Escrito por Grant Maloy Smith, o especialista em aquisição de dados

Neste artigo, veremos o que é análise de potência e as ferramentas utilizadas para realizá-la. Neste artigo você irá:

  • Ver o que realmente é energia elétric
  • Aprender por que precisamos da análise de potência e como ela é calculad
  • Entender como a análise de energia é realizada e o que é um analisador de energia

Você está pronto para começar? Vamos lá!

O que é análise de potência?

Potência é a taxa de execução do trabalho, ou seja, a quantidade de energia consumida por unidade de tempo. A potência de um sistema elétrico é a multiplicação da tensão com a corrente, integrada e depois dividida pelo período de tempo. O período de tempo (igual à frequência) deve ser conhecido para calcular a potência de um sistema elétrico. “Análise de potência” é simplesmente o método pelo qual a potência é testada e estudada, normalmente usando um analisador de potência.

O que é um Analisador de Potência?

Um analisador de potência é um instrumento que mede e quantifica a taxa de fluxo de potência em sistemas elétricos. O fluxo de potência é expresso em Joules / segundo (J / s) ou quilowatt-hora (kW / h). Potência elétrica é a taxa por unidade de tempo que a energia elétrica é transferida em um sistema elétrico entre dois pontos.

SIRIUS XHS Power AnalyzerAnalisador de Potência SIRIUS XHS com 4 amplificadores de alta tensão e 4 de baixa tensão para conexão do transdutor de corrente

O que é Potência elétrica?

Você pode olhar para um circuito elétrico, mas não pode ver se a voltagem está presente ou se uma corrente está fluindo. Você não deve estender a mão para descobrir, porque isso é extremamente perigoso e possivelmente até letal. Portanto, devemos usar o instrumento correto para medir a eletricidade.

Então, como podemos visualizar como a eletricidade se move em um circuito? Bem, podemos ver a água se movendo, então vamos usar uma analogia para explicar como funcionam os circuitos elétricos. É sabido que, para que a água saia de um cano, ela precisa ter uma força ou “pressão” que a empurre, seja da gravidade ou de uma bomba mecânica.

Diagrama do circulto eléctrico comparado a uma bomba d'água

Em nossa analogia:

  • A tensão é a bomba que empurra a água pela tubulação. Isso é medido em volts (V).
  • A corrente é o diâmetro do tubo. Tubos de diâmetro maior permitem que mais água flua, certo? Isso é medido em amperes (A).
  • A resistência é uma obstrução dentro da tubulação que interfere no fluxo da água. Isso é medido em ohms (R ou Ω).

Se a corrente está se movendo apenas em uma direção, é muito parecida com a água fluindo por um cano ou mangueira. Isso é DC (corrente contínua) em nossa analogia. No entanto, se a corrente se move para frente e para trás, ela é análoga à AC (corrente alternada) . 

A Potência AC é o que usamos para enviar eletricidade para longas distâncias, da usina para nossas casas e empresas, por exemplo. A energia DC é usada para eletrônicos modernos e também para baterias. 

O computador de escritório no qual você pode estar lendo isto, por exemplo, é conectado à alimentação AC, mas tem um transformador interno que converte a alimentação AC em DC. Se você estiver usando um notebook, esse transformador provavelmente está localizado no “bloco” externo que se conecta entre a tomada AC na parede e o sistema de alimentação DC dentro do notebook. Se você estiver lendo isso em um telefone ou tablet, também é um dispositivo DC que usa um transformador AC / DC externo para carregar sua bateria interna.

Quantificando potência elétrica

Em física, a potência elétrica é a taxa de execução do trabalho. É equivalente à quantidade de energia consumida por unidade de tempo. A unidade de potência é Joule por segundo (J / s), também conhecido como Watt (W).

What is Electrical Power

Energia elétrica ié a taxa por unidade de tempo que a energia elétrica é transferida em um sistema elétrico entre dois pontos. A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia não pode ser criada ou destruída. Ele pode simplesmente mudar de um tipo de energia para outro ou ser transferido. 

Como nenhum sistema elétrico pode ser ideal ou perfeito, sempre haverá alguma perda quando houver transferência de energia. A forma mais comum de perda em um sistema elétrico é o calor. Se um circuito estiver fisicamente quente, isso significa que parte da energia que ele carrega está sendo transferida para calor e, portanto, desperdiçada. 

