Contoarele de energie electrică sunt obișnuite, dar v-ați întrebat vreodată cum trece „echipamentul standard” folosit pentru calibrarea acestora? În special odată cu adoptarea pe scară largă a stațiilor de supraîncărcare la nivel de megawați-pentru vehicule cu energie nouă, cum se poate realiza o calibrare-completă a puterii unui contor de energie electrică, care consumă 1000 de kilowați-oră pe oră?
Calibrările contorului de energie electrică sunt întotdeauna efectuate pe baza sarcinii reale? În domeniul contorizării energiei electrice, folosim inteligent tehnologia „încărcare virtuală” pentru a rezolva această problemă.
Toate calibrările contoarelor de energie electrică sunt efectuate cu o sarcină reală?
Concluzie: nu neapărat.
În timp ce, în principiu, conducerea unei sarcini reale cu contorul de electricitate este cea mai intuitivă metodă de testare, în practică, mai ales în scenariile cu cerințe de înaltă tensiune, curent ridicat sau precizie ridicată, „metoda de încărcare virtuală” este abordarea principală.
Pentru contorul de energie electrică a pilei de încărcare flash megawatt UBS Electronics (1000V/1000A) menționat mai sus, dacă se efectuează o calibrare reală a sarcinii:
- Putere: P=U*I=1000V*1000A=1,000.000W=1MW
-
Consum de energie: Funcționarea la sarcină maximă timp de 1 oră consumă într-adevăr 1000 kWh de energie electrică și necesită un sistem de răcire mare.
Acest lucru este extrem de neeconomic și dificil de implementat în calibrarea de laborator sau pe teren. Prin urmare, atât pentru contoarele de curent alternativ, cât și pentru contoarele de curent continuu, „metoda de verificare a sarcinii virtuale” (cunoscută și sub denumirea de „metoda de contor standard” sau „metoda de alimentare cu energie”) este mijlocul de bază pentru a rezolva problema verificării-puterii mari.
Test de încărcare reală vs. Test de încărcare virtuală: Care sunt diferențele?
Cele două metode pot fi comparate cu „cântărirea singur”:
- Test de sarcină reală: este echivalent cu utilizarea unei greutăți standard de greutate cunoscută (sarcina fizică reală) pentru a apăsa pe cântar (contor de electricitate) pentru a vedea dacă cântarul este precis.
- Test de sarcină virtuală: Acest lucru este echivalent cu simularea unui semnal de sarcină „fals” prin circuite, spunându-i contorului de electricitate că „electricitate este în prezent consumată”, dar, în realitate, nu se consumă atât de multă electricitate.
Metoda de verificare a încărcăturii reale
Această metodă utilizează componente fizice reale (cum ar fi rezistențe, inductori și condensatori) ca sarcină:
1. Principiu: Un contor de energie standard și contorul de energie testat sunt conectate în serie în același circuit de sarcină reală, permițându-le să funcționeze sub aceeași tensiune și curent. Diferențele dintre citirile lor sunt apoi comparate.
2. Scenarii de aplicații: utilizate în principal pentru verificarea simplă-la fața locului, testarea contoarelor de energie de tip-mai vechi de inducție sau în laboratoare mici, fără surse de alimentare programabile de-înaltă precizie.
Metoda de verificare a încărcăturii virtuale
Aceasta este metoda principală pentru verificarea contoarelor moderne de energie electrică, în special pentru contoarele electronice și de curent continuu:
1. Principiu: Folosind o sursă de energie programabilă, tensiunea și curentul sunt furnizate independent. Buclele de tensiune și curent sunt separate fizic (bucla de tensiune are un curent extrem de scăzut, iar bucla de curent are o tensiune extrem de scăzută). Circuitele electronice precise simulează diferite condiții de funcționare necesare pentru funcționarea normală a contorului de electricitate (cum ar fi diferiți factori de putere și diferite rapoarte de curent).
2. Scenarii de aplicație: aproape toate verificările-performanței complete ale laboratorului, inspecția în fabrică și calibrarea-la fața locului de înaltă-precizie.
