Elektros skaitikliai yra įprastas dalykas, bet ar kada susimąstėte, kaip jiems kalibruoti naudojama „standartinė įranga“ atliekama{0}}patikra? Ypač plačiai pritaikius megavatų-lygmens įkrovimo stotis naujoms energijos transporto priemonėms, kaip galima visiškai sukalibruoti elektros skaitiklį, sunaudojantį 1000 kilovat-valandžių per valandą?
Ar elektros skaitiklių kalibravimas visada atliekamas pagal faktinę apkrovą? Elektros apskaitos srityje mes sumaniai naudojame „virtualios apkrovos“ technologiją, kad išspręstume šią problemą.
Ar visi elektros skaitiklių kalibravimai atliekami tikra apkrova?
Išvada: nebūtinai.
Nors iš esmės intuityviausias tikrinimo metodas yra realios apkrovos valdymas elektros skaitikliu, praktiškai, ypač tais atvejais, kai reikalaujama aukštos įtampos, didelės srovės ar didelio tikslumo, „virtualios apkrovos metodas“ yra pagrindinis metodas.
Aukščiau minėtam UBS Electronics megavatų blykstės įkrovimo krūvos elektros skaitikliui (1000V/1000A), jei atliekamas tikrosios apkrovos kalibravimas:
- Galia: P=U*I=1000V*1000A=1, 000 000 W=1MW
-
Energijos sąnaudos: 1 valandą veikiant pilna apkrova iš tiesų sunaudojama 1000 kWh elektros energijos ir reikalinga didelė aušinimo sistema.
Tai itin neekonomiška ir sunkiai įgyvendinama atliekant laboratorinį ar lauko kalibravimą. Todėl tiek kintamos, tiek nuolatinės srovės skaitikliams „virtualios apkrovos tikrinimo metodas“ (taip pat žinomas kaip „standartinis skaitiklio metodas“ arba „maitinimo metodas“) yra pagrindinė priemonė didelės galios tikrinimo problemai išspręsti.
Tikrosios apkrovos testas ir virtualios apkrovos testas: kokie skirtumai?
Šiuos du metodus galima palyginti su „pasvėrimu“:
- Tikrosios apkrovos testas: tai prilygsta standartiniam žinomo svorio (faktinės fizinės apkrovos) svoriui paspausti svarstykles (elektros skaitiklį), kad pamatytumėte, ar svarstyklės yra tikslios.
- Virtualus apkrovos testas: tai prilygsta „netikro“ apkrovos signalo modeliavimui per grandines, pranešant elektros skaitikliui, kad „šiuo metu suvartojama elektra“, tačiau iš tikrųjų sunaudojama ne tiek daug elektros.
Faktinės apkrovos tikrinimo metodas
Šis metodas naudoja faktinius fizinius komponentus (tokius kaip rezistoriai, induktoriai ir kondensatoriai) kaip apkrovą:
1. Principas: standartinis energijos skaitiklis ir bandomasis energijos skaitiklis yra nuosekliai sujungti į tą pačią faktinės apkrovos grandinę, todėl jie gali veikti esant tokiai pačiai įtampai ir srovei. Tada palyginami jų rodmenų skirtumai.
2. Taikymo scenarijai: pirmiausia naudojamas paprastam-patikrinti vietoje, senesnio indukcinio-tipo energijos skaitiklių testavimui arba mažose laboratorijose, kuriose trūksta didelio-tikslumo programuojamų maitinimo šaltinių.
Virtualios apkrovos tikrinimo metodas
Tai yra pagrindinis šiuolaikinių elektros skaitiklių tikrinimo metodas, ypač elektroniniams ir nuolatinės srovės elektros skaitikliams:
1. Principas: Naudojant programuojamą maitinimo šaltinį, įtampa ir srovė tiekiama nepriklausomai. Įtampos ir srovės kilpos yra fiziškai atskirtos (įtampos kilpa turi itin mažą srovę, o srovės kilpa – itin žemą). Tikslios elektroninės grandinės imituoja įvairias veikimo sąlygas, reikalingas normaliam elektros skaitiklio veikimui (pvz., skirtingus galios koeficientus ir skirtingus srovės santykius).
2. Taikymo scenarijai: beveik visas laboratorijos-veiksmingumo patikrinimas, gamyklos patikra ir didelio-tikslumo-kalibravimas vietoje.