Isso diminui a eficiência de todo o sistema elétrico. Não é por acaso que os sistemas mecânicos também geram calor - não coloque a mão em uma lâmpada incandescente acesa, ou você experimentará diretamente a energia perdida na conversão de calor. A potência elétrica é apenas uma extensão da física básica da energia em geral.

A potência elétrica é expressa em quilowatts (kW .

Como calculamos a potência elétrica?

A quantidade de potência em um circuito é calculada multiplicando a Tensão (V) com a Corrente (A) que produz Watt (W) , usando a seguinte equação:

\[P(t) = I(t) \cdot V(t)\]

Esta equação básica pode ser transformada usando a lei de ohm , que afirma que a corrente fluindo através de uma resistência linear é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência de um circuito elétrico a uma temperatura constante. A lei de Ohm pode ser escrita de várias maneiras:

\[V = I \cdot R\]

\[P = V \cdot I\]

\[P = I^2 \cdot R\]

\[P = \frac{V^2} {R}\]

Mas a lei de ohm só é verdadeira para corrente contínua (DC) , onde o fluxo de tensão e corrente é constante. 
Mas com a corrente alternada (AC) , as equações da lei do ohm fornecerão a potência em apenas um instante no tempo. Portanto, precisamos de um método diferente de medição de AC.

Precisamos de uma equação que descreva com precisão a potência elétrica se quisermos analisar suas características. Felizmente, existe essa equação:

\[P=\frac{1}{T}\int_{t=0}^T u(t)\cdot i(t)\;dt\]

Onde:

  • é a potência em Watt (W)
  • i é atual em Ampère (A)
  • u é a tensão em Volt (V)
  • T é o tempo periódico em segundos (s)

Vamos visualizar esta equação em um gráfico: 

Power calculation equation visualized on a cartesian plane showing the voltage and current, and the resulting power curve after integrationEquação de cálculo de potência visualizada em um plano cartesiano mostrando a tensão e a corrente, e a curva de potência resultante após a integração.
 

Olhando para a curvatura das formas de onda no gráfico, podemos ver que a potência em um sistema AC não é apenas a tensão multiplicada pela corrente como em um sistema DC. É definido pela média de tempo da potência instantânea em um ciclo. Isso significa que devemos saber a frequência para calcular a potência de um sistema elétrico.

Compreendendo a medição de potência

Principalmente, existem três tipos de potência em sistemas elétricos de corrente alternada (AC) a serem medidos. Esses são:

  1. Potência ativa (P)
  2. Potência reativa (Q)
  3. Potência aparente (S)

To illustrate the relationship between them there is a handy tool that we can use, known as the power triangle, based on the Pythagorean Theorem: 

Power triangle, illustrating the relationship between active, reactive, and apparent power, including the angle phi and the power factor, also known as cosine phi (cos phi)Triângulo de potência, ilustrando a relação entre a potência ativa, reativa e aparente, incluindo o ângulo phi e o fator de potência, também conhecido como cosseno phi (cos phi)

Vamos analisar mais profundamente esses termos e o que eles realmente significam:

O que é potência ativa (P)

A potência ativa (P) também conhecida como “potência real”, é a potência útil usada no circuito AC.

O que é potência reativa (Q)

A potência reativa (Q) não é usada, mas é transportada entre a fonte, como uma estação de potência, e a carga, é usada principalmente para transportar a potência ativa através do sistema elétrico. 

O que é potência aparente (S)

A potência aparente (S) é a soma vetorial da potência ativa e reativa em um sistema de potência AC.

O que é o fator de potência (FP)

O fator de potência (FP) é a relação entre a potência ativa e reativa e pode assumir valores entre 1 e -1. 

O fator de potência é uma indicação da quantidade de potência ativa que está presente na linha de transmissão em comparação com a potência aparente que combina a potência ativa e reativa. Em outras palavras, é a quantidade pela qual a potência na linha de transmissão é menor que a potência máxima teoricamente possível. As reduções no fator de potência teoricamente ideal são causadas pela defasagem da tensão e da corrente.

O fator de potência é frequentemente escrito como "cos phi", "cosseno phi" ou "cos 𝜑."
A potência reativa também pode ser positiva ou negativa, conforme indicado pelo sinal positivo ou negativo do ângulo phi (𝜑). Isso nos diz se a corrente está liderando a tensão ou se está atrasada em relação à tensão na linha de transmissão. 