Comparație-detaliată a avantajelor și dezavantajelor celor două metode de verificare
Pentru o comparație clară, a fost întocmit următorul tabel:
| Dimensiunea de comparație | Metoda reală de calibrare a încărcăturii{0} | Metodă virtuală de calibrare a încărcăturii- |
|---|---|---|
| Consum de energie | Extrem de sus. Necesită conversia energiei electrice în energie termică sau mecanică, care este consumatoare de energie-și provoacă o generare severă de căldură. | Extrem de scăzut. Consumă doar puterea mică a dispozitivului în sine, eficient-energetic și ecologic-. |
| Dimensiunea echipamentului | voluminoase și grele. Curentul mare necesită un banc de sarcină uriaș (similar cu un cuptor electric gigant). | Compact și ușor. Compus în principal din componente electronice, ușor de transformat în formă portabilă. |
| Precizia testului | Relativ scăzut. Foarte afectat de îmbătrânirea componentelor de sarcină și de derive de temperatură, greu de reglat. | Extrem de sus. Precizie realizabilă de 0,05% sau mai mare cu o liniaritate bună. |
| Raza de acoperire | Limitat. Este dificil de simulat cu precizie curenți mici (de exemplu, curent de pornire) sau suprasarcini extreme. | Gamă-completă. Acoperă cu ușurință întreaga gamă de la curentul de pornire (0,4% Ib) până la curentul maxim. |
| Siguranţă | Relativ scăzut. Risc ridicat de încălzire și scurtcircuite în condiții de curent ridicat, care prezintă pericole pentru siguranță. | Relativ ridicat. Circuite izolate de comandă și putere cu mecanisme complete de protecție. |
Avantajele principale explicate:
De ce este metoda de încărcare virtuală mai precisă?
În metoda de încărcare reală, dacă bobina de curent are rezistență, se va produce o cădere de tensiune, determinând o modificare a tensiunii pe bobina de tensiune, introducând astfel „erori suplimentare”. În metoda de încărcare virtuală, buclele de tensiune și curent sunt independente și nu interferează între ele, prin urmare nu există o astfel de eroare suplimentară, iar rezultatele măsurătorii sunt mai aproape de valoarea reală teoretică.
De ce poate metoda de încărcare virtuală să măsoare puterea la nivel de megawați{0}}?
Dispozitivul de calibrare a sarcinii virtuale (sursă standard) utilizează intern tranzistori de mare-putere sau module IGBT pentru a inversa puterea de curent continuu în forma de undă de curent alternativ necesară sau pentru a efectua direct un control precis de curent continuu. Spre deosebire de metoda de încărcare reală, nu trebuie să disipeze 1MW de energie electrică sub formă de căldură; în schimb, prin control în buclă închisă-, poate simula caracteristicile electrice de 1 MW cu doar o cantitate mică de energie electrică.
Rezumat
Revenind la întrebarea inițială: toate verificările contoarelor de energie electrică se bazează pe sarcina reală?
Nu. Cu excepția unor verificări simple-la locație sau a testelor pe contoare mai vechi, contorizarea electrică modernă (în special contoare de supraîncărcare DC de-înaltă tensiune,-curent mare) utilizează aproape 100% metoda de verificare a sarcinii virtuale.
Deși metoda reală de încărcare este „realistă”, este limitată de consumul de energie, dimensiune și precizie și a fost eliminată treptat sau este folosită doar ca metodă auxiliară.
Metoda de încărcare virtuală utilizează tehnologia electronică avansată pentru a obține „motor mic care trag o sarcină mare”, asigurând acuratețea standardelor metrologice naționale, rezolvând în același timp problema consumului de energie a verificării pilei de supraalimentare la nivel de megawați-.
Data viitoare când vedeți acel mic contor de energie electrică pe o stație de încărcare, să știți că în spatele lui se află un „test de stres extrem” care simulează toate condițiile de funcționare folosind echipamente electronice de înaltă-tehnologie.