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Titolo: Lampade a basso consumo e fattore di potenza

Ho fatto alcune misure sul fattore di potenza di due lampade a basso 
consumo: 11W di targa, marca ikea e coop. 
Ho misurato tensione e corrente con un oscilloscopio isolato Tektronix 
ed una pinza di corrente Fluke con banda passante adeguata (20kHz). I 
risultati sono:
[COOP] --> 
http://i33.tinypic.com/15xofa8.png
[IKEA] --> 
http://i33.tinypic.com/vg0hfk.png
In media risulta un fattore di potenza di 0,6.
Notare la forma della corrente, distorta e chiaramente causata dalla 
carica del condensatore a valle del ponte raddrizzatore.
Qualche informazione sul calcolo si può trovare, ad esempio, qui:
http://conf.uni-obuda.hu/cinti2007/56_FeherAndras.pdf

SilverLeo scriveva il 31/08/2010 :

ma...avevi un'alimentazioen pulita (da sorgente) o hai usato la rete 
lettrica così coem ariva nelle nostre case?
distorcere distorcono....(anche se nn posso vedere da qui le immagini 
per problemi di server)...però andrebbe pure considerata 
l'alimentazione dalla quale si parte per fare la misura! :')
Bacio
Cai
-- 
Cai
(Pisa)


A tal proposito ti consiglio l'articolo di Elektor dello scorso febbraio 
(versione Inglese ovviamente, la versione Italiana e' illegibile).
Se ti serve in pdf, fai un fischio.


Ok ... approccio stra scientifico.
Mi spiace di aver dubitato ...
Dalle immagini in effetti si vede che anche solo la fondamentale della 
corrente è decisamente sfasata ...
Si direbbe però in anticipo ...

 Si direbbe però in anticipo ...
E' giusto. Quando la tensione di rete raddrizzata supera la continua ai 
capi del condensatore inizia *improvvisamente* a passare corrente fino al 
picco della tensione di rete, dopo di che torna di nuovo a zero. 
E' così per tutti gli alimentatori a commutazione (caricabatteria per 
cellulari, televisioni, pc, monitor, ecc...) a meno che non sia previsto 
un filtro attivo, che comporta quasi un raddoppio del costo 
dell'alimentatore stesso. 


normale, no?
Se è un carico capacitivo la corrente è in anticipo.
ciao. 


La tensione di alimentazione è sinusoidale, che diavolo deve considerare di 
più? 


Si ... a parte la non linearità ...
Difficile rifasare ... però ...

 più?
qulle che arriva dalla rete spesso è *nominalmente* sinusoidale....
kk
Cai
-- 
Cai
(Pisa)

 ha scritto:
 > Ho fatto alcune misure sul fattore di potenza di due
 > lampade a basso consumo: 11W di targa, marca ikea e coop.
 > Ho misurato tensione e corrente con un oscilloscopio
 > isolato Tektronix ed una pinza di corrente Fluke con
 > banda passante adeguata (20kHz). I risultati sono:
 > [COOP] --> 
http://i33.tinypic.com/15xofa8.png
 > [IKEA] --> 
http://i33.tinypic.com/vg0hfk.png
 >
 > In media risulta un fattore di potenza di 0,6.
  - Va bene, m'ero fidato che per le compatte facessero le cose
  quasi come per i tubi lineari (per il fattore di potenza,
  intendo). E invece a quanto pare le fanno solo in pochi casi.
  Qui un pdf con misure comparative su cfl negli USA
  Specifier Reports: Screwbase Compact Fluorescent Lamp Products
 
http://www.lrc.rpi.edu/programs/NLPIP/PDF/VIEW/SR_SB_CFL.pdf
  Qui invece parla di cfl d'alta potenza (H-CFL),
  le loro e le altre normalmente in vendita
  "Breve introduzione alle lampade CFL di taglio elevato, ed
  all'importanza del fattore di potenza nella Coltivazione Indoor"
 
http://www.giardinaggioindoor.it/wordpress/wp-content/uploads/2009/lampade_h-cfl.pdf
 
 > Notare la forma della corrente, distorta e chiaramente causata
 > dalla carica del condensatore a valle del ponte raddrizzatore.
  - Un condensatore si comporta in quel modo soltanto quando viene
  scaricato ogni volta e quindi ogni volta deve ricaricarsi, ed
  inoltre si carica in quel modo quando gli vien data tensione
  istantaneamente, e non quindi al crescere di una sinusoide...
  Per produrre lo sbalzo serve l'azione di un altro
  dispositivo, il condensatore da solo non lo fa. Dipendesse
  da lui, si limiterebbe a seguire l'onda fino al valore di
  cresta e poi basta, una volta carico la cosa finirebbe lì
 > Qualche informazione sul calcolo si può trovare, ad esempio, qui:
 > 
http://conf.uni-obuda.hu/cinti2007/56_FeherAndras.pdf
  -*_ uniposta(at)
yahoo.it
  -*_ uniposta(at)
gmail.com

