Elektroměry jsou samozřejmostí, ale napadlo vás někdy, jak „standardní vybavení“ používané k jejich kalibraci prochází „kontrolou-kontrolou“? Jak lze dosáhnout úplné -kalibrace výkonu elektroměru, který spotřebuje 1 000 kilowatt-hodin za hodinu, zejména s rozšířeným přijetím megawattových-přeplňovacích stanic na úrovni megawattů pro nová energetická vozidla?
Provádějí se kalibrace elektroměrů vždy na základě skutečného zatížení? V oblasti měření elektřiny využíváme k řešení tohoto problému chytře technologii „virtuální zátěže“.
Jsou všechny kalibrace elektroměrů prováděny s reálnou zátěží?
Závěr: Ne nutně.
Zatímco v zásadě je řízení skutečné zátěže elektroměrem nejintuitivnější testovací metodou, v praxi, zejména ve scénářích s vysokým napětím, vysokým proudem nebo vysokými požadavky na přesnost, je „metoda virtuální zátěže“ hlavním přístupem.
U výše uvedeného megawattového bleskového nabíjecího elektroměru UBS Electronics (1000V/1000A), pokud je provedena kalibrace skutečné zátěže:
- Výkon: P=U*I=1000V*1000A=1,000,000W=1MW
-
Spotřeba energie: Provoz na plnou zátěž po dobu 1 hodiny skutečně spotřebuje 1000 kWh elektřiny a vyžaduje velký chladicí systém.
To je extrémně neekonomické a obtížně proveditelné při laboratorní nebo terénní kalibraci. U měřičů střídavého i stejnosměrného proudu je proto „metoda ověření virtuální zátěže“ (známá také jako „metoda standardního měřiče“ nebo „metoda napájení“) základním prostředkem k vyřešení problému ověřování-vysokého výkonu.
Test skutečné zátěže vs. Test virtuální zátěže: Jaké jsou rozdíly?
Tyto dvě metody lze přirovnat k „vážení se“:
- Test skutečného zatížení: Toto je ekvivalentní použití standardního závaží se známou hmotností (skutečné fyzické zatížení) pro zatlačení na váhu (elektroměr), abyste zjistili, zda je váha přesná.
- Virtuální zátěžový test: Toto je ekvivalentní simulaci „falešného“ signálu zátěže prostřednictvím obvodů, který elektroměru sděluje, že „elektřina je aktuálně spotřebována“, ale ve skutečnosti se nespotřebovává tolik elektřiny.
Metoda ověření skutečného zatížení
Tato metoda využívá skutečné fyzické komponenty (jako jsou odpory, induktory a kondenzátory) jako zátěž:
1. Princip: Standardní elektroměr a testovaný elektroměr jsou zapojeny do série ve stejném skutečném zátěžovém obvodu, což jim umožňuje pracovat při stejném napětí a proudu. Rozdíly v jejich čtení jsou pak porovnány.
2. Aplikační scénáře: Používá se především pro jednoduché-ověření na místě, testování starších měřičů energie indukčního-typu nebo v malých laboratořích bez vysoce-přesných programovatelných napájecích zdrojů.
Metoda ověření virtuálního zatížení
Toto je hlavní metoda ověřování moderních elektroměrů, zejména elektronických a stejnosměrných elektroměrů:
1. Princip: Pomocí programovatelného zdroje napájení jsou napětí a proud dodávány nezávisle. Napěťová a proudová smyčka jsou fyzicky oddělené (napěťová smyčka má extrémně nízký proud a proudová smyčka má extrémně nízké napětí). Přesné elektronické obvody simulují různé provozní podmínky potřebné pro normální provoz elektroměru (jako jsou různé účiníky a různé poměry proudu).
