Elektriarvestid on tavalised, kuid kas olete kunagi mõelnud, kuidas nende kalibreerimiseks kasutatud "standardvarustus" läbib "kontrolli"{0}}? Kuidas on võimalik saavutada elektriarvesti täisvõimsuse kalibreerimine, mis tarbib 1000 kilovatt-tundi?
Kas elektriarvestite kalibreerimine toimub alati tegeliku koormuse alusel? Elektriarvestuse valdkonnas kasutame selle probleemi lahendamiseks nutikalt "virtuaalkoormuse" tehnoloogiat.
Kas kõik elektriarvestite kalibreerimised tehakse reaalse koormusega?
Järeldus: mitte tingimata.
Kui põhimõtteliselt on elektriarvestiga reaalse koormuse juhtimine kõige intuitiivsem testimismeetod, siis praktikas, eriti kõrge pinge, suure voolutugevuse või kõrge täpsuse nõuetega stsenaariumide puhul, on "virtuaalse koormuse meetod" peavoolu lähenemisviis.
Eespool mainitud UBS Electronics megavatise välklaadimise elektriarvesti (1000V/1000A) puhul, kui teostatakse tegelik koormuse kalibreerimine:
- Võimsus: P=U*I=1000V*1000A=1, 000 000 W=1MW
-
Energiatarve: 1 tund täiskoormusel töötamine tarbib tõepoolest 1000 kWh elektrit ja nõuab suurt jahutussüsteemi.
See on äärmiselt ebaökonoomne ja seda on raske laboris või välikalibreerimisel rakendada. Seetõttu on nii vahelduv- kui alalisvooluarvestite puhul "virtuaalse koormuse kontrollimise meetod" (tuntud ka kui "standardne arvesti meetod" või "toiteallika meetod") peamine vahend suure võimsuse kontrollimise probleemi lahendamiseks.
Reaalne koormustest vs virtuaalne koormustest: millised on erinevused?
Neid kahte meetodit võib võrrelda "enese kaalumisega":
- Tegeliku koormuse test: see on samaväärne teadaoleva kaaluga standardkaalu (tegelik füüsiline koormus) kasutamisega, et vajutada kaalule (elektriarvesti), et näha, kas kaal on täpne.
- Virtuaalne koormustest: see on samaväärne "võlts" koormussignaali simuleerimisega vooluringide kaudu, teatades elektriarvestile, et "praegu tarbitakse elektrit", kuid tegelikult ei kulutata nii palju elektrit.
Tegeliku koormuse kontrollimise meetod
See meetod kasutab koormusena tegelikke füüsilisi komponente (nagu takistid, induktiivpoolid ja kondensaatorid):
1. Põhimõte: standardne energiaarvesti ja testitav energiaarvesti on ühendatud järjestikku samasse tegelikku koormusahelasse, võimaldades neil töötada sama pinge ja voolu all. Seejärel võrreldakse nende näitude erinevusi.
2. Rakenduse stsenaariumid: kasutatakse peamiselt lihtsaks-kohapealseks kontrollimiseks, vanemat induktsioon-tüüpi energiaarvestite testimiseks või väikestes laborites, kus puuduvad-täpsed programmeeritavad toiteallikad.
Virtuaalse koormuse kontrollimise meetod
See on tänapäevaste elektriarvestite, eriti elektrooniliste ja alalisvoolu elektriarvestite kontrollimise põhimeetod:
1. Põhimõte: Programmeeritava toiteallika kasutamisel on pinge ja vool sõltumatult tagatud. Pinge- ja vooluahel on füüsiliselt eraldi (pingeahel on ülimadala vooluga ja vooluahelal ülimadala pingega). Täpsed elektroonilised ahelad simuleerivad erinevaid elektriarvesti normaalseks tööks vajalikke töötingimusi (näiteks erinevad võimsustegurid ja erinevad voolusuhted).
2. Rakenduse stsenaariumid: peaaegu kõik labori täieliku-jõudluse kontrollimine, tehase kontroll ja ülitäpne-kohapealne kalibreerimine.