Quando o valor da potência reativa é positivo, ele está atrasado, indicando uma carga indutiva que está consumindo potência reativa. 

Quando o valor da potência reativa é negativo, ele está à frente, indicando uma carga capacitiva que está fornecendo potência reativa.

Cargas ôhmicas puras, como as lâmpadas incandescentes tradicionais, têm um fator de potência muito próximo de 1. Isso significa que a tensão e a corrente estão em fase, portanto, há muito pouca potência reativa na linha de transmissão. 

Com fatores de potência positivos, quanto mais próximos de zero, maior será a diferença de fase entre a tensão e a corrente e mais potência reativa estará presente na linha de transmissão. Isso é semelhante ao fator de potência negativo, apenas na direção oposta: em PF = -1 a diferença de fase entre a tensão e a corrente é 180°.

Potência vs. Energia - Qual é a diferença?

Os termos “potência elétrica” e “energia elétrica” não são intercambiáveis, pois não são a mesma coisa. Usando nossa analogia com a água, é fácil ilustrar essa diferença:Illustrated difference between electric energy and electric power

Potência significa capacidade, enquanto energia representa entrega ao longo do tempo. 

A potência é essencialmente a taxa de fluxo de água na mangueira, com base em sua pressão e diâmetro. A potência elétrica é medida em watts (W), quilowatts e megawatts (MW).

Energia é a quantidade de água que passa pela mangueira durante um período de tempo. É por isso que sua conta de luz será dada em quilowatts- hora (kWh)

Por que medimos a potência?

Nas palavras do consultor de gestão de renome mundial Peter Drucker: “ Se você não consegue medir, não consegue gerenciar” . 

Medir a tensão e a corrente é apenas o passo inicial para analisar um sistema elétrico e pode ser feito facilmente com qualquer analisador ou medidor de potência do mercado. 

Mas, para administrar algo com sucesso, é necessário o máximo de informações possível. É exatamente para isso que um analisador de potência foi projetado. Os analisadores de potência tornam mais fácil para o usuário realizar análises complexas de qualquer sistema elétrico com apenas algumas operações.

À medida que eletricidade e potência se tornam cada vez mais importantes, é fundamental que possam ser medidos e gerenciados com os mais altos padrões possíveis para garantir que o fornecimento continue e que o equipamento que opera com ele seja confiável, seguro e eficiente. Desde a produção de energia em si até a fase de transmissão que a leva para nossas casas e negócios, os analisadores de potência são essenciais para fazer medições precisas e abrangentes. 

Medir a potência para o nível mais alto possível de precisão é importante por vários motivos:

  • Para P&D para aumentar o desempenho de produtos e serviços
  • Para aumentar a eficiência energética
  • Reduzindo custo e consumo de tempo
  • Conformidade com os padrões nacionais e internacionais
  • Garantindo a segurança dos produtos e operadores

O que fazem os Analisadores de Potência?

Os analisadores de potência conduzem uma ampla gama de testes e medições em componentes elétricos, circuitos e sistemas. Algumas das análises mais comuns feitas incluem:

A Análise de Fluxo de Carga é usada para estabelecer os componentes de um sistema de potência que incluem magnitude da tensão, magnitude da corrente, o ângulo de fase phi do sistema, energia ativa, energia reativa, energia aparente e o fator de energia em uma operação em regime permanente. 

Além disso, para cargas não lineares, a potência reativa de distorção, bem como a potência reativa harmônica, precisam ser medidas e analisadas. Em teoria, a tensão e a corrente têm uma onda senoidal perfeita de 50 Hz na Europa (e 60 Hz principalmente na América do Norte e do Sul). Este é o caso se houver apenas cargas lineares ôhmicas puras conectadas à rede (por exemplo, lâmpadas incandescentes, resistências elétricas, motores elétricos AC, etc.). 

O triângulo de potência mostrado anteriormente é verdadeiro para cargas ôhmicas, mas atualmente há cada vez mais cargas não lineares, bem como produção conectada à rede. Isso introduziu uma nova dimensão no triângulo de potência, ou seja, distorção e potência reativa harmônica. Esses fenômenos são abordados no artigo separado “O que é qualidade de potência”. 

