi scuso se involontariamente possa aver sbagliato a postare la mia domanda in questa sezione, nel qual caso prego i moderatori di provvedere ad inserirla nella sezione che ritengono piu' idonea, ma non sono riuscito a trovare una scelta migliore.
Ma veniamo al mio problema. Vorrei misurare il consumo di corrente di un televisore LCD. Ho quindi inserito in serie ad una linea del cavo di alimentazione un misuratore di corrente alternata, e rilevato il valore della corrente. E qui vengono i miei problemi, in quanto con ben tre strumenti, e precisamente con un Fluke 189, un Philips PM2525 ed un Vichy 8145, misuro una corrente assorbita di circa 480mA, pari ad un consumo di circa 106W considerando una "teorica" tensione di 220Vca (VxI=W), mentre con altri tre strumenti, e precisamente un Pantec 5100, un Batronix M240 ed un glorioso ICE 680R, misuro una corrente assorbita di circa 250mA, pari ad un consumo di circa 55W nelle medesime condizioni.
Come controprova, ho inserito una resistenza corazzata da 28 ohm (era quella che avevo sotto mano....) in serie alla alimentazione del televisore, ed ho misurato la caduta di tensione ai capi della resistenza, ottenendo risultati pressocche' comparabili con quelli precedenti, considerate le possibili tolleranze, e cioe una cdt di circa 11,5 Vca misurata con i primi tre strumenti, corrispondente ad una corrente circolante di circa 410mA, ed una cdt di circa 8.10 Vca misurata con gli altri tre, corrispondente ad una corrente circolante di circa 280mA (I=V/R)
Allora ho preso la sonda 1:10 dell'oscilloscopio e l'ho collegata ai capi della resistenza, realizzando che la corrente tutto era tranne che lineare, come si puo' vedere nei due screenshot che allego.
La precisione dei primi tre strumenti, ed il fatto che almeno il Fluke sia sicuramente true RMS mi lascerebbe supporre che la misurazione corretta sia quella effettuata dai primi tre strumenti, se non fosse per il fatto che il produttore dichiara un consumo massimo di 60W e non di 106W..... che invece concorda con quello misurato con i tre strumenti piu' "umili"......
C'e' qualcuno che ha piu' esperienza e piu conoscenza di me che puo' spiegarmi il perche' di questa apparente incongruenza ?
Ringrazio anticipatamente chi vorra' rispondermi.

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[IsidoroKZ]

La corrente assorbita e` fortemente distorta, contiene cioe` una elevata quantita` di armoniche. Le armoniche vengono misurate piu` o meno bene da tutti gli strumenti ma purtroppo NON portano potenza: se entrano nel conto di VxI danno un risultato sbagliato e questo capita sempre.

L'unico per misurare la potenza e` di usare un wattmetro, che si puo` anche fare con un paio di trasformatori piccolini e una scheda audio da PC, qui c'era un vecchio progetto.

[Candy]

Misure come queste richiedono strumenti notoriamente precisi. Quelli digitali possono ingannare parecchio, mentre gli analogici, tolte le perdite interne, sono piu' precisi. Uno strumento true RMS ma con basdo numero di campionature viene facilmente tratto in inganno.
Parimenti il basso valore assoluto e l'alta deformazione od alto contenuto armonico non aiutano affatto.

Lo strumento analogico che non sia a ferro mobile e' piu' affidabile perche' misura una corrente efficace.
Quello digitare si lascia ingannare perche' misura so alcuni campioni. Se sono molti si accorge dell'andamento sregolato della grandezza e fa i giusti calcoli. Se campiona poco invece si perde degli eventi di non linearita e quindi sbaglia i conti.

[Leo43]

innanzi tutto, grazie per le risposte

@ isidoroKZ: grazieper il link, ma il fatto di dover accendere il PC, attendere che si carichi il S.O., collegare la scheda audio al circuito evitando eventuali corti verso terra, lo trovo un po' troppo lungo per una misurazione "al volo", per cui preferirei rimanere su uno strumento stand alone. Interessante invece il discorso delle armoniche, che mi piacerebbe approfondire. Facendo qualche ricerca sul forum, sono capitato in alcune discussioni sui "contatori ENEL", e sul fatto che questi ultimi avrebbero una velocita' di campionamento sufficiente per leggere bene anche "la potenza delle armoniche", quindi mi rimangono due interrogativi : le armoniche presenti nella corrente, come nel mio caso, contengono potenza fruibile oppure non ne contengono ? e soprattutto, il contatore dell'Enel le considera ai fini del conteggio della energia erogata misurando come fanno i primi tre multimetri che ho indicato (e quindi ci fa pagare per quello che leggono questi ultimi, cioe' 106W...), oppure non ne tiene conto e misura quello che misurano i secondi tre, cioe' 55W ?

