这个 iPhone 应用程序如何测量流过交流电源线的功率?

电器工程 传感器 电磁学 磁学 苹果手机 功率计
2022-01-24 00:33:19

我的电力公司发布了一款名为“DTE Insight”的 iPhone 应用程序,该应用程序(除其他外)通过要求您将电源线以特定角度抵住 iPhone 的特定部分来测量流经设备电源线的电量。我根据我的 Kill-a-Watt 的测量结果测试了这个应用程序,该应用程序似乎非常准确,以至于我并不真正了解它是如何工作的。

我知道流过导体的电流会在导体周围产生磁场,我想这个应用程序正在使用手机的磁场传感器来尝试测量由流过电缆的电流引起的磁场,然后将计算出的电流相乘通过假设电压 115 或 120 或其他任何东西来估计功率。

令我困惑的是,家用电器电缆包含两个载流导体。来自两个导体的相​​反磁场不会干扰并几乎完全抵消电缆周围区域中各自的磁场吗?该应用程序确实会询问被测试的电源线是两芯还是三芯电源线,以及电源线是圆的还是扁平的。谁能向我解释这可能如何工作?

数据

我使用该应用程序和我的 Kill-a-Watt 进行了一些测试,以测量相同负载的功耗。我使用该应用程序对四种负载中的每一种进行了五次试验。负载是:

  1. 共享电源板的各种计算设备
  2. 电风扇低
  3. 中号电风扇
  4. 高处的电风扇

结果如下:

计算负载:

Kill-a-Watt:632 W,757 VA

应用:678 W、667 W、623 W、662 W、644 W

风扇低:

Kill-a-Watt:56 瓦,57 伏安

应用:75 W、75 W、75 W、75 W、77 W

中等风扇:

Kill-a-Watt:75 W,75 VA

应用:103 W、101 W、98 W、100 W、97 W

高风扇:

Kill-a-Watt:97 瓦,102 伏安

应用:132 W、129 W、131 W、128 W、131 W

再现性

如果您想自己尝试,您必须从应用程序的主菜单中选择“工具”,然后选择“进行电源扫描”。

2个回答

没有使用过上述应用程序,我相信它是假设和平均值的大师。

具有两个相反电流导体的传输线的远场基本上为零。然而,除了实心屏幕同轴电缆之外的任何设备上的近场总是会有一个不平衡的分量围绕它。

最大不平衡将是当两个电流导体“重叠”时,近场将主要是由于较近的导体。

为了更好的试验,我建议您使用电源线并小心地将外壳移除 12 英寸左右以分离内部电线(如果您愿意,可以使用备用水壶线进行此操作)。然后将手机放在其中一根火线上进行测试,看看它是否有可重复的结果。

同样重要的是要记住,手机中的磁场传感器应该是一个 3 轴设备,这样它就可以确定磁场“方向”并在一定程度上推断出导体的位置并进行一些修正。

与您发现的更可预测的设备相比,30% 的准确度非常惊人。考虑到所需的宽松测试条件,变得更好显然要困难得多。

它确实让我想起了我朋友 50 多年前的一个完全无源直流电流表。它只是靠着(单个)导体(例如汽车中的交流发电机充电线)放置,并且会偏转其指针以指示与电流成比例的局部感应磁场。方向很重要,如果附近有返回导体,它就不会准确读取,但原理几乎相同。

我怀疑电缆中流动的电流会使“指南针”读数偏转。即使相反的电流流动减弱了磁场强度,磁场强度在非常接近时也不为零。电流越强,偏转越强。软件可以区分交变(或脉动)磁场和地球的非交变磁场,每个磁场都有不同的“方向”。两者之间的相对磁场强度有助于计算导线中流动的电流。