2. Aplikační scénáře: Téměř všechny laboratorní úplné-ověření výkonu, tovární kontrola a vysoká{2}}kalibrace-na místě.
Hloubkové porovnání výhod a nevýhod těchto dvou metod ověření
Pro přehledné srovnání byla sestavena následující tabulka:
| Srovnávací rozměr | Metoda kalibrace skutečného-zátěže | Metoda virtuální{0}}kalibrace zatížení |
|---|---|---|
| Spotřeba energie | Extrémně vysoká. Vyžaduje přeměnu elektrické energie na tepelnou nebo mechanickou energii, která je energeticky-intenzivní a způsobuje silné vytváření tepla. | Extrémně nízké. Spotřebovává pouze malou energii samotného zařízení, je energeticky-účinné a ekologické-. |
| Velikost zařízení | Objemné a těžké. Vysoký proud vyžaduje obrovskou zátěžovou banku (podobně jako obří elektrická pec). | Kompaktní a lehký. Skládá se převážně z elektronických součástek, které lze snadno převést do přenosné podoby. |
| Přesnost testu | Relativně nízká. Velmi ovlivněno stárnutím komponent zátěže a teplotním posunem, obtížně nastavitelné. | Extrémně vysoká. Dosažitelná přesnost 0,05 % nebo vyšší s dobrou linearitou. |
| Rozsah pokrytí | Omezený. Je obtížné přesně simulovat malé proudy (např. rozběhový proud) nebo extrémní přetížení. | Celý-rozsah. Snadno pokrývá celý rozsah od startovacího proudu (0,4% Ib) až po maximální proud. |
| Bezpečnost | Relativně nízká. Vysoké riziko zahřátí a zkratů pod vysokým proudem, což představuje bezpečnostní riziko. | Relativně vysoká. Izolované řídicí a silové obvody s kompletními ochrannými mechanismy. |
Vysvětlení hlavních výhod:
Proč je metoda virtuálního zatížení přesnější?
Při metodě skutečného zatížení, pokud má proudová cívka odpor, dojde k poklesu napětí, což způsobí změnu napětí na napěťové cívce, čímž dojde k „dodatečným chybám“. U metody virtuální zátěže jsou napěťové a proudové smyčky nezávislé a vzájemně se neruší, proto nedochází k takové dodatečné chybě a výsledky měření se blíží teoretické skutečné hodnotě.
Proč může metoda virtuální zátěže měřit výkon na úrovni megawatt-?
Zařízení pro kalibraci virtuální zátěže (standardní zdroj) interně používá-vysokovýkonové tranzistory nebo moduly IGBT k invertování stejnosměrného napájení na požadovaný střídavý průběh nebo přímo k přesnému řízení stejnosměrného proudu. Na rozdíl od metody reálného zatížení nepotřebuje odvést 1MW elektrické energie jako teplo; místo toho může prostřednictvím řízení s uzavřenou-smyčkou simulovat elektrické charakteristiky 1 MW pouze s malým množstvím elektrické energie.
Shrnutí
Vrátíme-li se k úvodní otázce: Jsou všechna ověření elektroměrů založena na skutečném zatížení?
Ne. Kromě konkrétních jednoduchých-ověření na místě nebo testů na starších měřičích využívá moderní měření elektřiny (zejména vysokonapěťové a vysokonapěťové měřiče stejnosměrného přeplňování-napětí) téměř ze 100 % metodu ověření virtuální zátěže.
Zatímco metoda skutečného zatížení je „realistická“, je omezena spotřebou energie, velikostí a přesností a byla postupně vyřazena nebo se používá pouze jako pomocná metoda.
Metoda virtuálního zatížení využívá pokročilou elektronickou technologii k dosažení „malého motoru táhnoucího velkou zátěž“, což zajišťuje přesnost národních metrologických norem a zároveň řeší problém spotřeby energie ověřování hromady přeplňování na-úrovni megawattů.
Až příště uvidíte tento malý elektroměr na nabíjecí stanici, vězte, že se za ním skrývá „extrémní zátěžový test“, který simuluje všechny provozní podmínky pomocí špičkových{0}}elektronických zařízení.