Come misurare ed analizzare la potenza elettrica con il sistema di acquisizione dati Dewesoft

Scritto da Grant Maloy Smith, l'esperto di acquisizione dati

In questo articolo, tratteremo l'analisi della potenza elettrica e gli strumenti che vengono utilizzati per eseguirla. Con questo articolo potrai:

• Vedere cos'è veramente l'energia elettrica
• Imparare perchè è necessario effettuare un analisi della potenza elettrica e come quest'ultima viene calcolata 
• Capire come viene eseguita l'analisi di potenza elettrica e che cosa è un analizzatore di potenza elettrica.

Sei pronto per iniziare? Via!

Cos'è l'Analisi della Potenza Elettrica?

La potenza è il flusso di lavoro per unità di tempo. La potenza di un impianto elettrico si esprime tramite il prodotto tra tensione e corrente, integrato nel tempo e poi suddiviso per la durata del periodo. Il periodo (oppure la frequenza) deve essere noto per poter calcolare la potenza di un sistema elettrico. L'analisi della potenza elettrica è semplicemente il metodo con cui la potenza viene testata e studiata, utilizzando tipicamente un analizzatore di potenza elettrica.

Cos'è l'Analizzatore di Potenza Elettrica?

Un analizzatore di potenza elettrica è uno strumento che misura e quantifica la velocità del flusso di corrente nei sistemi elettrici. Il flusso di potenza elettrica è espresso in Joule/secondo (J/s) o kilowattora (kW/h). L'energia elettrica è l'energia causata dallo spostamento di cariche elettriche, chiamate elettroni. Più velocemente le cariche si muovono, più energia elettrica trasportano.

Analizzatore di potenza elettrica SIRIUS XHS con 4 amplificatori ad alta tensione e 3 a bassa tensione per il collegamento del sensore di corrente

Cos'è l'Energia Elettrica

Semplicemente guardando un circuito elettrico non puoi vedere se è presente della tensione o se scorre della corrente in esso. Nè tanto meno metterci le mani per scoprirlo, perché potrebbe essere pericoloso e in alcuni casi anche letale. Pertanto è importante utilizzare metodi e strumenti corretti per misurare l'elettricità.

Allora come possiamo visualizzare l'elettricità che si muove attraverso un circuito? Bene, possiamo vedere l'acqua che si muove, quindi usiamola come un'analogia per spiegare come funzionano i circuiti elettrici. È risaputo che se l'acqua deve fuoriuscire da un tubo, questa deve avere una forza o una “pressione” che la spinga, o per gravità o da una pompa meccanica.

Schema del circuito elettrico rispetto a una pompa dell'acqua

Nella nostra analogia:

• La tensione è la pressione che forza l'acqua attraverso il tubo. Maggiore è la pressione, più velocemente l'acqua scorrerà. Questo è misurato in volt (V).
• La corrente è il volume disponibile per il flusso dell'acqua. Maggiore è il volume, più acqua fluisce. Questo è misurato in ampere (A).
• La resistenza è la riduzione del volume interno del tubo che limita il flusso dell'acqua. Questo è misurato in ohm (R o Ω).

Se la corrente si muove solo in una direzione, è molto simile all'acqua che scorre attraverso un tubo o un condotto. Nella nostra analogia questa è la corrente continua DC. Tuttavia, se la corrente si muove avanti e indietro, allora questa corrisponde alla corrente alternata AC.

L'alimentazione AC è ciò che utilizziamo per trasportare l'elettricità su lunghe distanze, ad esempio, dalla centrale elettrica alle nostre case e alle nostre attività.

L'alimentazione DC viene utilizzata sia per l'elettronica moderna che per le batterie.

Il computer dell'ufficio su cui potresti leggere questo articolo, ad esempio, si collega all'alimentazione AC, ma all'interno ha un tipo di trasformatore di conosciuto come alimentatore switching (SMPS) che converte l'alimentazione da AC in DC. Se utilizzi un computer notebook, è probabile che l'SMPS si trovi nel "blocco" esterno che si collega tra la presa AC a muro e il sistema di alimentazione DC all'interno del notebook. Se stai leggendo questo articolo su un telefono o tablet, sono anche questi dispositivi DC che utilizzano un SMPS esterno per caricare la loro batteria interna.

La Potenza Elettrica

In fisica, la potenza elettrica è il flusso di lavoro. È equivalente alla quantità di energia consumata per unità di tempo. L'unità di misura della potenza elettrica è Joule al secondo (J/s), noto anche come Watt (W).