   cresta e poi basta, una volta carico la cosa finirebbe lì
E' quello che succede quando hai condensatore e diodo: il condensatore 
si scarica quando il valore istantaneo della sinusoide è inferiore alla 
tensione ai suoi capi (meno la caduta sui diodi del ponte). Ad esempio, 
quando siamo dalle parti dello zero con la tensione di rete - e succede 
100 volte al secondo - il condensatore si sta scaricando. 
Quando la tensione di rete supera la tensione sul condensatore (che si 
stava scaricando, nel frattempo) i diodi iniziano a condurre 
*improvvisamente* ed inizia la breve fase di carica del condensatore. 
Breve perchè durerà, al massimo, fino al picco della sinusoide, dopo di 
che i diodi interrompono *improvvisamente* il circuito, il condensatore 
inizia a scaricarsi e via di seguito.
Le transizioni *improvvise* dovute all'accoppiata diodo+condensatore 
causano la distorsione armonica che peggiore il fattore di potenza (ed 
il fattore di cresta). 
Sarei curioso di vedere cosa succede in un alimentatore da portatile: 
invece di 11W di una cfl assorbe 90W abbondanti, e la fattura è 
ugualmente economica.

 ha scritto:
 >> Qui invece parla di cfl d'alta potenza (H-CFL),
 >> le loro e le altre normalmente in vendita
 >> "Breve introduzione alle lampade CFL di taglio elevato, ed
 >> all'importanza del fattore di potenza nella Coltivazione Indoor"
 >> 
http://www.giardinaggioindoor.it/wordpress/wp-content/uploads/2009/lampade_h-cfl.pdf
 
  ---
  ti si era spezzato il link, metto tinyurl
 
http://tinyurl.com/34z9squ
  ---
 > Lo dice chiaramente che il fattore di potenza delle lampade
 > "da banco" è molto scarso, giustificando la cosa come
 > "perché non esiste ancora una diffusa e basica cultura sul PF".
  - Parlava di quelle ad alta potenza, ma dice pure che quelle di
  potenza sotto i 35 watt hanno facilmente fattori di potenza elevati:
  "Ma allora perché, mentre restando su basse potenze, e
  parliamo dei tagli inferiori a 35 watts, i produttori
  dichiarano e raggiungono facilmente un HPF (generalmente 0,95)
  non si trovano (o perlomeno noi non abbiamo ancora trovato)
  lampade H-CFL con un fattore di potenza maggiore di 0,55?"
  ...se non che, invece, secondo l'altro PDF,
http://www.lrc.rpi.edu/programs/NLPIP/PDF/VIEW/SR_SB_CFL.pdf
  => dalla pagina 8 del pdf:
  "Devices with power factors greater than or equal to 0.9 are
  called high power factor devices, and devices with power
  factors less than 0.9 are called normal power factor devices.
  Manufacturers' sales literature usually indicates if a CFL
  product has a high power factor, rather than specifying
  a numerical value. NLPIP measured power factors from
  0.47 to 0.97 in both base-up and base-down orientations."
  "Dispositivi con fattori di potenza maggiori o uguali a 0,9
  vengon definiti dispositivi ad alto fattore di potenza,
  e dispositivi con fattori di potenza minori di 0,9
  vengon definiti dispositivi a fattore di potenza normale.
  Le documentazioni di vendita dei produttori solitamente
  indicano se una CFL ha un alto fattore di potenza, piuttosto
  che specificare un valore numerico. NLPIP ha misurato
  fattori di potenza da 0,47 a 0,97 in entrambe le posizioni
  di funzionamento verticale e verticale capovolta."
  => e le tabelle alle pagine 38-39-40-41,
  dalle quali risulta che solo poche lampade hanno
  un alto fattore di potenza (si arriva fino a 0,97)
 > E' quello che succede quando hai condensatore e diodo: il condensatore
 > si scarica quando il valore istantaneo della sinusoide è inferiore
 > alla tensione ai suoi capi (meno la caduta sui diodi del ponte). Ad
 > esempio, quando siamo dalle parti dello zero con la tensione di rete -
 > e succede 100 volte al secondo - il condensatore si sta scaricando.
 > Quando la tensione di rete supera la tensione sul condensatore
 > (che si stava scaricando, nel frattempo) i diodi iniziano a
 > condurre *improvvisamente* ed inizia la breve fase di carica del
 > condensatore. Breve perchè durerà, al massimo, fino al picco
 > della sinusoide, dopo di che i diodi interrompono *improvvisamente*
 > il circuito, il condensatore inizia a scaricarsi e via di seguito.
  - Ascolta...
  La tensione di conduzione dei diodi e del ponte, è assolutamente
  trascurabile rispetto alla tensione di rete. Per cui, quando
  i diodi entrano in conduzione, producono un quasi impercettibile
  gradino, e nulla più. Ma non solo. Siccome normalmente il
  condensatore di livellamento non si carica a una tensione media
  più bassa, ma alla tensione di cresta meno la caduta dei diodi,
  ne consegue che la tensione alla quale è carico il condensatore
  è, nel nostro caso, praticamente quella di cresta di rete.
  E quindi, se questo fenomeno non dipende dal
  sistema ponte-condensatore ... da che cosa dipende?
 > Le transizioni *improvvise* dovute all'accoppiata
 > diodo+condensatore causano la distorsione armonica che
 > peggiore il fattore di potenza (ed il fattore di cresta).
  - Qui non si tratta di una distorsione armonica, ma del fatto
  che cento volte al secondo un commutatore elettronico carica
  (dalla rete) e scarica (da qualche altra parte all'interno
  del circuito) un condensatore. E' la curva di un condensatore
  che viene caricato all'improvviso, come avevi notato.
  Solo che... i motivi e gli ordini di grandezza sono altri
 > Sarei curioso di vedere cosa succede in un alimentatore
 > da portatile: invece di 11W di una cfl assorbe
 > 90W abbondanti, e la fattura è ugualmente economica.
  ---
  -*_ uniposta(at)
yahoo.it
  -*_ uniposta(at)
gmail.com

