Elektromery sú veľmi bežné, ale zamysleli ste sa niekedy nad tým, ako sa testuje samotné „štandardné vybavenie“ používané na kalibráciu týchto elektromerov? Najmä v kontexte rozšíreného prijatia megawattových{0}}ultrarýchlo nabíjacích staníc{1}}úrovne pre nové energetické vozidlá, ako možno vykonať úplnú-kalibráciu výkonu elektromera, keď by spotreboval 1 000 kilowatt-hodín elektriny len za jednu hodinu?
Sú elektromery vždy testované v podmienkach skutočného zaťaženia? V oblasti merania elektriny šikovne využívame technológiu „virtuálnej záťaže“ na vyriešenie tohto problému.
Vykonávajú sa všetky overenia elektromerov s „reálnym“ zaťažením?
Záver: Nie nevyhnutne. Hoci v zásade je riadenie elektromera so skutočným zaťažením najpriamejšou testovacou metódou, v praxi, najmä v scenároch zahŕňajúcich vysoké napätie, vysoký prúd alebo požiadavky na vysokú presnosť, je „metóda simulovaného zaťaženia“ hlavným prístupom.
Pre vyššie uvedený elektronický megawattový rýchlomer-nabíjacej stanice (1000V/1000A) UBS, ak sa vykonáva testovanie skutočného-záťaže:
• Napájanie:P=U*I=1000V * 1000A=1,000,000W=1MW
• Spotreba energie:Prevádzka pri plnom zaťažení počas jednej hodiny by skutočne spotrebovala 1 000 kilowatt{1}}hodín elektriny a vyžadovala by si masívny chladiaci systém.
Toto je extrémne neekonomické a ťažko realizovateľné pri laboratórnej alebo terénnej kalibrácii. Preto je pre elektromery striedavého aj jednosmerného prúdu „metóda testovania fantómovej záťaže“ (známa aj ako „metóda štandardného merača“ alebo „metóda zdroja energie“) základnou technikou kalibrácie vysokého-výkonu.
Testovanie skutočného zaťaženia vs. testovanie simulovaného zaťaženia: Aké sú rozdiely?
Tieto dve metódy možno prirovnať k „váženiu niečoho“:
• Test skutočného zaťaženia:To je ekvivalentné umiestneniu štandardného závažia známej hmotnosti (skutočné fyzické zaťaženie) na váhu (elektromer), aby ste zistili, či je váha presná.
• Test virtuálneho zaťaženia:Je to ekvivalentné simulácii „falošného“ signálu záťaže cez obvod, ktorý elektromeru hovorí, že „aktuálne sa spotrebúva elektrina“, ale v skutočnosti sa v skutočnosti toľko elektriny nespotrebuje.
Metóda overenia skutočného zaťaženia
Táto metóda používa skutočné fyzické komponenty (ako sú odpory, induktory a kondenzátory) ako záťaž:
• Princíp:Štandardný elektromer a testovaný elektromer sú zapojené do série v rovnakom aktuálnom zaťažovacom obvode, čo im umožňuje pracovať pri rovnakom napätí a prúde. Rozdiel v ich údajoch sa potom porovná.
• Aplikačné scenáre:Používa sa predovšetkým na jednoduché{0}}overenie na mieste, testovanie starších meračov energie indukčného{1}}typu alebo v malých laboratóriách bez-vysoko presných programovateľných zdrojov napájania.
Metóda overenia virtuálneho zaťaženia
Toto je hlavná metóda overovania moderných meračov energie, najmä elektronických meračov energie a meračov jednosmernej energie:
• Princíp:Na nezávislé poskytovanie napätia a prúdu sa používa programovateľný zdroj energie. Napäťový obvod a prúdový obvod sú fyzicky oddelené (napäťový obvod má veľmi nízky prúd a prúdový obvod má veľmi nízke napätie). Presné elektronické obvody simulujú rôzne prevádzkové podmienky potrebné pre normálnu prevádzku elektromera (ako sú rôzne účinníky a rôzne pomery prúdu).
• Aplikačné scenáre:Takmer všetky laboratórne úplné{0}}overenie výkonu, výrobná kontrola a vysoká-presnosť-kalibrácie na mieste.
