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Persönliches Projekt, nur zum Spaß.Wie stark schwankt die Netzfrequenz?Wenn Sie ein wenig im Internet recherchieren, erhalten Sie eine Reihe von Antworten, die alle besagen, dass es unterschiedlich ist, aber es gibt viele Meinungsverschiedenheiten darüber, wie viel, wann und warum.
Hier in den USA beträgt die Nennfrequenz 60 Hz und die Nennspannung kann 120 RMS Volt betragen.Die Elektrizitätsversorger an der Ostküste ( Eastern Interconnection – Wikipedia, die freie Enzyklopädie ) sind alle miteinander verbunden (das Gitter) und laufen im Gleichschritt, wobei alle Sinuswellen gleichzeitig ihren Höhepunkt erreichen.
Wenn Sie ein Licht einschalten, fügen Sie dem Stromnetz eine gewisse Last hinzu.Wenn Ihr Auto schwerer beladen ist und einen Hügel hinauffährt, wird es leicht langsamer, und der Tempomat kompensiert dies mit etwas mehr Gas.Die Versorgungsunternehmen machen das Gleiche, indem sie einen weiteren Scheit für die Dampfmaschine ins Feuer werfen oder die Steuerstäbe des Reaktors justieren.Die rotierende Maschine, die die 60-Hz-Wellenform erzeugt, verlangsamt sich also geringfügig, wenn Sie das Licht einschalten.Die Frequenz muss sich zumindest geringfügig ändern, bevor sie korrigiert werden kann.(Obwohl es bei einem VW-Käfer aus den 1960er-Jahren, der den Fuß eines Hügels hinunterfuhr, wichtig war, schon vor Beginn der nächsten Bergfahrt aufs Gaspedal zu treten.Manchmal sind diese Dinge vorhersehbar.)
Eine Klimaanlage verbraucht viel mehr Strom als eine herkömmliche Lampe.An einem heißen Nachmittag laufen viele Klimaanlagen.Sinkt die Netzfrequenz?Wie viel?
SCHLIESSEN SIE NICHTS AN DIE STECKDOSE AN.VERWENDEN SIE EINEN TRANSFORMATOR, UM IHR LEBEN ZU RETTEN.
Dieses Projekt verwendet eine Arduino und ein Raspberry Pi um einige Daten zu erfassen und auf einen Server hochzuladen.Der Arduino führt die Datenerfassung in Echtzeit durch und nutzt dabei seine interne Uhr als Zeitbasis für die Abtastung der 60-Hz-Wellenform.Der Raspberry puffert die Daten des Arduino und einiger anderer Sensoren und lädt sie auf einen weit entfernten Server hoch.Der Server verfügt über eine MySQL-Datenbank zum Sammeln der Daten vom Raspberry sowie über ein Skript, das Tweets von einem Twitter-Stream für die Datenbank sammelt.Ein PHP-Skript auf dem Server erstellt eine CSV-Datei zum Herunterladen auf JMP.
Beachten Sie in den folgenden Diagrammen, dass die Arduino-Taktfrequenz nicht kalibriert ist.Höchstwahrscheinlich ist die Uhr um etwa den Betrag verschoben, bei dem die Daten scheinbar nicht auf 60 Hz zentriert sind (etwa 0,03 Hz/60 Hz oder 0,05 %).
Hier ist ein Bild, auf dem alle hervorgehobenen Hz-Werte zu einem kälteren Teil des Tages gehören.
und hier ist der heißere Teil des Tages.
Es sieht nach einer Verschiebung aus.Es sieht so aus, als ob das Gitter langsamer wird, wenn es draußen heiß ist.
Hier ist eine Anpassung, die darauf hindeutet, dass es zwei zugrunde liegende Frequenzen gibt, die 0,02 Hz voneinander entfernt sind.
Wenn man weiter im Internet liest, hört es sich so an, als ob die 0,02 Hz der Wert sein könnten, um den das Dienstprogramm die Frequenz absichtlich verschiebt, um im Laufe eines Tages mit der alten analogen Wanduhr Schritt zu halten oder sie zu verlangsamen.Die Zeitbasis der meisten Uhren ist nicht mehr auf die Netzfrequenz angewiesen.
Seit der Erstellung der obigen Grafiken wurden mehr Daten gesammelt, darunter auch ein Ausreißer.Ich frage mich, was das ist?
Hier ist die Reihe.
Sie können sehen, dass die klaren, roten, grünen und blauen Sensoren um 21:34 Uhr nur sehr wenig Licht erfassen.Es gibt weitere Daten für die Wellenform (gespeichert in einer Matrix in einem Ausdrucksspalte ); Hier ist der faszinierende Teil.
Hier ist viel los.Erstens ist die Y-Skala in willkürlichen Einheiten vom Spannungssensor (tatsächlich 0..1023 vom Arduino-Analogeingang) und die roten Linien betragen wahrscheinlich etwa 130 V RMS.Als nächstes erfolgt die X-Skala in 2080-ns-Einheiten.Der Abstand von 675 zu 700 beträgt 25*2080 ns oder etwa 0,05 Sekunden für etwa 3 Zyklen.3/.05 ist 60 Hz.Diese Grafik zeigt einen kurzen Stromausfall (der die Ofenuhr, nicht aber die Mikrowellenuhr zurücksetzte) von 200*2080 ns ... etwa 4/10 einer Sekunde.Ich bin kein EE, aber hier ist meine Interpretation der 4/10 Sekunde: Der Wind verursachte, dass sich zwei Drähte berührten und einen Bogen bildeten.Automatische Unterbrecher schalteten den Strom für 2/10 Sekunden ab.Ich bin mir nicht sicher, was das Restsignal hinterlassen hat.Der automatische Neustart nach 2/10 Sekunden schlug fehl, möglicherweise weil die Drähte noch Kontakt hatten.Ein zweiter Neustart 2/10 Sekunden später gelang.Schauen Sie, wie hässlich die Wellenformen auf der rechten Seite sind, nachdem der Neustart erfolgreich war.Die linke Seite ist eher sinusförmig, die rechte eher dreiecksförmig.Jeder Klimakompressor versucht gleichzeitig zu starten. Ich denke der Leistungsfaktor denn all diese Lasten verzerren die Form.(In weniger als einer weiteren Sekunde normalisiert sich der Zustand wieder.)
Der Hz-Wert für jeden 10-Sekunden-Abschnitt der Wellenformdaten wird mit einem einfachen Nulldurchgangsdetektor berechnet (wobei der Nullpunkt auf der Y-Achse bei etwa 475 liegt).Als die Amplitude auf nahezu Null abfiel, schienen die verbleibenden schnellen Schwingungen für den Nulldurchgangsdetektor zusätzliche Zyklen zu sein, wodurch der Ausreißer-Hz-Wert entstand.
Später mehr.Meine Innentemperatur schwankt um ein paar Grad mit der Außentemperatur.Ich muss sicherstellen, dass die Arduino-Uhr nicht übermäßig von der Innentemperatur beeinflusst wird.Außerdem können Sie sich die WLAN-Signalstärke, den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit und Twitter-Daten ansehen.
