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小型冷凍庫 (AQUA AQF-SF10K) の消費電力の測定結果

◆まえがき
冷凍食品を買うことが多くなったので保存用に小型の冷凍庫を買いました。機種はAQUAのAQF-SF10という102リットルの物。幅が狭いので置き場所を取らないのが気に入りました。

うちで買った家電製品は消費電力を測定する習わしなので、以前作った消費電力ロガーを引っ張り出してきて測定してみました。

◆冷凍庫
・外観
小型冷凍庫
ファン式で幅が狭く縦長の冷凍庫です。

・配線系統図
回路系統図
背面に貼られていた回路図です。

◆測定
自作の電力ロガーを使って消費電力を記録しました。
・測定器
測定中
これ以外にデーターの記録用にノートPCを使っています。

◆測定結果
1)電源投入からの消費電力変化

立ち上げ時

冷凍庫に電源を入れて、10時間後までの消費電力の変化です。

1時間後に75Wまで上昇しその後65Wくらいに減って落ち着いてます。

3時間後くらいから断続運転が始まり、徐々に通電される時間が短くなっていって安定状態になって行きます。なお、2.1~3.2Hrの期間はPCがダウンしていて記録が取れていませんでした。この間にたぶん1-2回はパワーオフの期間があったのではないかと思います。

2)定常状態の消費電力
通常運転中

約2日間の消費電力の変化です。

断続運転を繰り返していて、平均すると消費電力は約28Wでした。

高いピークはコンプレッサーの起動電流だと思いますが、10秒間隔のサンプリングに引っ掛かった時だけ高い値が記録されているのだと思います。(回路図のPTCサーミスタが動作して起動トルクを稼いでいる?)

グラフの終わりのあたりで消費電力が増えていますが、これは霜取り運転をしているのだと思いますが、次項で詳しく見て行きます。

3)霜取り中の消費電力
霜取り動作

20分間くらい125Wに上がっているのがエバポレーターの霜取りを行っている期間だと思います。霜取りの後は温度を回復させるためにコンプレッサーが連続運転されています。

なお霜取り運転の間隔は、回路図に書かれている情報では60時間から10時間となっていますが、どのような方法で制御しているのかは判りません。

◆消費電力と力率の話
以上の測定結果のように、消費電力はコンプレッサーの運転時は約65W、霜取りヒーターの消費電力は約125Wでした。定常運転時はコンプレッサーは断続運転になるので平均消費電力は約28Wでした。

以下は電気工学を学んだ方でないとちょっと難しいかもしれないので、読み飛ばして頂いてかまいません。

気になったのがコンプレッサー運転時の力率が50%くらいしか無いことです。65Wで力率が50%と言うことは、電圧と電流の位相が60度もずれていることになります。この時の皮相電力は130VA で無効電力が113var もあり、褒められた値ではありません。なお、霜取り運転中の力率は100%になっていることを確認しています。

力率が悪くても電気代には影響ないのですが、情報機器などは力率を一生懸命改善してるのに対し、この値はちょと残念な気がします。ただ、コンデンサモーターの位相は進みで、波形歪みも無いので問題にならないのかも?

ともかく、このように力率が悪い機器の消費電力を測定する場合は、有効電力を正しく測定出来る電力計を使う必要があります。簡易的な電力計は、電流だけ測って力率を100%と仮定した値を表示したりするので要注意です。そういう電力計でこの冷凍庫の消費電力を測定すると、実際より2倍も多い値を表示してしまいます。

◆まとめ
この冷凍庫の平均的な消費電力は28Wと言うことが判りました。この値をどう思うかは人によって違うと思いますが、個人的にはもう少し省エネであって欲しかったです。

ちなみに、うちのメインの555リットルの冷蔵庫の平均消費電力は47.3Wですが、これと比べるとサイズの割には消費電力が大きいと思います。もちろん値段や運転温度が違いますが、他の要素としてこの冷凍庫は薄型なので容積に対して表面積が大きいのが不利になっているのかも知れません。

