Correção de mudança de fase na análise de potência: são necessários dois para dançar o tango
A correção da mudança de fase na análise de potência é como dançar um tango: são necessários dois - o analisador de potência que suporta a função, bem como um sensor adequado com um atraso de fase conhecido. Se faltar um deles... bem... imagine só aquele tango...
Usar shunts para medir correntes na análise de potência pode ser uma opção para correntes pequenas, mas quando você analisa correntes acima de 30A, normalmente os sensores de corrente entram em ação.
No entanto, todos os sensores de corrente no mundo produzem um erro de fase gradualmente crescente na região de alta frequência devido a atrasos de grupo do circuito. Além disso, diferenças no design de vários modelos de sensores fazem com que a magnitude desse erro varie. Uma função de correção de mudança de fase permite compensar este erro. Para fazer com que essa função de correção de mudança de fase funcione corretamente, você precisa de duas coisas:
- Um analisador de potência fazendo os cálculos corretos em seu software
- Um sensor de corrente com uma mudança de fase conhecida
Uma boa maneira de explicar os cálculos no software analisador de potência é compará-lo com a função "deskew" de um osciloscópio: Se dois sinais diferentes chegam ao osciloscópio em momentos diferentes devido às latências, então a função "deskew" permite alinhá-los sinais compensando a latência com um valor de tempo fixo.
Figura 1: Analisador de potência HIOKI PW8001
Quando você conecta um sensor de corrente HIOKI da série CT68xxA ao analisador de potência PW8001 da HIOKI, a mudança de fase será corrigida automaticamente, o que é basicamente o mesmo conceito porque a mudança de fase é essencialmente um atraso de tempo entre a corrente e a tensão. Como exemplo, aqui está como esse atraso aparece para um sensor de corrente da série HIOKI CT68xxA.
O atraso de tempo é mostrado em nanossegundos em relação à frequência:
Figura 2: Atraso de tempo dos sensores HIOKI CT68xxA
O atraso de 100ns em 100Hz não tem o mesmo impacto que o atraso de 100ns em 1MHz. Isto fica claro ao traduzir o atraso de tempo acima em valores de atraso de fase descritos em graus:
Figura 3: Atraso de fase versus frequência
Para tornar as coisas tão simples como acima, é claro que você precisa de um sensor de corrente onde o atraso seja o mesmo, independentemente da frequência. Este é o caso dos sensores de corrente HIOKI da série CT68xxA. Assim como na função de enquadramento basta conectar o sensor de corrente ao Analisador de Potência PW8001 e o erro de fase será compensado automaticamente.
Este é um dos aspectos que torna os sensores HIOKI únicos - em comparação com outros sensores de corrente atualmente disponíveis no mercado, para os quais o atraso de tempo na banda de frequência seria assim:
Figura 4: Sensores típicos comparados à série HIOKI CT68xxA
Um sensor onde os valores de atraso de tempo são diferentes dependendo da frequência tornará a compensação de mudança de fase em um analisador de potência muito mais difícil. Porque qual valor você usa como parâmetro "deskew"?
Figura 5: Sensores de corrente HIOKI
Outra coisa que torna os sensores de corrente HIOKI únicos é que para o atraso de fase não é relevante onde o núcleo do fio está localizado dentro do sensor quando você faz a medição:
Figura 6: Atraso de fase do HIOKI CT68xxA e posição do núcleo do fio
A razão pela qual você só pode ver uma única linha no gráfico é porque as curvas de atraso de fase para todas as cinco posições de medição são as mesmas. Novamente, este não é um recurso padrão para sensores atuais no mercado. Normalmente, a posição do núcleo do fio dentro do sensor faz diferença, como você pode ver no gráfico abaixo:
Figura 7: Atraso de fase típico do sensor e posição do fio
Como você pode ver, não há compensação de mudança de fase sem um analisador de potência para suportar o recurso. Mas como você também pode ver, somente a combinação do analisador de potência e do sensor de corrente adequado permite realizar uma compensação de mudança de fase adequada em suas medições. HIOKI tem se concentrado na fabricação de sensores para medição de potência há muitos anos, portanto as características de atraso de tempo sempre foram um ponto de foco para os engenheiros da HIOKI. Ao mesmo tempo, sensores de outros fabricantes são normalmente projetados apenas para detecção precisa de corrente (CC), onde as características de atraso de fase são menos importantes.
Figura 8: Análise de Potência – são necessários dois...
Portanto, os analisadores de potência HIOKI juntamente com os sensores de corrente HIOKI são a combinação perfeita para suas aplicações de análise de potência de banda larga, de CC a alta frequência. Porque, como num tango, são necessários dois.
