Števci električne energije so zelo pogosti, vendar ste se kdaj vprašali, kako se testira "standardna oprema", ki se uporablja za kalibracijo teh števcev? Kako je mogoče izvesti kalibracijo števca s polno-močjo električne energije, ko bi le-ta porabil 1000 kilovatnih-ur električne energije v samo eni uri, zlasti v kontekstu širokega sprejemanja megavat-ultra-hitrih polnilnih postaj za nova energetska vozila?
Ali se števci električne energije vedno testirajo pod pogoji dejanske obremenitve? Na področju merjenja električne energije za rešitev tega problema spretno uporabljamo tehnologijo »virtualne obremenitve«.
Ali se vse overitve števcev električne energije izvajajo z "resnično" obremenitvijo?
Zaključek: Ni nujno. Čeprav je načeloma pogon števca električne energije z dejansko obremenitvijo najbolj enostavna metoda testiranja, je v praksi, zlasti v scenarijih, ki vključujejo visoko napetost, visok tok ali visoke zahteve glede natančnosti, "metoda simulirane obremenitve" glavni pristop.
Za zgornji elektronski megavatni hitri-števec energije polnilne postaje UBS (1000 V/1000 A), če se izvede testiranje dejanske-obremenitve:
• Moč:P=U*I=1000V * 1000A=1,000,000W=1MW
• Poraba energije:Enourno delovanje pri polni obremenitvi bi dejansko porabilo 1000 kilovatnih-ur električne energije in zahtevalo ogromen hladilni sistem.
To je izjemno negospodarno in težko izvedljivo v laboratorijski ali terenski kalibraciji. Zato je za števce energije AC in DC »metoda testiranja fantomske obremenitve« (znana tudi kot »metoda standardnega števca« ali »metoda vira energije«) osnovna tehnika za visoko{1}}kalibracijo moči.
Testiranje resnične obremenitve v primerjavi s testiranjem simulirane obremenitve: Kakšne so razlike?
Ti dve metodi lahko primerjamo s "tehtanjem nečesa":
• Realni preizkus obremenitve:To je enakovredno postavitvi standardne uteži z znano maso (dejanska fizična obremenitev) na tehtnico (števec električne energije), da bi videli, ali je tehtnica točna.
• Virtualni preizkus obremenitve:To je enakovredno simulaciji "lažnega" signala obremenitve skozi vezje, ki števcu električne energije sporoči, da se "trenutno porabi električna energija", v resnici pa se dejansko ne porabi toliko električne energije.
Metoda preverjanja resnične obremenitve
Ta metoda uporablja dejanske fizične komponente (kot so upori, induktorji in kondenzatorji) kot obremenitev:
• Načelo:Standardni števec energije in preizkušani števec sta zaporedno povezana v isti tokokrog dejanske obremenitve, kar jima omogoča, da delujeta pod isto napetostjo in tokom. Razlika v njihovih odčitkih se nato primerja.
• Scenariji uporabe:Uporablja se predvsem za preprosto-preverjanje na kraju samem, testiranje starejših indukcijskih-števnikov energije ali v majhnih laboratorijih brez visoko-natančnih programabilnih napajalnikov.
Metoda preverjanja navideznega nalaganja
To je glavna metoda za preverjanje sodobnih števcev energije, zlasti za elektronske števce energije in števce DC energije:
• Načelo:Programabilni vir napajanja se uporablja za neodvisno zagotavljanje napetosti in toka. Napetostno vezje in tokovno vezje sta fizično ločena (napetostno vezje ima zelo nizek tok, tokovno vezje pa zelo nizko napetost). Natančna elektronska vezja simulirajo različne pogoje delovanja, potrebne za normalno delovanje števca energije (kot so različni faktorji moči in različna tokovna razmerja).
• Scenariji uporabe:Skoraj vsa laboratorijska popolna-verifikacija zmogljivosti, tovarniški pregled in visoko{1}}natančna-kalibracija na kraju samem.