Porovnanie dvoch testovacích metód
| Porovnávacia dimenzia | Skutočná metóda kalibrácie zaťaženia | Metóda kalibrácie virtuálnej záťaže |
|---|---|---|
| Spotreba energie | Mimoriadne vysoká. Vyžaduje premenu elektrickej energie na tepelnú a mechanickú energiu, ktorá je-spotrebováva a spôsobuje veľké množstvo tepla. | Mimoriadne nízka. Spotrebováva iba malú energiu samotného zariadenia, šetrí energiu-a je šetrný k životnému prostrediu. |
| Objem zariadenia | Objemné a ťažké. Veľké prúdy vyžadujú obrovské záťažové boxy (podobne ako obrie elektrické pece). | Kompaktný a ľahký. Skladá sa hlavne z elektronických komponentov, ľahko prenosných. |
| Presnosť testovania | Relatívne nízka. Výrazne ovplyvnené starnutím komponentov záťaže a teplotným posunom, ťažko nastaviteľné. | Mimoriadne vysoká. Môže dosiahnuť presnosť 0,05% alebo vyššiu s dobrou linearitou. |
| Rozsah pokrytia | Obmedzené. Je ťažké presne simulovať malé prúdy (napr. štartovací prúd) alebo extrémne preťaženie. | Celý sortiment. Dokáže ľahko pokryť celý rozsah od štartovacieho prúdu (0,4% Ib) až po maximálny prúd. |
| Bezpečnosť | Relatívne nízka. Existuje riziko vytvárania vysokého prúdu a skratu-s potenciálnymi bezpečnostnými rizikami. | Relatívne vysoká. Riadiaci obvod a napájací obvod sú izolované, s kompletnými ochrannými mechanizmami. |
1.Prečo metóda virtuálneho zaťaženia ponúka vyššiu presnosť?
Pri metóde skutočného zaťaženia, ak má prúdová cievka odpor, dôjde k poklesu napätia, čo spôsobí zmenu napätia na napäťovej cievke, čím sa zavedú „ďalšie chyby“. Pri metóde virtuálneho zaťaženia sú napäťový obvod a prúdový obvod nezávislé a navzájom sa nerušia, takže nedochádza k takejto dodatočnej chybe a výsledky merania sú bližšie k teoretickej skutočnej hodnote.
2. Prečo môže metóda virtuálnej záťaže merať výkon na úrovni megawattov-?
Zariadenie na kalibráciu virtuálnej záťaže (štandardný zdroj) interne používa vysokovýkonné tranzistory alebo IGBT moduly na invertovanie jednosmerného prúdu na požadovaný tvar striedavého prúdu alebo na vykonávanie priameho presného riadenia jednosmerného prúdu. Na rozdiel od metódy skutočného zaťaženia nepotrebuje rozptýliť 1 MW elektrickej energie ako teplo; namiesto toho dokáže prostredníctvom regulácie v uzavretom okruhu{3}}simulovať elektrické charakteristiky 1 MW len s malým množstvom energie.
Zhrnutie
Vráťme sa k úvodnej otázke: Sú elektromery vždy testované pri skutočnej záťaži?
Nie. Okrem špecifických-zjednodušených kontrol na mieste alebo testovania starších meračov využíva moderné meranie elektriny (najmä pre vysoko-napäťové a vysokonapäťové-rýchlo nabíjačky jednosmerným prúdom) takmer 100 % metódu simulovaného testovania záťaže.
Aj keď je skutočná metóda zaťaženia „realistická“, postupne sa vyraďuje alebo sa používa len ako pomocná metóda z dôvodu obmedzení spotreby energie, veľkosti a presnosti.
Metóda simulovaného zaťaženia využíva pokročilú elektronickú technológiu na dosiahnutie „malých zariadení na manipuláciu s veľkými nákladmi“, pričom zabezpečuje presnosť národných metrologických noriem a zároveň rieši problém spotreby energie pri testovaní rýchlonabíjacích staníc na-úrovni megawattov.
Keď nabudúce uvidíte tento malý elektromer na nabíjacej stanici, pamätajte, že za ním sa skrýva „tlaková skúška 극한“ pokrývajúca všetky prevádzkové podmienky, simulovaná špičkovými-elektronickými zariadeniami.