Cos'è la Potenza Elettrica

La potenza elettrica è la velocità per unità di tempo con cui l'energia elettrica viene trasferita da un punto ad un altro in un sistema elettrico. La prima legge della termodinamica afferma che l'energia non può essere nè creata nè distrutta, ma semplicemente si trasforma.

Poiché non esiste un sistema elettrico ideale, ci saranno sempre delle perdite quando c'è un trasferimento di energia. Il calore è la forma più comune di perdita di energia all'interno di un sistema elettrico. Se un circuito è fisicamente caldo, significa che parte dell'energia che trasporta viene convertita in calore e quindi non può essere utilizzata per svolgere un lavoro utile.

Ciò diminuisce l'efficienza dell'intero sistema elettrico. Non è un caso che i sistemi meccanici generino anche calore - non mettere la mano su una lampadina a incandescenza accesa, altrimenti sperimenterai direttamente la conversione dell'energia in calore. L'energia elettrica è solo un'estensione della fisica di base della potenza in generale.

Per convenzione la potenza elettrica è espressa in kilowatt (kW).

Come Calcoliamo la Potenza Elettrica?

La quantità di potenza in un circuito viene calcolata moltiplicando la Tensione (V) per la Corrente (A) che produce Watt (W), utilizzando la seguente equazione:

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

Questa equazione di base può essere trasformata secondo la legge di ohm, tale legge afferma che la corrente che scorre attraverso una resistenza lineare è direttamente proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza di un circuito elettrico a temperatura costante. La legge di Ohm può essere scritta in diversi modi:

\[V = I \cdot R\]

\[P = V \cdot I\]

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

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

Ma la legge di ohm è valida solo per la corrente continua (DC), dove il flusso di tensione e corrente è costante.

Ma con la corrente alternata (AC), le equazioni della legge di ohm produrranno la potenza in un solo istante nel tempo. Quindi abbiamo bisogno di un metodo diverso per le misure AC.

Abbiamo bisogno di un'equazione che descriva accuratamente la potenza elettrica se vogliamo analizzare le sue caratteristiche. Fortunatamente, tale equazione esiste:

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

Dove:

• P è la potenza in Watt (W)
• i è la corrente in Ampere (A)
• u è la tensione in Volt (V)
• T è il periodo in secondi (s)

Visualizziamo questa equazione su un grafico:

Equazione di Calcolo della potenza elettrica visualizzata su un piano cartesiano che mostra la tensione e la corrente e la curva di potenza risultante dopo l'integrazione.

Osservando le forme d'onda nel grafico cartesiano possiamo vedere che la potenza in un sistema AC non è semplicemente la tensione moltiplicata per la corrente come in un sistema DC. La potenza elettrica di un sistem AC è definita dalla media temporale della potenza istantanea su un ciclo. Ciò significa che dobbiamo conoscere la frequenza per poter calcolare la potenza di un sistema elettrico.

Comprensione della Potenza Elettrica

Ci sono tre principali tipi di potenza elettrica da misurare nei sistemi elettrici in corrente alternata (AC). Questi sono:

1. Potenza attiva (P)
2. Potenza reattiva (Q)
3. Potenza apparente (S)

Per rappresentare la relazione tra queste tre potenze elettriche si usa il triangolo di potenza, basato sul Teorema di Pitagora:

Triangolo di potenza, che illustra la relazione tra potenza attiva, reattiva e apparente, inclusi l'angolo phi e il fattore di potenza, noto anche come cos phi (cos phi)

Esaminiamo più a fondo questi termini e scopriamo cosa significano realmente:

Cos'è la Potenza Attiva (P)

La potenza attiva (P), nota anche come "potenza reale" o "potenza attiva", è la potenza utile utilizzata all'interno del circuito AC.

Cos'è la Potenza Reattiva (Q)

La potenza reattiva (Q) non viene utilizzata, rappresenta l'energia di scambio fra la linea di alimentazione ed il carico (motore o altro), viene, quindi,  utilizzata principalmente per trasportare la potenza attiva attraverso il sistema elettrico.

Cos'è la Potenza Apparente (S)

La potenza apparente (S) è data dalla somma vettoriale della potenza attiva e reattiva in un sistema AC.

Cos'è il Fattore di Potenza (PF)

Il fattore di potenza (PF) è il rapporto tra potenza attiva e potenza apparente e può assumere valori compresi tra 1 e -1.

Il fattore di potenza è un'indicazione della quantità di potenza attiva presente nella linea di trasmissione rispetto alla potenza apparente che combina sia la potenza attiva che quella reattiva. Le riduzioni del fattore di potenza teoricamente ideale sono causate dallo sfasamento della tensione e della corrente.

Il fattore di potenza è spesso indicato come "cos phi", "coseno phi" o "cos 𝜑".