Vamos dar uma olhada no novo triângulo de potência:
 

Power triangle illustrates the relationship between active, reactive, and apparent power, including the new dimension of distortion and harmonic reactive powerO novo triângulo de potência ilustra a relação entre potência ativa, reativa e aparente, incluindo a nova dimensão de distorção e potência reativa harmônica

No exemplo abaixo, a tensão da linha fornece energia AC para o sistema e o retificador de comutação a converte na energia DC necessária para o LED. Dê uma olhada no diagrama esquemático da configuração da medição:

Schematic diagram of a LED testing power measurement set-up with both the AC and the DC voltage and current waveforms measured with the power module from Dewesoft

Diagrama esquemático de um LED testando a configuração de medição de energia com a tensão CA e CC e as formas de onda de corrente medidas com o módulo de energia da Dewesoft

 
Atualmente, existem cada vez mais cargas não lineares (unidades de lastro, retificadores, inversores, computadores pessoais, etc.) conectadas à rede, bem como unidades de geração não lineares (eólica, solar e outras formas de energia). Portanto, as formas de onda de tensão e corrente são distorcidas e não mais as formas de onda senoidais ideais. Portanto, a análise de harmônicos é necessária para determinar os efeitos que essas cargas não lineares têm sobre a corrente e a tensão em um sistema elétrico.

A análise de curto-circuito é feita para fornecer informações sobre todos os cenários operacionais possíveis do sistema elétrico e para determinar a capacidade dos componentes individuais do sistema de interferir ou suportar a magnitude da corrente no circuito.

A análise de coordenação é usada para apoiar o desenvolvimento da proteção de sobrecorrente. Leva em consideração as características do dispositivo de proteção, incluindo seu dimensionamento e configurações, a fim de estabelecer a faixa operacional ideal.

Analisadores de potência Dewesoft

Dewesoft Power Analyzers não são apenas os menores analisadores de energia do mundo, mas também os mais poderosos. A plataforma de hardware flexível combinada com recursos de software poderosos oferece possibilidades de teste exclusivas para  qualquer tipo de medição elétrica. Os analisadores de potência Dewesoft podem calcular mais de  100 parâmetros de potência, como P, Q, S, PF, cos phi e muitos outros. 

Ele também oferece vários recursos de outros instrumentos:

  • Recursos de gravação de dados brutos
  • Osciloscópio
  • Análise FFT
  • Harmônicos
  • etc.

Todos esses cálculos podem ser feitos online em tempo real, no pós-processamento ou em ambos.

Dewesoft power analyzer functionalitiesO analisador de Potência Dewesoft combina vários instrumentos e funcionalidades em um único dispositivo - analisador de potência, analisador FFT, gravador de dados RAW, osciloscópio, analisador de harmônicas, gravador de temperatura, gravador de vibração e muito mais

O analisador de potência Dewesoft pode ser equipado com até 64 entradas analógicas de alta velocidade ( até 15 MS / s @ 16 bits e largura de banda de 5 MHz por canal ) para medição de tensão e corrente em uma única plataforma.

The Dewesoft R8DB power analyzer is capable of 32 high voltage and 32 current channel in a single box with RAW data storing and real-time powe analysisO analisador de potência Dewesoft R8DB tem capacidade para 32 canais de alta tensão e 32 canais de corrente em uma única plataforma com armazenamento de dados RAW e análise de potência em tempo real

As entradas são totalmente isoladas tanto do lado do sensor (canal para o terra), como canal a canal, e até a excitação dos sensores é isolada. Isolamento galvânico real significa menos ruído , prevenção de loop de terra e maior qualidade de sinal. 

Entradas de alta tensão podem medir diretamente com 1.600 V DC / CAT II 1000 V / CAT III 600 V de proteção. A corrente pode ser medida com sensores de corrente de alta precisão , como transdutores de corrente de fluxo zero, pinças de corrente AC / DC, bobinas de Rogowsky e shunts.

Dewesoft current tranducersA Dewesoft fornece uma ampla gama de transdutores de corrente e sensores de corrente para qualquer faixa de medição de corrente e nível de precisão

E embora seja principalmente um analisador de potência, ele também pode medir outros tipos de sensores adicionais e diferentes, incluindo  acelerômetros , extensômetro , sensores de força e carga , termopares , RTDs , contadores e encoders , GPS , CAN BUS , XCP, FlexRay e até mesmo vídeo . Todos os canais são sincronizados entre si.