@ Candy: sono pienamente d'accordo con te, e questo e' quello che mi ha spinto a recuperare per la prova anche un trentennale ICE 680R analogico che certamente non e' in grado di essere disturbato dalle componenti ad alta frequenza, e, guarda caso, restituisce una misura coerente col dato di targa del TV. Quello che non riesco a comprendere e' come mai un digitale come il Fluke 189 e due multimetri da banco, che sono (almeno il primo) sicuramente true rms a differenza del "cinesino" Batronix da poche lire e del vecchio Pantec, ed hanno una velocita' di campionamento ben piu' alta di questi ultimi due, si lascino ingannare dal contenuto armonico, mentre gli altri no ?

[guzz]

Le armoniche vengono misurate piu` o meno bene da tutti gli strumenti ma purtroppo NON portano potenza

sta frase mi ha lasciato un po' perplesso, ne avevo sentite di tutti i colori in merito alle armoniche ma mai che non portassero potenza...

qualcuno può spiegarmi meglio?

[Candy]

Pedr il Fluke 189 bisognerebbe fare delle prove: controllare che sia impostato per 50 Hz di rete e non 60 Hz. Verificarer che non sia in scala automatica, ma regolarlo a manina, verificare in altre inserzioni che non sia ingannato dal fattore di cresta: se è in scala automatica potrebbe regolare male i parametri interni ed essere soggetto a qualche forma di saturazione interna. Chissà.
Sono tante le verifiche che andrebbero fatte.

[Candy]

sta frase mi ha lasciato un po' perplesso, ne avevo sentite di tutti i colori in merito alle armoniche ma mai che non portassero potenza...

qualcuno può spiegarmi meglio?

Molto, ma molto azzardatamente presumo non portino potenza perché agli effetti sono "solo" un concetto matematico per spiegare come mai la fondamentale è deformata.
La fondamentale porta potenza, ma in quanto deformata dalle armoniche, perde potenza, non ne acquisisce.

Però è un mio azzardo questa spiegazione.

[IsidoroKZ]

Se la tensione e` sinusoidale e la corrente invece contiene delle armoniche, la potenza che il carico utilizza e` solo quella dalla frequenza fondamentale della corrente, le armoniche di corrente circolano nei fili, caricano i trasformatori e le linee, ma non portano potenza. Come la corrente in quadratura (sfasata) che fa scaldare linee e trasformatori ma non porta potenza al carico.

La ragione matematica e` che la potenza media assorbita e` data dal prodotto di tensione istantanea per corrente istantanea



Adesso scriviamo tensione e corrente come funzioni sinusoidali. La tensione e` solo una sinusoide, mentre la corrente e` la somma di piu` sinusoidi (eventualmente sfasate). Per semplicita` prendo una corrente che abbia una fondamentale con uno sfasamento e una seconda armonica soltanto. Ma per tutte le altre il discorso e` identico.



Sviluppando il prodotto e sdoppiando l'integrale viene una cosa del genere



Il primo integrale, con la corrente alla stessa frequenza della tensione, solo sfasata, da` un contributo pari a



che e` la solita formula della potenza, in cui la corrente efficace e` solo la componente FONDAMENTALE (50Hz).

Invece gli altri integrali, cioe` la potenza portata dalla seconda armonica, terza... fanno tutti zero per una proprieta` degli integrali delle funzioni trigonometriche.

Quindi quale amperometro va meglio? Nessuno perche' nessuno degli amperometri misura SOLO la componente di corrente a 50Hz eventualmente dicendo anche qual e` lo sfasamento.

Purtroppo la misura di potenza in caso di carico che sfasa o che distorce non la si puo` fare al volo, ci vuole un wattmetro che misura contemporaneamente tensione e corrente e ne fa il prodotto.
L'unico caso in cui si puo` fare la misura in modo semplice, misurando solo la corrente, e` quando la corrente e` sinusoidale e in fase, in pratica quando il carico e` una resistenza (tipo forno ad esempio), oppure il carico ha uno stadio di ingresso a PFC, e assorbe come se fosse una resistenza.

[paolo a m]

Mi permetto di far notare che, oltre alle problematiche attinenti alla misura del vero valore efficace (TRMS), particolarmente in presenza di forme d'onda fortemente distorte, la misura di potenza calcolata come descritto:

misuro una corrente assorbita di circa 480mA, pari ad un consumo di circa 106W considerando una "teorica" tensione di 220Vca (VxI=W),

non tiene conto del fattore di potenza. Fattore di potenza che spesso, in alimentatori elettronici privi di PFC può anche essere di entità tutt'altro che trascurabile.
Ad esempio, con un cosfi pari a 0,6, la potenza prima calcolata diverrebbe pari a circa 64 W.
Ciò ad ulteriore conferma del fatto che una misura accurata della potenza in alternata, salvo casi particolari (carichi puramente resistivi) può solo essere effettuata con un wattmetro.

PS. leggo, dopo aver postato il mio intervento, quello di Isidoro. Che spiega molto meglio ed in modo più esuriente la questione in discussione. I miei complimenti.

[Candy]

Per calcolare la potenza è indubbiamente vero, IsidoroKZ, ma per misurare una corrente alternata, efficace, lo strumento analogico elettromagnetico dovrebbe indicare indubbiamente il valore efficace.