Išsamus-dviejų patvirtinimo metodų pranašumų ir trūkumų palyginimas
Siekiant aiškaus palyginimo, buvo sudaryta tokia lentelė:
| Palyginimo matmenys | Tikrasis-apkrovos kalibravimo metodas | Virtualus{0}}apkrovos kalibravimo metodas |
|---|---|---|
| Energijos suvartojimas | Itin aukštai. Elektros energiją reikia paversti šilumine arba mechanine energija, kuri{1}}naudoja daug energijos ir sukelia daug šilumos. | Itin žemas. Naudoja tik nedidelę paties įrenginio galią,-efektyviai ir ekologiškai{2}}. |
| Įrangos dydis | Tūrinis ir sunkus. Didelė srovė reikalauja didžiulio apkrovos banko (panašaus į milžinišką elektrinę krosnį). | Kompaktiškas ir lengvas. Jį sudaro daugiausia elektroniniai komponentai, kuriuos lengva padaryti nešiojamuoju pavidalu. |
| Testo tikslumas | Santykinai žemas. Labai veikia apkrovos komponentų senėjimas ir temperatūros poslinkis, sunku reguliuoti. | Itin aukštai. Pasiekiamas 0,05 % arba didesnis tikslumas, esant geram tiesiškumui. |
| Diapazono aprėptis | Ribotas. Sunku tiksliai imituoti mažas sroves (pvz., paleidimo srovę) arba ekstremalias perkrovas. | Visas{0}}diapazonas. Lengvai apima visą diapazoną nuo paleidimo srovės (0,4% Ib) iki didžiausios srovės. |
| Saugumas | Santykinai žemas. Didelė šildymo ir trumpojo jungimo rizika esant stipriai srovei, o tai kelia pavojų saugai. | Palyginti aukštas. Izoliuotos valdymo ir maitinimo grandinės su pilnais apsaugos mechanizmais. |
Paaiškinti pagrindiniai pranašumai:
Kodėl virtualaus įkėlimo metodas yra tikslesnis?
Taikant tikrosios apkrovos metodą, jei srovės ritė turi pasipriešinimą, įvyks įtampos kritimas, dėl kurio pasikeis įtampa per įtampos ritę ir taip atsiras „papildomų klaidų“. Virtualios apkrovos metodu įtampos ir srovės kilpos yra nepriklausomos ir viena kitai netrukdo, todėl tokios papildomos paklaidos nėra, o matavimo rezultatai yra artimesni teorinei tikrajai reikšmei.
Kodėl virtualios apkrovos metodas gali išmatuoti megavatų{0}}lygio galią?
Virtualus apkrovos kalibravimo įrenginys (standartinis šaltinis) viduje naudoja didelės{0}}galios tranzistorius arba IGBT modulius, kad nuolatinės srovės maitinimą paverstų reikiama kintamosios srovės bangos forma arba tiesiogiai vykdytų tikslų nuolatinės srovės valdymą. Skirtingai nuo tikrosios apkrovos metodo, jam nereikia išsklaidyti 1 MW elektros energijos kaip šilumos; Vietoj to, naudodamas uždaros-kilpos valdymą, jis gali imituoti 1 MW elektrines charakteristikas tik su nedideliu elektros energijos kiekiu.
Santrauka
Grįžtant prie pradinio klausimo: ar visos elektros skaitiklių patikros yra pagrįstos faktine apkrova?
Ne. Išskyrus konkrečius paprastus patikrinimus vietoje ar senesnių skaitiklių bandymus, šiuolaikiniai elektros apskaitai (ypač aukštos-įtampos, didelės-srovės nuolatinės srovės įkrovimo skaitikliai) beveik 100 % naudoja virtualų apkrovos tikrinimo metodą.
Nors tikrasis apkrovos metodas yra „realus“, jį riboja energijos suvartojimas, dydis ir tikslumas, todėl jis palaipsniui buvo panaikintas arba naudojamas tik kaip pagalbinis metodas.
Virtualios apkrovos metodas naudoja pažangią elektroninę technologiją, kad būtų pasiektas „mažas variklis, traukiantis didelę apkrovą“, užtikrinantis nacionalinių metrologinių standartų tikslumą ir išspręstas energijos suvartojimo problema, susijusi su megavatų{0}}lygio pripūtimo krūvos patikra.
Kai kitą kartą pamatysite nedidelį elektros skaitiklį ant įkrovimo stotelės, žinokite, kad už jo slypi „ekstremalios įtampos testas“, kuris imituoja visas darbo sąlygas naudojant aukštųjų -technologinių elektroninę įrangą.