La potenza reattiva può essere positiva o negativa, indicata dal segno positivo o negativo dell'angolo phi (𝜑). Questo ci dice se la corrente sta guidando la tensione o se è in ritardo rispetto alla tensione nella linea di trasmissione.

Quando il valore della potenza reattiva è positivo, è in ritardo, indicando un carico induttivo che consuma potenza reattiva.

Quando il valore della potenza reattiva è negativo, è in anticipo, indicando un carico capacitivo che sta erogando potenza reattiva.

I carichi ohmici puri, come le tradizionali lampadine a incandescenza, hanno un fattore di potenza molto vicino a 1. Ciò significa che tensione e corrente sono in fase, quindi c'è pochissima potenza reattiva presente nella linea di trasmissione.

Quando il fattore di potenza è positivo, più si avvicina allo zero, maggiore è lo sfasamento tra tensione e corrente, dunque maggiore è la potenza reattiva presente nella linea di trasmissione. Ciò è simile nel caso di fattore di potenza negativo in direzione opposta: PF = -1, in questo caso la differenza di fase tra tensione e corrente è di 180 °.

Potenza Elettrica vs. Energia Elettrica - Qual'è la differenza?

I termini "energia elettrica" e "potenza elettrica" non sono intercambiabili, perché non sono la stessa cosa. Usando l'analogia con l'acqua, è semplice illustrare questa differenza:

Potenza significa capacità mentre l'energia rappresenta la portata nel tempo.

La potenza è essenzialmente la portata dell'acqua nel tubo, basata su pressione e volume. La potenza elettrica viene misurata in watt (W), kilowatt (kW) e megawatt (MW).

L'energia è la quantità di acqua che passa attraverso il tubo per un periodo di tempo. Ecco perché la tua bolletta elettrica sarà data in kilowattora (kWh).

Perché Misuriamo la Potenza Elettrica?

Le parole del consulente manageriale di fama mondiale Peter Drucker: "Se non puoi misurarlo, non puoi gestirlo".

La misura della tensione e della corrente è solo il passo iniziale per analizzare un sistema elettrico e può essere eseguita facilmente con qualsiasi analizzatore di potenza elettrica o misuratore di potenza elettrica sul mercato.

Ma per gestire qualcosa con successo, sono necessarie quante più informazioni possibili. Questo è esattamente ciò per cui è progettato un analizzatore di potenza. Gli analizzatori di rete facilitano l'utente nell'esecuzione analisi complesse di qualsiasi sistema elettrico.

Man mano che l'elettricità e la potenza diventano sempre più importanti, è fondamentale che possano essere misurate e gestite secondo gli standard più elevati possibili per garantire che la fornitura continui e che l'apparecchiatura che lavora grazie a tale fornitura sia affidabile, sicura ed efficiente. Dalla produzione stessa di energia alla fase di trasmissione che la porta alle nostre case e alle nostre attività, gli analizzatori di potenza sono fondamentali per effettuare misure accurate e complete.

La misura di potenza elettrica con il massimo livello di precisione possibile è importante per vari motivi:

• Per la ricerca e sviluppo al fine di migliorare le prestazioni di prodotti e servizi 
• Per aumentare l'efficienza energetica
• Riduzione di costi e tempo
• Conformità agli standard nazionali e internazionali
• Garantire la sicurezza dei prodotti e degli operatori

Cosa fanno gli Analizzatori di Potenza Elettrica?

Gli analizzatori di potenza elettrica eseguono una vasta gamma di test e misure su componenti, circuiti e sistemi elettrici. Alcune delle analisi più comuni che vengono eseguite comprendono:

L'analisi del flusso di carico viene utilizzata per determinare le componenti di un sistema di alimentazione quali l'ampiezza della tensione, l'ampiezza della corrente, l'angolo di fase phi del sistema, la potenza attiva, la potenza reattiva, la potenza apparente e il fattore di potenza in un sistema a regime.

Inoltre, per i carichi non lineari, è necessario misurare e analizzare la potenza reattiva di distorsione e la potenza reattiva armonica. In teoria, la tensione e la corrente hanno un'onda sinusoidale perfetta di 50 Hz in Europa (e 60 Hz in America). Questo nel caso in cui ci siano solo carichi lineari ohmici puri collegati alla rete (es. Lampadine a incandescenza, riscaldatori elettrici, motori elettrici AC, ecc.).

Il triangolo delle potenze mostrato in precedenza vale solo per i carichi lineari, ma attualmente ci sono sempre più carichi non lineari e unità di produzione non lineari connesse alla rete. Ciò ha introdotto una nuova dimensione nel triangolo di potenza, ovvero la distorsione e la potenza reattiva armonica. Questi fenomeni sono trattati nell'articolo "Cos'è la Qualità della Potenza Elettrica" [* PRESTO IN ARRIVO].