Typical 3-phase delta measurement screen from DewesoftX power analysis softwareTela de medição delta de fase típica do software de análise de potência DewesoftX

O SIRIUS XHS - Analisador de Potência de Nova Geração

O analisador de potência SIRIUS XHS é a versão mais recente da linha SIRIUS. É um sistema de aquisição de dados de alta velocidade capaz de registrar cada uma de suas oito entradas analógicas de até 15 MS / s / ch com largura de banda de até 5 MHz. 

The new SIRIUS XHS power analyzerO SIRIUS XHS mostrado com quatro amplificadores HV e quatro amplificadores LV

Ele apresenta uma tecnologia totalmente nova HybridADC que é capaz de gravar transientes com alta largura de banda e aquisição de dados altamente dinâmica e sem alias. O filtro anti alias permite a aquisição de sinais com faixa dinâmica de até 160 dB. O alto isolamento canal a canal e canal com terra evita danos aos sistemas por tensão excessiva e evita loops de terra.

A nova tecnologia HybridADC dentro do analisador de energia SIRIUS XHS

Na maioria das aplicações de energia, o SIRIUS XHS é configurado com quatro amplificadores de alta tensão (HV) e quatro de baixa tensão (LV):  

  • SIRIUS XHS HV : Entrada de alta tensão CAT II 1000V altamente isolada. Este amplificador pode medir faixas de pico de 20 V a 2000 V diretamente, com largura de banda de 5 MHz e precisão de 0,03%. Este amplificador é ideal para a conexão direta de sinais de alta tensão. Os conectores deste amplificador são sempre tomadas banana de segurança isoladas (vermelho / preto).
  • SIRIUS XHS LV : Entrada de baixa tensão altamente isolada . Este amplificador pode medir intervalos de 0,05 V a 100 V, com uma largura de banda de 5 MHz, uma precisão de 0,03% e excitação para sensores selecionados (requer conector DSUB9 para excitação do sensor). Este amplificador é ideal para a conexão direta de sinais de baixa tensão e transdutores de corrente. Os conectores deste amplificador estão disponíveis em vários tipos: conectores banana de segurança isolados (azul / preto), DSUB9 ou BNC. Observe que o conector DSUB9 também oferece excitação de sensor, bem como TEDS para configuração de sensor inteligente.

Quando o conector DSUB9 é usado, este amplificador também aceita adaptadores de interface inteligente da série DSI, permitindo que outros tipos de sensores sejam conectados a cada canal LV. Esses incluem:

  • DSI-ACC para acelerômetros e microfones IEPE
  • DSI-CHG para acelerômetros do tipo carga
  • DSI-RTD para sensores de temperatura RTD
  • DSI-TH para termopares (J, K, T, etc.)
  • DSI-LVDT para sensores de deslocamento / distância LVD

Quando qualquer modelo DSI é conectado a um canal LV, o software de aquisição de dados Dewesoft X o detecta automaticamente (usando o padrão de sensor TEDS) e configura o canal para ele, definindo o tipo de entrada, ganho, faixa e escala para serem apropriados. O usuário pode fazer outras configurações e salvá-las no banco de dados do sensor integrado.

Nível de ruído, rejeição de modo comum, ganho e desvios de deslocamento de ambos os amplificadores em largura de banda inferior são comparáveis ​​à linha de instrumentos SIRIUS DualCoreADC padrão .

Esses amplificadores são perfeitos para medições de e-mobility, onde a mais alta precisão, como análise de potência, é uma necessidade absoluta.

Analisador de potência com analisador FFT integrado

Os analisadores convencionais de potência usam detecção de ponto zero para determinar o tempo periódico. Isso significa que eles avaliam quando a tensão ou corrente cruza o eixo x e usam esse valor para calcular o tempo periódico. 

Com base neste período de tempo predeterminado, uma análise FFT de tensão e corrente pode ser feita por um número definido de períodos (normalmente 10, se a frequência base do sistema for 50 Hz) e em uma taxa de amostragem configurável. A análise FFT produz uma amplitude para a tensão, corrente e o cos phi para cada harmônico.  

The Dewesoft power module has a built-in FFT analyzer in addition to the other display typesO módulo de potência Dewesoft possui um analisador FFT embutido, além dos outros tipos de display

Analisadores de potência multifásicos

No módulo de energia Dewesoft X , existem várias configurações de sistema predefinidas disponíveis para você escolher. Os mais comuns são:

  • corrente direta, 
  • Monofásico
  • 2 fases - é usado, por exemplo, com tipos especiais de motores 
  • Estrela trifásica
  • Delta trifásico
  • A configuração de Aron e V é basicamente configurações estrela e triângulo, mas medindo apenas duas correntes em vez de três. Isso normalmente é feito como uma medida de economia de espaço ou redução de custos.

