Števci električne energije so nekaj običajnega, a ste se kdaj vprašali, kako je "standardna oprema", ki se uporablja za njihovo umerjanje, podvržena "pregledu"-? Kako je mogoče doseči kalibracijo polne-moči števca električne energije, ki porabi 1000 kilovatnih-ur na uro, zlasti ob široki uporabi megavatnih-polnilnih postaj za nova energetska vozila?
Ali se kalibracije števcev električne energije vedno izvajajo glede na dejansko obremenitev? Na področju merjenja električne energije za rešitev tega problema spretno uporabljamo tehnologijo »virtualne obremenitve«.
Ali se vse kalibracije števcev električne energije izvajajo z realno obremenitvijo?
Zaključek: Ni nujno.
Medtem ko je načeloma upravljanje dejanskega bremena z električnim števcem najbolj intuitivna metoda testiranja, je v praksi, zlasti v scenarijih z visoko napetostjo, visokim tokom ali zahtevami visoke natančnosti, "metoda virtualne bremena" glavni pristop.
Za zgoraj omenjeni megavatni bliskovni polnilni števec električne energije UBS Electronics (1000 V/1000 A), če se izvede kalibracija dejanske obremenitve:
- Moč: P=U*I=1000V*1000A=1,000.000W=1MW
-
Poraba energije: Enourno delovanje pri polni obremenitvi dejansko porabi 1000 kWh električne energije in zahteva velik hladilni sistem.
To je izjemno negospodarno in težko izvedljivo v laboratorijski ali terenski kalibraciji. Zato je za merilnike moči AC in DC »metoda preverjanja navidezne obremenitve« (znana tudi kot »metoda standardnega števca« ali »metoda napajanja«) glavno sredstvo za reševanje problema preverjanja visoke -moči.
Preskus resnične obremenitve proti preskusu navidezne obremenitve: Kakšne so razlike?
Obe metodi lahko primerjamo s "tehtanjem samega sebe":
- Preskus dejanske obremenitve: To je enakovredno uporabi standardne uteži z znano težo (dejanska fizična obremenitev), da pritisnete na tehtnico (števec električne energije), da preverite, ali je tehtnica točna.
- Virtualni preizkus obremenitve: To je enakovredno simulaciji "lažnega" signala obremenitve prek vezja, ki števcu električne energije sporoči, da se "trenutno porablja električna energija", v resnici pa se ne porabi toliko električne energije.
Metoda preverjanja dejanske obremenitve
Ta metoda kot obremenitev uporablja dejanske fizične komponente (kot so upori, induktorji in kondenzatorji):
1. Načelo: Standardni merilnik energije in merilnik energije, ki se preskuša, sta zaporedno povezana v isti tokokrog dejanske obremenitve, kar jima omogoča, da delujeta pod enako napetostjo in tokom. Nato se primerjajo razlike v njihovih odčitkih.
2. Scenariji uporabe: Uporablja se predvsem za preprosto-preverjanje na kraju samem, testiranje starejših indukcijskih-števnikov energije ali v majhnih laboratorijih, ki nimajo visoko{3}}natančnih programabilnih napajalnikov.
Virtualna metoda preverjanja obremenitve
To je glavna metoda za preverjanje sodobnih števcev električne energije, zlasti za elektronske in enosmerne števce električne energije:
1. Načelo: z uporabo programabilnega vira energije sta napetost in tok zagotovljena neodvisno. Napetostna in tokovna zanka sta fizično ločeni (napetostna zanka ima izjemno nizek tok, tokovna zanka pa izjemno nizko napetost). Natančna elektronska vezja simulirajo različne pogoje delovanja, potrebne za normalno delovanje števca električne energije (kot so različni faktorji moči in različna tokovna razmerja).
2. Scenariji uporabe: Skoraj vsa laboratorijska popolna-verifikacija delovanja, tovarniški pregled in visoko{2}}natančna-kalibracija na kraju samem.
Po-poglobljena primerjava prednosti in slabosti obeh metod preverjanja
Za jasno primerjavo je bila sestavljena naslednja tabela:
| Primerjalna dimenzija | Dejanska-metoda kalibracije obremenitve | Virtualna-metoda kalibracije obremenitve |
|---|---|---|
| Poraba energije | Izredno visoko. Zahteva pretvorbo električne energije v toplotno ali mehansko energijo, ki je močno -intenzivna in povzroča močno nastajanje toplote. | Izjemno nizka. Porabi le malo energije same naprave, energijsko-učinkovit in okolju-prijazen. |
| Velikost opreme | Masivna in težka. Visok tok zahteva ogromno obremenitev (podobno kot velikanska električna peč). | Kompakten in lahek. Sestavljen je predvsem iz elektronskih komponent, ki jih je enostavno narediti v prenosno obliko. |
| Preskusna natančnost | Relativno nizko. Močno je pod vplivom staranja komponente obremenitve in temperaturnega premika, težko ga je prilagoditi. | Izredno visoko. Dosegljiva natančnost 0,05 % ali več z dobro linearnostjo. |
| Pokritost območja | Omejeno. Težko je natančno simulirati majhne tokove (npr. zagonski tok) ali ekstremne preobremenitve. | Celoten-razpon. Z lahkoto pokriva celotno območje od začetnega toka (0,4 % Ib) do največjega toka. |
| Varnost | Relativno nizko. Visoka nevarnost segrevanja in kratkega stika pod visokim tokom, ki ogroža varnost. | Relativno visoko. Izolirana krmilna in močnostna vezja s popolnimi zaščitnimi mehanizmi. |
Razložene glavne prednosti:
Zakaj je metoda virtualne obremenitve natančnejša?
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 napetostna in tokovna zanka neodvisni in se medsebojno ne motita, zato te dodatne napake ni, rezultati meritev pa so bližje teoretični pravi vrednosti.
Zakaj lahko metoda navidezne obremenitve meri megavat-moč?
Naprava za umerjanje navidezne obremenitve (standardni vir) interno uporablja visoko{0}}zmogljive tranzistorje ali module IGBT za pretvorbo enosmerne moči v zahtevano valovno obliko izmeničnega toka ali neposredno izvajanje natančnega enosmernega krmiljenja. Za razliko od metode dejanske obremenitve ni treba odvajati 1 MW električne energije kot toploto; namesto tega lahko s krmiljenjem zaprte{3}}zanke simulira električne značilnosti 1 MW z le majhno količino električne energije.
Povzetek
Če se vrnem k začetnemu vprašanju: Ali vse overitve števcev električne energije temeljijo na dejanski obremenitvi?
Ne. Razen posebnih enostavnih-preverjanj na kraju samem ali preskusov na starejših števcih sodobno merjenje električne energije (zlasti visoko-napetosti, visoki-tokovni enosmerni polnilniki) skoraj 100 % uporablja metodo preverjanja virtualne obremenitve.
Čeprav je metoda dejanske obremenitve "realistična", je omejena s porabo energije, velikostjo in natančnostjo ter je bila postopoma opuščena ali pa se uporablja le kot pomožna metoda.
Metoda virtualne obremenitve uporablja napredno elektronsko tehnologijo za doseganje "majhnega motorja, ki vleče veliko obremenitev", kar zagotavlja natančnost nacionalnih meroslovnih standardov, hkrati pa rešuje problem porabe energije pri preverjanju megavat-napajalnih polnilnikov.
Naslednjič, ko boste na polnilni postaji videli ta majhen števec električne energije, vedite, da se za njim skriva "ekstremni stresni test", ki simulira vse pogoje delovanja z uporabo visoko-tehnološke elektronske opreme.