Diamo un'occhiata al nuovo triangolo di potenza:

Il nuovo triangolo di potenza illustra la relazione tra potenza attiva, reattiva e apparente, inclusa la nuova dimensione di potenza reattiva distorta e armonica

Nell'esempio seguente vediamo nel sistema la tensione di linea alimenta con alimentazione AC e il raddrizzatore a commutazione che la converte nella potenza DC richiesta dal LED. Dai un'occhiata allo schema della configurazione di misura:

Schema di una configurazione di misura della potenza di prova dei LED con entrambe le forme d'onda AC e DC di tensione e corrente misurate con il modulo di potenza di Dewesoft

Attualmente i carichi non lineari sono sempre più numerosi (alimentatori, raddrizzatori, inverter, personal computer, ecc.) collegati alla rete, nonché fonti di generazione di energia non lineare (eolica, solare e altre forme di generazione di energia). Pertanto, le forme d'onda di tensione e corrente sono distorte e non sono forme d'onda sinusoidali ideali. Quindi, l'analisi armonica è necessaria al fine di determinare gli effetti che questi carichi non lineari hanno sulla corrente e sulla tensione in un sistema elettrico.

L'analisi di cortocircuito viene effettuata per fornire informazioni su tutti i possibili scenari di funzionamento dell'impianto elettrico e per verificare la capacità dei singoli componenti dell'impianto di interferire o resistere all'entità della corrente nel circuito.

L'analisi di coordinamento viene utilizzata per supportare lo sviluppo della protezione da sovracorrente. Prende in considerazione le caratteristiche del dispositivo di protezione, compreso il suo dimensionamento e le sue impostazioni, al fine di stabilire il range di funzionamento ideale.

Analizzatori di Potenza Elettrica Dewesoft

Gli analizzatori di potenza Dewesoft non sono solo i più piccoli analizzatori di potenza al mondo, ma sono anche i più potenti. La piattaforma hardware flessibile combinata con potenti funzionalità software offre possibilità di test uniche per qualsiasi tipo di misura elettrica. L'analizzatore di potenza Dewesoft può calcolare più di 100 parametri di potenza, come P, Q, S, PF, cos phi e molti altri.

Offre anche diverse funzionalità e strumenti:

• Capacità di registrazione dei dati grezzi
• Oscilloscopio
• Analisi FFT
• Armoniche
• ecc.

Tutti questi calcoli possono essere eseguiti online in tempo reale, in post-elaborazione o entrambi.

L'analizzatore di potenza Dewesoft combina più strumenti e funzionalità in un unico dispositivo: analizzatore di potenza, analizzatore FFT, registratore di dati GREZZI, oscilloscopio, analizzatore di armoniche, registratore di temperatura, registratore di vibrazioni e molti altri.

Gli analizzatori di potenza Dewesoft R8 possono essere dotati di 64 ingressi analogici ad alta velocità (fino a 1 MS/s @ 16 bit e larghezza di banda di 5 MHz per canale) per la misura di tensione e corrente in un unico box.

L'analizzatore di potenza Dewesoft R8DB può essere configurato con 64 canali, selezionabili per adattarsi all'applicazione di misura in un dispositivo di misura all-in-one

Gli ingressi sono completamente isolati sia dal lato del sensore (canale a terra), sia da canale a canale e persino l'eccitazione del sensore è isolata. Un vero isolamento galvanico significa meno rumore, evitare loop di terra e una qualità del segnale superiore.

Gli ingressi ad alta tensione vengono misurati direttamente con protezione 1600 V DC/CAT II 1000 V/CAT III 600 V. La corrente può essere misurata con sensori di corrente ad alta precisione, come trasduttori di corrente a flusso zero, pinze amperometriche AC/DC, bobine Rogowsky e shunt.

Dewesoft fornisce un'ampia gamma di trasduttori di corrente e sensori di corrente per qualsiasi intervallo e precisione di misura della corrente

E sebbene sia principalmente un analizzatore di potenza elettrica, può anche misurare diversi tipi di segnali aggiuntivi, inclusi accelerometri, estensimetri, sensori di forza e di carico, termocoppie, RTD, contatori ed encoder, GPS, CAN BUS, XCP, FlexRay e persino video . Tutti i canali sono sincronizzati tra loro.