Configurações especiais, como medição de motor de 6, 7, 9 ou 12 fases, podem ser feitas com vários sistemas monofásicos ou trifásicos e somando os valores de potência na biblioteca de matemática. Isso significa que a potência pode ser medida em vários pontos completamente sincronizados. 

Na biblioteca matemática, os módulos de energia podem ser ainda mais refinados, por exemplo, a eficiência pode ser calculada automaticamente. Isso também é muito útil ao medir motores multifásicos (6 a 12 fases).

The Dewesoft power module can be configured for 1, 2 and 3-phase systems. These can be combined to create 6, 7. 9 or even 12-phase systemsO módulo de potência Dewesoft pode ser configurado para sistemas de 1, 2 e 3 fases. Eles podem ser combinados para criar 6, 7. 9 ou até sistemas de 12 fases

Os engenheiros podem simplesmente selecionar um ou mais dos sistemas que estão medindo a partir desta lista:

  • 1-fase 
  • 2 fases
  • Estrela trifásica
  • Delta trifásico
  • Aron trifásico
  • 3 fases V
  • 2 medidores trifásicos

Além disso, uma ampla gama de outras opções está disponível, incluindo a frequência da linha, unidades de saída, fonte de frequência (o canal a ser avaliado para determinar a frequência exata), fase e muito mais.

Devido ao design modular dos dispositivos de medição Dewesoft , o usuário nunca está limitado apenas a medir os valores de potência. Os sistemas Dewesoft DAQ podem se conectar a praticamente todos os sensores do mundo , o que significa que o engenheiro também pode medir temperatura, força, vibração, som, localização GPS, vídeo, velocidade, RPM, torque, etc.

Dewesoft power analyzer schematic

O esquema de ligação do analisador de potência Dewesoft para testar o inversor e os motores elétricos

Os engenheiros que realizam testes em veículos elétricos ou híbridos também podem querer medir a velocidade do carro, a temperatura da bateria, os dados do barramento CAN, a posição do GPS e até mesmo traçar sua localização exata em uma pista de teste. 

Em vez de usar dois, três ou até mais instrumentos de medição diferentes, a Dewesoft oferece todas as medições a serem registradas simultaneamente em um único instrumento. Isso traz várias vantagens importantes:

  • Não há necessidade de sinconizar os dados manualmente após o teste.
  • Os dados são totalmente sincronizados para uma única amostra.
  • Todos os dados podem ser visualizados em uma tela e gravados em um arquivo de dados.
  • Configurar e usar apenas um sistema e software DAQ poupa muito tempo de preparação de teste.

Explicação ao vivo do Analisador de Potência Dewesoft na Battery Show Expo

Banco de dados de sensores melhora a precisão da medição de corrente e tensão

Deve-se notar que todo amplificador, transdutor de corrente e tensão possui algum tipo de imprecisão ou não linearidade. No entanto, nos analisadores de potência Dewesoft, esses erros podem ser medidos com antecedência e inseridos em um banco de dados de sensores XML . O software Dewesoft X aplica fatores de correção em tempo real , resultando em leituras e resultados mais precisos.

Dewesoft X analog sensor databaseO banco de dados de sensores analógicos Dewesoft

O banco de dados de sensor integrado também elimina erros causados ​​por erros de digitação manual de dados. Selecionar um transdutor da lista em vez de inserir os parâmetros manualmente não só economiza tempo, mas também evita erros de digitação que podem levar ao dimensionamento ou seleções de ganho incorretos.

Dentro do banco de dados do sensor, a escala pode ser configurada usando fórmulas y = mx + b, tabelas de consulta, polinômios e até mesmo curvas de transferência. Isso só precisa ser feito uma vez para a maioria dos sensores. Os engenheiros podem adicionar, editar e excluir sensores e atualizar suas informações de calibração a qualquer momento, incluindo datas de vencimento de CAL, etc.

