Sähköverkon impedanssin vaikutus energiansäästölamppujen valotehokkuuden mittauksissa

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-11-18
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja mittaustekniikka
Mcode
S3007
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
63
Series
Abstract
Tässä diplomityössä rakennettiin säädettävä sähköverkon impedanssiemulaattori energiansäästölamppujen valotehokkuusmittauksia (lm/W) varten. Laitteen tarkoituksena on muodostaa kuormalle näkyvä vakioimpedanssi ja vähentää mittauslaitteistossa käytettävän AC-teholähteen ulostuloimpedanssin vaikutusta kuorman toimintaan. Sähköverkon impedanssista tehtiin mittauksia ja kirjallisuuskatsaus, minkä pohjalta konstruoitiin malli kytkennälle. Komponenttiarvoja muuttamalla laitteella voidaan toteuttaa sähköverkon impedanssin minimi-, maksimi-, sekä keskiarvokäyrät taajuuden funktiona. Lisäksi säätöjä voidaan tehdä kolmella eri taajuusalueella käyttäen etupaneelin kytkimiä. Impedanssiemulaattorin toiminta karakterisoitiin 50 Hz – 1 MHz taajuuskaistalla. Impedanssin säädöllä ei ollut vaikutusta mittauksissa käytetyn hehkulampun toimintaan, mutta pienoisloistelampulla havaittiin jopa 1,2 % ero valotehokkuudessa. Havaittu ero on yhtä suuri kuin LED-lamppujen valotehokkuudelle aiemmin määritetty laajennettu mittausepävarmuus. Impedanssin säätö vaikutti testattujen LED-lamppujen tuottamaan harmoniseen säröön ja virran aaltomuotoihin merkittävästi. Muutokset valotehokkuudessa olivat kuitenkin alle 0,1 % ja harmonisessa kokonaissärössä alle 1,3 %-yksikköä. Kehitettyä impedanssiemulaattoria voidaan käyttää säröisten kuormien sähkötehon mittauksiin liittyvässä tutkimuksessa ja mittausepävarmuuden määrittämisessä.

In this thesis, an adjustable powerline impedance emulator was built for luminous efficacy (lm / W) measurements of energy-saving lamps. The device was designed to provide a standard impedance between the AC power source and the load, and to reduce the effect of the power source output impedance on the measurements. The power line impedance was studied by a literature survey and measurements. Then a model was constructed to be used as the basis for building a working device. The device can emulate the minimum, maximum, and the average curves of power line impedance by changing the component values. Adjustments can be made in three different frequency ranges by using switches on the front panel. The impedance emulator was characterized in the frequency range of 50 Hz – 1 MHz. The impedance adjustment did not affect the incandescent lamp used in the measurements, but 1.2 % difference in the luminous efficacy was found in the case of a compact fluorescent lamp. This difference is as large as the expanded uncertainty defined earlier for the luminous efficacy of LED-lamps. Controlling the impedance affected the produced harmonic content and current waveforms of some of the tested LED-lamps. Changes in the measured luminous efficacies, however, were less than 0.1% and changes in the total harmonic distortion were less than 1.3 %-units. The developed impedance emulator can be used in research of electrical power measurements involving distorting loads and determination of the measurement uncertainty.
Description
Supervisor
Ikonen Erkki
Thesis advisor
Poikonen Tuomas
Keywords
energy-saving lamp, luminous efficacy, power line, impedance, total harmonic distortion, power factor, LED, energiansäästölamppu, valotehokkuus, sähköverkko, impedanssi, harmoninen särö, tehokerroin
Other note
Citation