Tipica schermata di misura trifase delta dal software di analisi di potenza DewesoftX

SIRIUS XHS - Analizzatore di Potenza Elettrica di Nuova Generazione

L'analizzatore di potenza SIRIUS XHS è l'ultima versione della linea SIRIUS. È un sistema di acquisizione dati ad alta velocità in grado di registrare ciascuno dei suoi otto ingressi analogici fino a 15 MS/s/ch con una larghezza di banda fino a 5 MHz.

Il SIRIUS XHS in figura presenta quattro amplificatori HV e quattro amplificatori LV

È dotato di una nuovissima tecnologia HybridADC in grado di registrare transitori a larghezza di banda elevata e di acquisire dati ad altissima dinamica alias-free. Il filtraggio alias-free consente l'acquisizione di segnali con una gamma dinamica fino a 160dB. L'elevato isolamento, da canale a canale e da canale a terra, previene i danni ai sistemi causati da una tensione eccessiva ed evita i loop di massa.

La nuova Tecnologia HybridADC all'interno dell'analizzatore di potenza SIRIUS XHS

Nella maggior parte delle applicazioni di potenza, SIRIUS XHS è configurato con quattro amplificatori ad alta tensione (HV) e quattro a bassa tensione (LV):

• SIRIUS XHS HV: Ingresso analogico ad alta tensione CATII 1000V altamente isolato. Questo amplificatore può misurare direttamente un intervallo da 20 V a 2000 V di picco, con una larghezza di banda di 3 o 5 MHz e una precisione dello 0,03%. Ciò rende questo amplificatore perfetto per il collegamento diretto di segnali ad alta tensione. I connettori di questo amplificatore sono sempre jack a banana sicuri e isolati (rosso/nero).
• SIRIUS XHS LV: Ingresso analogico a bassa tensione altamente isolato. Questo amplificatore può misurare in un range da 0.05 V a 100V, con una banda analogica da 3 o 5 MHz, precisione dello 0.03%, e eccitazione dei sensori collegati (richiede il connettore DSUB9 per l'eccitazione del sensore). Questo amplificatore è ideale per il collegamento diretto di segnali a bassa tensione e trasduttori di corrente. I connettori di questo amplificatore sono disponibili in DSUB9 o BNC. Si noti che il connettore DSUB9 offre anche l'eccitazione del sensore e il TEDS per la configurazione intelligente del sensore.

Quando viene utilizzato il connettore DSUB9, questo amplificatore accetta anche adattatori di interfaccia intelligenti della serie DSI, consentendo il collegamento di altri tipi di sensori a ciascun canale LV. Questi includono:

• DSI-ACC per accelerometri e microfoni IEPE
• DSI-CHG per accelerometri a carica
• DSI-RTD per sensori di temperatura RTD
• DSI-TH per termocoppie (J, K, T, ecc.)
• DSI-LVDT per sensori di spostamento/distanza LVDT

Un adattatore DSI collegato a un canale LV, viene rilevato automaticamente dal software di acquisizione dati Dewesoft X (utilizzando lo standard del sensore TEDS) e il canale configurato correttamente, impostando il tipo di ingresso, il guadagno, la gamma e la scala in modo che siano appropriati. L'utente può effettuare ulteriori impostazioni e salvarle nel database dei sensori.

Il rumore di fondo, la reiezione di modo comune, le derive di guadagno e offset di entrambi gli amplificatori a larghezza di banda inferiore sono paragonabili alla linea di strumneti DualCoreADC SIRIUS standard.

Questi amplificatori sono perfetti per misure di mobilità elettrica, dove la massima precisione come l'analisi della potenza è una necessità assoluta.

Analizzatore di Potenza Elettrica con Analizzatore FFT Integrato

Gli analizzatori di potenza convenzionali utilizzano il rilevamento dello zero-cross per determinare la durata del periodico.

Dewesoft d'altra parte utilizza uno speciale algoritmo FFT (Fast Fourier Transform) per determinare la frequenza (e quindi la durata del periodo).

Sulla base di questo periodo misurato, è possibile eseguire un'analisi FFT di tensione e corrente per un numero di periodi definibile (tipicamente 10, se la frequenza di base del sistema è di 50 Hz) e con una frequenza di campionamento selezionabile. L'analisi FFT fornisce un'ampiezza per la tensione, la corrente e il cos phi per ciascuna armonica.

Il modulo di alimentazione Dewesoft ha un analizzatore FFT integrato oltre agli altri tipi di display

Analizzatori di Potenza Multifase

Nel modulo di potenza Dewesoft X, sono disponibili diverse configurazioni del sistema elettrico tra cui scegliere. Le più comuni sono:

• Corrente continua, 
• Monofase
• Bifase - viene utilizzato, ad es. con particolari tipi di motori
• Trifase stella
• Trifase delta
• Configurazione Aron e V è fondamentalmente una configurazione a stella e triangolo, ma misura solo due correnti invece di tre. Questo viene normalmente fatto per ridurre gli spazi o i costi.