追記
情報機器の力率規制の理由は、直接整流に伴う電流波形の悪化だったと思うので、冷凍用コンプレッサーの力率の話と同列に扱うことは出来ないことに後になって気付きました。

この冷凍庫のJISの2015年測定法による年間消費電力は 356kW/年と表示されていますが、これを平均消費電力に換算すると40.64Wになります。今回の測定での消費電力は28Wだったのでかなりの差があります。たぶん周囲の温度や扉の開閉回数によってこの値は悪化(増加)すると見たほうが良さそうです。

55インチ 4K液晶テレビ(REGZA 55Z740XS)の消費電力測定

◆まえがき
テレビが壊れたので新しいのを買いました、機種は東芝のREGZA 55Z740XSで、55インチの液晶4Kテレビです。有機ELの方が表示品質は上なんでしょうが、消費電力が大きいのが嫌だったので液晶のテレビにしました。

◆外観
REGZA740XS
東芝のWebから抜粋しました。

◆消費電力測定
テレビの消費電力測定中
以前作った消費電力ロガーを使って消費電力を測定・記録しました。

◆消費電力グラフ
3日間の消費電力の変化です。なお値は有効電力です。
テレビの消費電力変化(REGZA 55Z740XS)
・昼間の部屋が明るい時は200Wを超えていますが、夜間は105Wくらいまで下がっています。

・使っていない時の消費電力はこのグラフからは読み取れませんが1.48Wでした。

・40Wくらいの位置の赤矢印はタイムシフト録画をやっている時、もしくはデーターのメンテナンスなどのためにテレビの中のシステムが動いているのだと思います。

・このグラフからは読み取れませんが、テレビの電源を切っても数分間は38Wくらいの消費電力が続きます。たぶん内部のシステムの終了処理をやっているのだと思います。(通常録画とタイムシフト用のHDDを接続しています)

・この3日間の平均消費電力を計算すると69.1Wでした。昼間に在宅しない家庭だともっと消費電力は下がると思います。

◆設定による消費電力の変化
1)明るさの設定
上記の消費電力グラフは明るさの設定を-10に設定した状態で測定しています。この設定を±0にすると消費電力が約20%増えました。ちなみに初期状態は±0になっていますが、これでは明るすぎだと思います。

2)黒画面表示
入力を切り替えて何も信号が来ていないポジションにすると黒画面が出ますが、その時の消費電力は72Wでした。これが動作時の最小の消費電力と言えそうです。

3)リモート電源ON機能
外部連携設定で、「リモート電源オン設定」をONにすると、待機時消費電力は1.48W。この設定をOFFにするとゼロワットになりました。ネット動画を全く見ないならこの設定はOFFでも良いのでしょうが、いまどきそうもいかないと思います。

ちなみにゼロワットと言うのはこのロガーの測定限界以下ということで、実際には僅かな電力消費はあるはずです(測定値としては電流0.026A、力率0%でした)

◆まとめ
前の同じサイズのテレビ(REGZA 55Z8)の消費電力データーは以前の記事に出て来ますが、それと比べると悪らかに消費電力が少なくなっています。しかも前のテレビは2Kだったのに対し今回のは4Kテレビです。約10年間の技術の進歩の賜物と言うことなんでしょう。あと、このテレビのバックライトはエリア制御をやっているので、その分無駄な光りを出さなくても済むので省エネになるのだと思います。

とりあえず液晶テレビにして消費電力を減らすという狙いは当たっていたようです。

このテレビで気になったのは電源ONにするとフェノール臭がすることです。たぶんプリント基板に紙フェノールを使っている箇所があるのだと思いますが、ちょっと勘弁して欲しいレベルでした。まあ1週間くらいで気にならないレベルまで下がったのですが、、

あと、前のテレビ55Z8と比べると画面の視野角が少し狭くなった感じです。たぶん液晶パネルが変わった?