As unidades do banco de dados do sensor são baseadas e derivadas das sete unidades internacionais de SI "constantes definidoras":

  • Comprimento - metro (m)
  • Tempo - segundo (s)
  • Quantidade de substância - mole (mole)
  • Corrente elétrica - ampere (A)
  • Temperatura - Kelvin (K)
  • Intensidade luminosa - candela (cd)
  • Massa - quilograma (kg)

Assim, embora sejam métricas em seu núcleo, como m/s2, por exemplo, o usuário é livre para selecionar G ou g, neste caso. Portanto, as unidades de engenharia de saída podem ser confortáveis ​​para todos os usuários em todo o mundo. 

O software Dewesoft também inclui bancos de dados de sensores para sensores de contador / encoder / RPM.

Medindo Corrente com Dewesoft

A medição de corrente é geralmente dividida em dois grupos principais:

  • Direta 
  • Indireta 

Direta ” - é quando o condutor deve ser desconectado e um sensor é conectado em série com o circuito. Este método funciona sem quaisquer circuitos adicionais. 

O dispositivo de medição de corrente contínua mais comum é um resistor shunt, que é então conectado em série com o circuito. Um resistor de derivação tem uma resistência muito baixa, que foi determinada com muita precisão pelo fabricante. Um resistor de derivação funciona com base no princípio de que quando a corrente flui através desse resistor, haverá uma queda de tensão muito pequena que podemos medir e converter em corrente usando a lei de ohm.

Typical shunt current measurement hook-up

Conexão típica de medição de corrente de derivação

Podemos medir essa queda e aplicar a lei de Ohm para calcular a corrente.

Graphical representation of Ohm’s Law

Representação gráfica da Lei de Ohm

Além disso, a precisão do resistor é um fator importante, uma vez que afeta diretamente a precisão da própria medição.

Dewesoft DSIi-10A current shunt adapterShunt de corrente Dewesoft DSIi-10A

A Dewesoft oferece diversos shunts de corrente de tamanho compacto, cada um projetado com um resistor diferente, destinado a medir diferentes faixas de corrente. Esses shunts foram projetados para ter o menor efeito possível no próprio circuito. 

Os adaptadores DSI podem ser conectados a praticamente todos os dispositivos de aquisição de dados Dewesoft. As entradas analógicas isoladas dos amplificadores Dewesoft são um fator importante para garantir medições precisas, uma vez que o shunt é conectado diretamente ao circuito sendo medido, e o isolamento entre o circuito e o sistema de medição é sempre importante. Entradas isoladas significam que você pode colocar seu shunt no lado baixo ou no lado alto do circuito e não se preocupar com um loop de terra ou erros de medição de modo comum .

Considerando a lei de Ohm novamente e a natureza de intertravamento de tensão, corrente e resistência, é absolutamente claro que um sistema DAQ deve ser capaz de fazer uma medição de tensão e resistência muito precisa para fazer uma medição de corrente precisa.

Indireta” - é quando o sensor de corrente não faz contato direto com o circuito. Em vez disso, ele mede o campo magnético que é induzido quando a corrente flui através de um condutor e então o converte em uma leitura de corrente (cargas elétricas produzem campos elétricos).

A vantagem da medição indireta de corrente é o isolamento galvânico do sensor do condutor e o fato de que o circuito em si não precisa ser perturbado ou desconectado. Ele também permite que correntes muito altas sejam medidas.

Dewesoft suporta quase todos os transdutores atuais disponíveis no mercado hoje. Alguns dos transdutores de corrente podem ser alimentados diretamente do dispositivo de medição e alguns transdutores de corrente requerem uma fonte de alimentação externa, pois a quantidade de energia de excitação que eles precisam não pode ser fornecida pelo dispositivo de medição. 

A Dewesoft tem uma solução para isso: SIRIUS PWR-MCTS2 é uma fonte de alimentação para alimentar esses transdutores de corrente diretamente com instrumentos Dewesoft sem qualquer fonte de alimentação externa. O SIRIUS PWR-MCTS2 pode ser construído como chassi modular SIRIUS ou SIRIUS XHS compatível ou diretamente em um chassi de rack baseado em SIRIUS, como sistema de aquisição de dados R1DB , R2DB , R3 , R4 ou R8 .

Modelos SIRIUS com fonte de alimentação do transdutor de corrente MCTS2 integrado

SIRIUS XHS-PWR para teste de veículos híbridos e elétricos

Outra inovação é o SIRIUS XHS-PWR, uma nova versão do sistema SIRIUS DAQ clássico dedicado para testar veículos híbridos e elétricos . Ele apresenta uma tecnologia de transdutor de corrente DC-CT patenteada que permite medições de corrente muito precisas, mesmo nas aplicações mais exigentes, como picos de corrente muito altos e testes de corrente de fuga.