Configurazioni speciali come le misure del motore a 6, 7, 9 o 12 fasi possono essere eseguite con più sistemi monofase o trifase e sommando i valori di potenza. Ciò significa che la potenza può essere misurata in più punti dell'impianto in manienra completamente sincrona in modo che i dati possono essere direttamente correlati tra loro.

Nella libreria matematica, i calcoli di potenza possono essere ulteriormente raffinati, ad esempio l'efficienza può essere calcolata durante il test. Questo è anche molto utile quando si misurano motori multifase (da 6 a 12 fasi).

Il modulo Power Dewesoft può essere configurato per sistemi a 1, 2 e 3 fasi. Questi possono essere combinati per creare sistemi a 6, 7, 9 o anche 12 fasi

Gli ingegneri possono semplicemente selezionare uno o più dei sistemi che stanno misurando da questo elenco:

• 1-Fase 
• 2-Fasi 
• 3-Fasi stella
• 3-Fasi delta
• 3-Fasi Aron
• 3-Fasi V
• 3-Fasi 2-metri

Inoltre, è disponibile un'ampia gamma di altre scelte, inclusa la frequenza di linea, le unità di uscita, la sorgente di frequenza (il canale da valutare per determinare la frequenza esatta), la fase e altro.

Grazie al design modulare dei dispositivi di misura Dewesoft, l'utente non si limita mai a misurare solo i valori di potenza. I sistemi DAQ Dewesoft possono connettersi virtualmente a qualsiasi sensore, il che significa che si può anche misurare temperatura, forza, vibrazioni, suono, GPS, video, velocità, RPM, coppia, ecc.

Schema di cablaggio dell'analizzatore di potenza Dewesoft per testare inverter e motori elettrici

Gli ingegneri che eseguono test su veicoli elettrici o ibridi potrebbero anche voler misurare la velocità dell'auto, la temperatura della batteria, i dati del bus CAN, la posizione GPS e persino tracciare la sua posizione esatta su una pista di prova.

Invece di utilizzare due, tre o anche più strumenti di misura diversi, Dewesoft offre la possibilità di registrare tutte le misure simultaneamente su un unico strumento. Ciò porta diversi vantaggi:

• Non è necessario unire i dati insieme manualmente dopo la misura.
• I dati sono completamente sincronizzati fino a un singolo campione.
• Tutti i dati possono essere visualizzati su una schermata e scritti in un file dati.
• La configurazione e l'utilizzo di un solo sistema DAQ e software consente di risparmiare molto tempo nella preparazione dei test.

L'Alizzatore di Potenza Dewesoft spiegato dal vivo al Battery Show Expo

Il Database dei Sensori Migliora la Precisione delle Misure di Corrente e Tensione

Va notato che ogni amplificatore, trasduttore di corrente e tensione ha qualche tipo di imprecisione o non linearità. Tuttavia, con gli analizzatori di potenza elettrica Dewesoft, questi errori possono essere misurati in anticipo e inseriti in un database dei sensori. Il software Dewesoft X applica i fattori di correzione in tempo reale, ottenendo letture e risultati più accurati.

Il database dei sensori analogici Dewesoft

Il database dei sensori integrato elimina anche gli errori causati da errori di immissione manuale della configurazione. La selezione di un trasduttore dall'elenco anziché l'inserimento manuale dei parametri non solo consente di risparmiare tempo, ma evita errori che possono portare a selezioni di scala o guadagno errate.

All'interno del database dei sensori, è possibile impostare la scala utilizzando formule y = mx + b, tabelle di ricerca, polinomi e persino curve di trasferimento. Questo deve essere fatto solo una volta per la maggior parte dei sensori. Gli ingegneri possono aggiungere, modificare ed eliminare sensori e aggiornare le informazioni di calibrazione in qualsiasi momento, comprese le date di scadenza delle CAL, ecc.

Le unità del database dei sensori si basano e derivano dalle sette unità SI internazionali "che definiscono le costanti":

• Lunghezza - metro (m)
• Tempo - secondo (s)
• Mole della sostanza - mole (mole)
• Corrente elettrica - ampere (A)
• Temperatura - kelvin (K)
• Intensità luminosa - candela (cd)
• Massa - kilogrammo (kg)

Quindi, sebbene ci siano unità di misura maggiormente usate, come m/s2, ad esempio, l'utente è libero di selezionare G o g, in questo caso. Pertanto le unità ingegneristiche di output possono essere comode per tutti gli utenti in tutto il mondo.