PZEM-004TとArduinoを使った電力ロガー(ソフト解説編)

前回のハード解説に続いて、今回はソフト解説、というか機能解説です。

▼外観
PZEM-004Tを使った電力ロガー
USBコネクタは後ろに出した方が使い勝手が良さそうなので、中の Arduino NANO の基板の取り付け方向を変更しました。手前の穴はアルミテープでボロ隠しw。

◆プログラム
以前、この記事の中で公開したバージョンを改版したものです。前のプログラムはコメントを全て英語化したのですが、コードが読み難くなったので、日本語のコメントを併記するスタイルに変更しました。
プログラムはこちら。→ 20200615PZEM-004TLogger.ino (SHIFT-JISエンコードになっています)

◆動作中の画面
動作中の画面
内容の説明はいらないと思いますが、グラフィックな表示が出来るので、電力の値を 2倍角の文字で、また力率を下段にバーグラフでも表示させています。

◆機能解説
電力測定結果の表示とシリアルへのログ出力機能は以前のバージョンで出来ていたのですが、今回はOLEDの画面の焼き付き防止のために、画面を自動で消灯させる機能つまりスリープ機能を追加しています。単に一定時間経過後に画面を消すだけでは面白くないので、スリープの動作には以下のような機能を追加しています。
 a. 一定時間 (T1) 経過後に画面を消灯。時間はボタン操作で変更可能
 b. 電力の値が設定された比率 (X) 以上変化すると、表示の消灯時なら表示を再開。表示点灯時なら経過時間タイマーをリセット。検出感度はボタン操作で変更可能
 c. 画面消灯時に、いずれかのスイッチを押すと画面を表示。但し設定時間経過後は画面消灯。

 T1 は 5, 10, 20, 60, 120, 300, 600, 1200, 3600秒 から選択可能。
 X は 5, 10, 15, 20, 25% から選択可能。

操作スイッチと表示画面
スリープで画面が消灯している時は、下のボタンのいずれかを押すと表示が再開します。

◆画面
・起動時
開始時画面
設定されているパラメーターを表示します。上からログ出力間隔(Interval)、スリープまでの時間(Sleep)、スリープ解除感度(Wake up)の設定値です。

・パラメーター設定画面
パラメーター変更画面は、リセットとEnterボタンの同時押しで起動します。(Enter押しながらUSBケーブルを接続してもOK)
以下設定画面を紹介します。

▼記録インターバル設定(ログインターバル)
記録インターバル設定
最初にこの画面が出てきて、シリアルに流すログの周期を指定します。
値は、1, 2, 5, 10 ,30 ,60, 120, 300, 600秒から選択可能で、select を押すと値が増え、上限の 600秒の次は 1秒に戻ります。値を確定するには enter を押します。値を変更しない場合は単 に Enter を押せば次の項目に進みます。

▼スリープ開始までの時間
スリープ開始までの時間
5, 10, 20, 60, 120, 300, 600, 1200, 3600秒が設定可能です。

▼電流変化の検出感度
電流変化検出感度
5, 10, 15, 20, 25, 30% が設定可能です。

◆まとめ
OLEDの焼き付き防止のために付けたスリープ機能ですが、電力の変化があった時に自動的にOLEDが光るので、状態の変化が判り易くて便利です。

例えば電力の変化率検出感度を 5%、スリープ開始時間を 10秒くらいに設定しておくと、消費電力の変化に敏感に反応して表示が点滅するので、状態監視を行うのに便利かも知れません。

AC電源の消費電力測定は、これまでいろいろな方法を試してきました。今回作った電力ロガーはそれらの中で性能や機能の点で一番優れていると思います。

今回はロガーの機能しか持たせていませんが、電流や電力の値で警報出力を出すような機能を追加することは、簡単な改造で出来ると思います。AC電力を監視する機器はどうしても値段が高くなりますが、このPZEM-004TとArduinoの組み合わせなら、かなり安く仕上げることが可能だと思います。

この PZEM-004Tv3 については最初の記事以降、いろいろ調べて記事にしてきましたが、なかなかの優れものだと思います。
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