 [IKEA] --> 
http://i33.tinypic.com/vg0hfk.png
Vedendo queste forme d'onda, mi chiedo come abbiano ottenuto la
marcatura CE e siano risultati conformi alle normative specifiche del
prodotto.
Mi ricordo dal corso di elettronica industriale che le lampadine devono
avere assorbimento sinusoidale o comunque la forma d'onda della corrente
deve essere compresa in una maschera abbastanza stretta, in altre parole
il PFC è obbligatorio per questi dispositivi.
Forse hanno cambiato distinta base in corsa, senza ricertificare, e
tolto il boost che fa il PFC per ottenere una riduzione costi.
Comunque, la corrente è in ritardo rispetto alla tensione nelle immagini.

   Solo che... i motivi e gli ordini di grandezza sono altri
Non ti capisco, quindi forse stiamo dicendo la stessa cosa.

 ha scritto:
 >> E quindi, se questo fenomeno non dipende dal
 >> sistema ponte-condensatore ... da che cosa dipende?
 >
 > Se per "fenomeno" intendi il gradino sulla corrente, scrivi
 > le equazioni del sistema diodo e condensatore, mettendo
 > come generatore una tensione sinusoidale (o una rampa, è
 > uguale), ed imponendo che il condensatore non sia carico.
  - Ma un condensatore di livellamento lo è, carico. E'
  praticamente sempre carico al valore di cresta, a parte
  una lievissima ondulazione. E quindi, quella non è la curva
  di un condensatore di livellamento, ma di un condensatore
  che viene continuamente ricaricato, e che quindi preleva,
  diciamo così, una serie di "secchiate di corrente" dalla rete.
  Non è una "distorsione", ma è proprio tutto ciò di cui
  ha bisogno la lampada per funzionare. Se togli quello,
  la corrente si azzera e la lampada sta spenta
 > Vedrai che ad un certo punto la tensione dopo il diodo (che è quella
 > di ingresso meno la sua caduta, che in questo caso è trascurabile)
  - Appunto, in questo caso è trascurabile, e quindi
  l'onda che hai osservato non si riferiscee a quello
 > uguaglia quella del condensatore. Cosa succede?
  - Niente, fino a quando la tensione non comincia a
  salire oltre il livello di quella del condensatore
 > Poi, osserva cosa succede quando il
 > diodo passa in polarizzazione inversa.
  - Guardando proprio ai dettagli, io noterei che è pure presente
  un filtro di rete. Ma come dicevo non è quello il punto, il punto
  è che quella è tutta la corrente assorbita dalla lampada, non si
  tratta di un dettaglio e basta. La corrente assorbita dalla lampada,
  corrisponde in pratica al ripetuto ciclo di carica di un condensatore
 >> - Qui non si tratta di una distorsione armonica, ma del fatto
 >> che cento volte al secondo un commutatore elettronico carica
 >> (dalla rete) e scarica (da qualche altra parte all'interno
 >> del circuito) un condensatore. E' la curva di un condensatore
 >> che viene caricato all'improvviso, come avevi notato.
 >> Solo che... i motivi e gli ordini di grandezza sono altri
 >
 > Non ti capisco, quindi forse stiamo dicendo la stessa cosa.
  - Forse adesso capirai di più.
  L'eventuale dettaglio al quale pensavi, ha in pratica
  la stessa forma d'onda di questo che dettaglio non è
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