Il software DewesoftX include anche database di sensori per sensori contatore/encoder/RPM.

Misura di Corrente Elettrica con Dewesoft

Il metodo di misura di corrente elettrica è solitamente classificato in modalità:

• Diretta 
• Indiretta 

“Modalità Diretta” - è quando il conduttore deve essere scollegato e un sensore è collegato in serie al circuito. Questo metodo funziona senza circuiti aggiuntivi.

Lo strumento di misura della corrente continua più comune è un resistore shunt, che viene quindi collegato in serie al circuito. Un resistore shunt ha una resistenza molto bassa che è stata selezionata in modo molto accurato dal produttore. Un resistore di shunt si basa sul principio che quando la corrente fluisce attraverso questo resistore, ci sarà una caduta di tensione molto piccola che possiamo misurare e convertire in corrente usando la legge di ohm.

Tipico collegamento per misura della corrente di shunt

Possiamo misurare questa caduta di tensione e applicare la legge di Ohm per calcolare la corrente.

Rappresentazione grafica della Legge di Ohm

Inoltre, la precisione della resistenza è un fattore importante, poiché ciò influisce direttamente sulla precisione della misura stessa.

Shunt di Corrente Dewesoft DSIi-10A

Dewesoft offre diversi shunt di corrente di dimensioni compatte, ciascuno progettato con un diverso valore di resistenza interna, destinata a misurare diversi intervalli di corrente. Gli shunt vengono scelti per avere il minor effetto possibile sul circuito stesso.

Gli adattatori DSI possono essere collegati praticamente a tutti i dispositivi di acquisizione dati Dewesoft. Gli ingressi analogici isolati degli amplificatori Dewesoft sono un fattore cruciale per garantire misure accurate, poiché lo shunt è collegato direttamente al circuito da misurare e l'isolamento tra il circuito e il sistema di misura è sempre importante. Gli ingressi isolati significano che è possibile posizionare lo shunt sul lato basso o alto del circuito senza preoccuparsi di un loop di terra o di errori di modo comune.

Considerando di nuovo la legge di Ohm e la natura interdipendente di tensione, corrente e resistenza, è assolutamente chiaro che un sistema DAQ deve essere in grado di effettuare una misura della tensione e della resistenza molto accurata per effettuare una misura accurata della corrente.

"Modalità Indiretta" - è quando il sensore di corrente non entra in contatto direttamente con il circuito. Invece, misura il campo magnetico che viene indotto quando la corrente scorre attraverso un conduttore e poi lo converte in una lettura di corrente (le cariche elettriche producono campi elettrici).

Il vantaggio della misura di corrente indiretta è l'isolamento galvanico del sensore dal conduttore e il fatto che il circuito stesso non deve essere aperto o scollegato per installare i sensore. Consente, inoltre, di misurare facilmente correnti molto elevate.

Dewesoft supporta quasi tutti i sensori attualmente disponibili sul mercato. Alcuni dei trasduttori di corrente possono essere alimentati direttamente dal dispositivo di misura e altri richiedono un'alimentazione esterna, poiché la quantità di potenza di eccitazione di cui hanno bisogno non può essere fornita dall'acquisitore.

Dewesoft ha una soluzione per questo: il SIRIUS PWR-MCTS2 è un alimentatore che si può integrare nell'acquisitore che consente di alimentare correttamente i trasduttori di corrente più esigenti, senza dover ricorrere ad ingombranti dispositivi di alimentazione esterni di terze parti. SIRIUS PWR-MCTS2 è offerto in uno chassis modulare compatibile SIRIUS o SIRIUS XHS o direttamente in uno chassis rack basato su SIRIUS come il sistema di acquisizione dati R2DB, R3, R4 o R8.

SIRIUS R8 con più unità di misura (in alto), incluso SIRIUS-PWR-MCTS2 compatibile con rack, nonché uno chassis modulare SIRIUS-PWR- MCTS2 e un SIRIUS 4xHV 4XLV (in basso)

SIRIUS XHS-PWR per Testare Veicoli Ibridi ed Elettrici

Un'altra innovazione è il SIRIUS XHS-PWR, una nuova versione del classico sistema SIRIUS DAQ dedicato test di veicoli ibridi ed elettrici. È dotato di una tecnologia brevettata basata sulla tecnologia trasduttore di corrente DC-CT che consente misure di corrente molto precise, anche nelle applicazioni più esigenti, come picchi di corrente molto elevati e test di corrente di dispersione.