Primerjava dveh testnih metod
| Primerjalna dimenzija | Metoda umerjanja dejanske obremenitve | Metoda virtualne kalibracije obremenitve |
|---|---|---|
| Poraba energije | Izredno visoko. Zahteva pretvorbo električne energije v toploto in mehansko energijo, kar je-porabno in povzroča močno nastajanje toplote. | Izjemno nizka. Porabi le malo energije same opreme,-energijsko varčen in okolju prijazen. |
| Prostornina opreme | Masivna in težka. Veliki tokovi zahtevajo ogromne nosilne škatle (podobno velikanskim električnim pečem). | Kompakten in lahek. V glavnem sestavljen iz elektronskih komponent, enostaven za prenos. |
| Testiranje natančnosti | Relativno nizko. Nanj močno vplivata staranje komponent obremenitve in temperaturni odmik, težko ga je prilagoditi. | Izredno visoko. Lahko doseže 0,05 % ali višjo natančnost z dobro linearnostjo. |
| Pokritost območja | Omejeno. Težko je natančno simulirati majhne tokove (npr. zagonski tok) ali ekstremne preobremenitve. | Celoten obseg. Z lahkoto pokriva celotno območje od začetnega toka (0,4 %Ib) do največjega toka. |
| Varnost | Relativno nizko. Obstajajo tveganja za nastanek visokega toka in kratkega-stika, s potencialnimi nevarnostmi za varnost. | Relativno visoko. Krmilno in napajalno vezje sta izolirana, s popolnimi zaščitnimi mehanizmi. |
1.Zakaj metoda virtualne obremenitve ponuja večjo natančnost?
Pri metodi dejanske obremenitve bo, če ima tokovna tuljava upor, prišlo do padca napetosti, kar bo povzročilo spremembo napetosti na napetostni tuljavi in tako uvedlo "dodatne napake". Pri metodi navidezne obremenitve sta napetostni in tokovni tokokrog neodvisna in se medsebojno ne motita, zato te dodatne napake ni, rezultati meritev pa so bližje teoretični pravi vrednosti.
2. Zakaj lahko metoda navidezne obremenitve meri megavat-moč?
Naprava za umerjanje navidezne obremenitve (standardni vir) interno uporablja tranzistorje visoke-moči ali module IGBT za pretvorbo enosmerne moči v zahtevano valovno obliko izmeničnega toka ali za izvajanje neposrednega natančnega krmiljenja enosmernega toka. Za razliko od metode dejanske obremenitve, ni treba odvajati 1 MW električne energije kot toploto; namesto tega lahko s krmiljenjem zaprte-zanke simulira električne značilnosti 1 MW z le majhno količino energije.
Povzetek
Vrnimo se k začetnemu vprašanju: Ali se števci električne energije vedno testirajo v pogojih dejanske obremenitve?
Ne. Razen posebnih-poenostavljenih preverjanj na kraju samem ali testiranja starejših števcev sodobno merjenje električne energije (zlasti za visoko-napetostne,-tokovne hitre polnilnike enosmernega toka) skoraj 100 % uporablja metodo testiranja simulirane obremenitve.
Čeprav je metoda dejanske obremenitve "realistična", je bila postopoma opuščena ali pa se uporablja le kot pomožna metoda zaradi omejitev v porabi energije, velikosti in natančnosti.
Metoda simulirane obremenitve uporablja napredno elektronsko tehnologijo za doseganje "majhne opreme, ki upravlja z velikimi obremenitvami", kar zagotavlja natančnost nacionalnih meroslovnih standardov, hkrati pa rešuje problem porabe energije pri testiranju hitrih polnilnih postaj-na ravni megavatov.
Naslednjič, ko boste na polnilni postaji videli ta majhen števec električne energije, se spomnite, da se za njim skriva "preskus tlaka 극한", ki zajema vse delovne pogoje, simuliran z visoko-tehnološko elektronsko opremo.