Kahe kinnitusmeetodi eeliste ja puuduste põhjalik võrdlus-
Selgeks võrdluseks on koostatud järgmine tabel:
| Võrdlusmõõde | Tegelik-koormuse kalibreerimise meetod | Virtuaalne{0}}koormuse kalibreerimise meetod |
|---|---|---|
| Energiatarbimine | Äärmiselt kõrge. Nõuab elektrienergia muundamist soojus- või mehaaniliseks energiaks, mis on energiamahukas ja põhjustab tugevat soojuse teket. | Äärmiselt madal. Tarbib ainult seadme enda võimsust, -energiasäästlik ja keskkonnasõbralik. |
| Seadmete suurus | Mahukas ja raske. Suur vool nõuab tohutut koormuspanka (sarnaselt hiiglaslikule elektriahjule). | Kompaktne ja kerge. Koosneb peamiselt elektroonilistest komponentidest, mida on lihtne kaasaskantavaks muuta. |
| Testi täpsus | Suhteliselt madal. Koormuskomponentide vananemine ja temperatuuri kõikumine mõjutab suuresti, seda on raske reguleerida. | Äärmiselt kõrge. Hea lineaarsusega saavutatav täpsus 0,05% või suurem. |
| Vahemiku katvus | Piiratud. Raske on täpselt simuleerida väikeseid voolusid (nt käivitusvool) või äärmuslikke ülekoormusi. | Täielik-vahemik. Hõlmab hõlpsalt kogu vahemiku käivitusvoolust (0,4% Ib) kuni maksimaalse vooluni. |
| Ohutus | Suhteliselt madal. Kõrge vooluga kuumenemise ja lühiste oht, mis kujutab endast ohtu. | Suhteliselt kõrge. Isoleeritud juhtimis- ja toiteahelad koos täielike kaitsemehhanismidega. |
Selgitatud peamised eelised:
Miks on virtuaalse laadimise meetod täpsem?
Reaalse koormuse meetodil, kui voolumähisel on takistus, tekib pingelangus, mis põhjustab pingemuutuse pingemähises, põhjustades seega "täiendavaid vigu". Virtuaalse koormuse meetodil on pinge- ja vooluahelad sõltumatud ega sega üksteist, mistõttu sellist lisaviga ei teki ning mõõtmistulemused on teoreetilisele tõelisele väärtusele lähemal.
Miks saab virtuaalse laadimismeetodi abil mõõta megavati{0}}võimsust?
Virtuaalne koormuse kalibreerimisseade (standardallikas) kasutab sisemiselt suure-võimsusega transistore või IGBT-mooduleid, et muuta alalisvool vajalikuks vahelduvvoolu lainekujuks või teostada otse täpset alalisvoolu juhtimist. Erinevalt tegelikust koormusmeetodist ei pea see soojusena hajutama 1 MW elektrienergiat; selle asemel suudab see suletud-ahela juhtimise kaudu simuleerida 1 MW elektrilisi omadusi vaid väikese elektrienergia kogusega.
Kokkuvõte
Tulles tagasi esialgse küsimuse juurde: kas kõik elektriarvestite kontrollid põhinevad tegelikul koormusel?
Ei. Kui välja arvata konkreetsed lihtsad -kohapealsed kontrollid või vanemate arvestite testid, kasutavad tänapäevased elektriarvestused (eriti kõrge-pinge, kõrge voolu-alalisvoolu ülelaadimismõõturid) peaaegu 100% virtuaalse koormuse kontrollimise meetodit.
Kuigi tegelik laadimismeetod on "realistlik", on see piiratud energiatarbimise, suuruse ja täpsusega ning sellest on järk-järgult loobutud või seda kasutatakse ainult abimeetodina.
Virtuaalkoormuse meetod kasutab täiustatud elektroonilist tehnoloogiat, et saavutada "väike mootor, mis tõmbab suurt koormust", tagades riiklike metroloogiliste standardite täpsuse, lahendades samal ajal megavati{0}}ülelaadimisvaia kontrollimise energiatarbimise probleemi.
Järgmine kord, kui näete laadimisjaamas seda väikest elektriarvestit, teadke, et selle taga on "äärmuslik koormustest", mis simuleerib kõiki töötingimusi kõrgtehnoloogiliste elektroonikaseadmete abil.