SIRIUS XHS-PWR con trasduttore di corrente DC-CT integrato

Questo nuovo strumento è perfetto per misure in applicazioni di mobilità elettrica, dove la massima precisione nell'analisi di potenza elettrica è una necessità assoluta. Il trasduttore di corrente utilizza la tecnologia brevettata DC-CT® basata sul Sensore di Flusso Platiše. Offre range di 100A, 500A e 1000A, racchiusi in uno chassis molto piccolo, larghezza di banda di 1 MHz, immunità ai campi magnetici esterni, bassi offset ed eccellente linearità.

Tipico test di potenza elettrica a bordo del veicolo, che mostra ingressi aggiuntivi come CAN bus, videocamera e posizione GPS in tempo reale sovrapposti su una mappa

Gli amplificatori possono anche misurare la tensione di picco di 2000 V (CAT II 1000 V) con una larghezza di banda fino a 5 MHz.

 Il SIRIUS XHS-PWR

Questo strumento ha due ingressi:

• 1xHV (alta tensione) e
• 1xHA (alta corrente) con trasduttore di corrente DC-CT.

Questi ingressi si collegano direttamente alla linea di alimentazione del veicolo, per il massimo in termini di praticità, larghezza di banda e precisione dei test di mobilità elettrica. Offre un grado di protezione IP65 che ne consente l'utilizzo in ambienti difficili e durante i viaggi difficili.

Tabella comparativa del trasduttore di corrente DC-CT rispetto ad altri tipi di sensori di corrente:

	Tipo	Isolato	Range	Bandwidth	Linearità	Accuracy	Temp. drift	Consumo
DC-CT	DC/AC	SI	Alto	Alta	Eccellente	Molto Alta	Molto Basso	Medio
Fluxgate	DC/AC	Si	Alto	Alta	Eccellente	Eccellente	Basso	Alto
Hall	DC/AC	Si	Alto	Media	Media	Media	Alto	Medio-Basso
Shunt	DC/AC	No	Medio	Media	Buona	Alta	Medium	Alto
Rogowsky	AC	Si	Alto	Alta	Buona	Media	Basso	Basso
CT	AC	Si	Alto	Media	Media	Media	Basso	Basso

Trasformatori di Corrente Elettrica Compatibili

Di seguito è riportata una tabella che fornisce una breve panoramica dei trasduttori di corrente disponibili e delle caratteristiche che questi trasduttori possiedono, nonché per quali applicazioni sono più adatti.

Panoramica dei trasduttori di corrente e delle loro aree di applicazione

Proprietà								Applicazioni
Tipo	AC	DC	Range	Accuracy	Bandwidth	Pros	Cons	Analizzatore di potenza	E-mobility	Monitoraggio rete
Pinze amperometriche con nucleo in ferro	SI	NO	5 kA	0,5 - 4 %	10 kHz	Economiche	pesante Inflessibile Piccola ampiezza di banda	NO	NO	SI
Rogowsky Coil Economiche	SI	NO	10 kA	1 %	20 kHz	Robusta Flessibile Lineare Nessuna influenza magnetica Resistenza al sovraccarico	Nessuna misura DC Errori di posizione elevati	NO	NO	SI
Good Rogowsky Coil	SI	NO	50 kA	0,3 %	Up to 20 MHz	Robusta Flessibile Lineare Nessuna influenza magnetica Resistenza al sovraccarico	Nessuna misura DC Errori di posizione elevati	IN PARTE	PARTE	SI
Pinza amperometrica AC/DC con compensazione Hall	SI	SI	300 A	1,5 %	100 kHz	Misura AC/DC Alta precisione Elevata larghezza di banda La pinza può aprirsi	Low measurement range	SI	SI	SI
Pinza amperometrica Fluxgate AC/DC	SI	SI	700 A	0,3 %	500 kHz	Misurazione AC / DC Alta precisione Elevata larghezza di banda La pinza può aprirsi	Necessita di alimentazione esterna	SI	SI	SI
trasduttore di corrente Zero-flux	SI	SI	2000 A	0,002 %	Fino a 300 kHz	Misura AC/DC Alta precisione Elevata larghezza di banda Errore di fase basso Offset basso	Non può essere aperto Necessita di alimentazione esterna	SI	SI	SI

Dewesoft progetta e produce strumenti di misura e aquisizione dati di fama mondiale per una vasta gamma di settori e applicazioni. Un dei focus dall'inizio degli anni 2000 è stato l'analisi della potenza e l'analisi della qualità della potenza.

Allora non sapevamo ancora che le automobili sarebbero diventate elettriche a un ritmo così rapido come lo sono oggi. E questa è solo una delle applicazioni in cui sono essenziali analizzatori di potenza elettrica e analizzatori della qualità della potenza elettrica portatili e ad alte prestazioni.

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