The SIRIUS XHS-PWR with integrated DC-CT current transducerO SIRIUS XHS-PWR com transdutor de corrente DC-CT integrado

Este novo instrumento é perfeito para medições de e-mobility , onde a mais alta precisão, como análise de potência, é uma necessidade absoluta. O transdutor de corrente usa tecnologia DC-CT® patenteada  com  base no  sensor de fluxo Platiše . Ele oferece faixas de 100A, 500A e 1000A, tudo em um chassi muito pequeno, com largura de banda de 1 MHz, imunidade a campos magnéticos externos, baixos deslocamentos e excelente linearidade.

Typical in-vehicle power test, showing additional inputs like CAN bus, video camera, and real-time GPS position superimposed over a mapTeste típico de potência em veículos, mostrando entradas adicionais como barramento CAN, câmera de vídeo e posição GPS em tempo real sobreposta em um mapa

Os amplificadores também podem medir pico de voltagem de 2.000 V (CAT II 1000 V) com largura de banda de até 5 MHz.

The SIRIUS XHS-PWR data acquisition system with integrated dc-ct tranducer for electric vehicle testingO SIRIUS XHS-PWR

Este instrumento possui duas entradas:

Essas entradas se conectam diretamente à linha de energia do veículo, para facilitar ao máximo os testes de e-mobility, largura de banda e precisão. Ele oferece um grau de proteção IP65 que permite o uso em ambientes agressivos e durante movimentações bruscas.

Tabela de comparação do transdutor de corrente DC-CT com outros tipos de sensores de corrente:

  Type Isolated Range Bandwidth Linearity Accuracy Temp. drift Consumption
DC-CT DC/AC Yes High High Excellent Very High Very Low Medium
Fluxgate DC/AC Yes High High Excellent Excellent Low High
Hall DC/AC Yes High Medium Medium Medium High Low-Med
Shunt DC/AC No Medium Medium Good High Medium High
Rogowsky AC Yes High High Good Medium Low Low
CT AC Yes High Medium Medium Medium Low Low

Transformadores de corrente compatíveis 

Abaixo está uma tabela que fornece uma breve visão geral dos transdutores de corrente disponíveis e quais características esses transdutores possuem, bem como para quais aplicações eles são mais adequados.

Overview of current transducers and their application areas

Overview of current transducers and their application areas

Properties Applications
Type AC DC Range Accuracy Bandwidth Pros Cons Power Analyzer E-mobility Grid monitoring
Iron-core current clamps YES NO 5 kA 0,5 - 4 % 10 kHz Cheap Heavy
Inflexible
Low bandwidth
NO NO YES
Cheap Rogowsky Coil YES NO 10 kA 1 % 20 kHz Rugged
Flexible
Linear
No magnetic influence
Overload withstand
No DC measurement
High position errors
NO NO YES
Good Rogowsky Coil YES NO 50 kA 0,3 % Up to 20 MHz Rugged
Flexible
Linear
No magnetic influence
Overload withstand
No DC measurement
High position errors
PARTLY PARTLY YES
Hall-compensated AC/DC current clamp YES YES 300 A 1,5 % 100 kHz AC/DC measurement
High accuracy
High bandwidth
Clamp can open
Low measurement range YES YES YES
Fluxgate AC/DC current clamp YES YES 700 A 0,3 % 500 kHz AC/DC measurement
High accuracy
High bandwidth
Clamp can open
Needs external power supply YES YES YES
Zero-flux current transducer YES YES 2000 A 0,002 % Up to 300 kHz AC/DC measurement
High accuracy
High bandwidth
Low phase error
Low offset
Can not be opened
Needs external power supply
YES YES YES

A Dewesoft projeta e produz equipamentos de medição e aquisição de dados de renome mundial para uma ampla gama de indústrias e aplicações. Um dos focos, desde o início dos anos 2000, tem sido a análise de energia e a análise de qualidade de energia. 

Naquela época, mal sabíamos que os automóveis ficariam elétricos em um ritmo tão rápido quanto hoje. E esse é apenas um aplicativo em que analisadores de potência portáteis de alto desempenho e instrumentos de medição de analisador de qualidade de potência são essenciais.

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