A villanyórák nagyon elterjedtek, de elgondolkozott már azon, hogyan tesztelik magát a mérőórák kalibrálásához használt "standard felszerelést"? Különösen az új energiájú járművek megawatt-szintű ultra-gyorstöltő állomásainak széles körben elterjedt kontextusában, hogyan végezhető el egy villanymérő teljes teljesítmény-kalibrálása, ha az 1000 kilowatt-órát fogyasztana mindössze egy óra alatt?
A villamosenergia-mérőket mindig tényleges terhelési körülmények között vizsgálják? A villamosenergia-mérés területén ügyesen alkalmazzuk a "virtuális terhelés" technológiát a probléma megoldására.
Minden villanyóra hitelesítést "valódi" terheléssel végzik?
Következtetés: Nem feltétlenül. Bár elvileg a villanyóra valós terheléssel történő meghajtása a legegyszerűbb vizsgálati módszer, a gyakorlatban, különösen nagy feszültséggel, nagy áramerősséggel vagy nagy pontosságú követelményekkel járó forgatókönyvek esetén, a „szimulált terhelési módszer” a főbb megközelítés.
A fenti UBS elektronikus megawattos gyors{0}}töltőállomás energiamérőjéhez (1000V/1000A), ha valós-terhelési tesztet végeznek:
• Teljesítmény:P=U*I=1000V * 1000A=1,000,000W=1MW
• Energiafogyasztás:Egy órán keresztül teljes terhelésen való működés valóban 1000 kilowatt{1}}órát fogyasztana, és hatalmas hűtőrendszerre lenne szükség.
Ez rendkívül gazdaságtalan, és nehezen kivitelezhető laboratóriumi vagy helyszíni kalibrációban. Ezért mind a váltakozó, mind az egyenáramú energiamérők esetében a „fantomterhelés-tesztelési módszer” (más néven „standard mérőmódszer” vagy „áramforrás-módszer”) a nagy{1}}teljesítményű kalibrálás alapvető technikája.
Valós terhelési tesztelés vs. szimulált terhelési tesztelés: Mik a különbségek?
A két módszer összehasonlítható a "valami méréssel":
• Valódi terhelési teszt:Ez egyenértékű azzal, mintha egy ismert tömegű szabványos súlyt (valós fizikai terhelés) helyeznénk a mérlegre (villanyóra), hogy megnézzük, a mérleg pontos-e.
• Virtuális terhelési teszt:Ez egyenértékű a "hamis" terhelési jel szimulálásával egy áramkörön keresztül, amely azt mondja a villamosenergia-mérőnek, hogy "jelenleg áramot fogyasztanak", de a valóságban valójában nem fogyasztanak annyi áramot.
Valódi terhelés ellenőrzési módszer
Ez a módszer tényleges fizikai összetevőket (például ellenállásokat, induktorokat és kondenzátorokat) használ terhelésként:
• Alapelv:A szabványos energiamérő és a vizsgált mérő ugyanabban a tényleges terhelési áramkörben sorba van kötve, lehetővé téve, hogy azonos feszültség és áram mellett működjenek. Ezután összehasonlítják a leolvasott értékek különbségét.
• Alkalmazási forgatókönyvek:Elsősorban egyszerű helyszíni ellenőrzésre, -helyszíni ellenőrzésre, régebbi indukciós-típusú energiamérők tesztelésére vagy kis laboratóriumokban használatos nagy-precíziós programozható tápegységek nélkül.
Virtuális terhelés-ellenőrzési módszer
Ez a fő módszer a modern energiamérő-ellenőrzéshez, különösen az elektronikus és egyenáramú energiamérők esetében:
• Alapelv:Programozható áramforrást használnak a feszültség és az áram önálló biztosítására. A feszültségkör és az áramkör fizikailag el van választva (a feszültségáramkör nagyon alacsony, az áramkör pedig nagyon alacsony feszültségű). A precíz elektronikus áramkörök szimulálják az energiamérő normál működéséhez szükséges különféle működési feltételeket (például különböző teljesítménytényezőket és különböző áramarányokat).
• Alkalmazási forgatókönyvek:Szinte az összes laboratóriumi teljes körű-teljesítmény-ellenőrzés, gyári ellenőrzés és nagy-pontosságú helyszíni-kalibráció.
A két vizsgálati módszer összehasonlítása
| Összehasonlítási dimenzió | Tényleges terhelési kalibrációs módszer | Virtuális terhelési kalibrációs módszer |
|---|---|---|
| Energiafogyasztás | Rendkívül magas. Az elektromos energiát hővé és mechanikai energiává kell alakítani, ami energiaigényes- és súlyos hőtermelést okoz. | Rendkívül alacsony. Magának a berendezésnek csak csekély energiáját fogyasztja, energiatakarékos-és környezetbarát. |
| Berendezés térfogata | Terjedelmes és nehéz. A nagy áramok hatalmas terhelési dobozokat igényelnek (hasonlóan az óriási elektromos kemencékhez). | Kompakt és könnyű. Főleg elektronikus alkatrészekből áll, könnyen hordozhatóvá tehető. |
| Tesztelés pontossága | Viszonylag alacsony. Nagymértékben befolyásolja a terhelési alkatrészek öregedése és a hőmérséklet-eltolódás, nehezen állítható. | Rendkívül magas. Jó linearitással elérheti a 0,05%-os vagy nagyobb pontosságot. |
| Tartomány lefedettsége | Korlátozott. Nehéz pontosan szimulálni a kis áramokat (pl. indítóáram) vagy az extrém túlterheléseket. | Teljes választék. Könnyen lefedi a teljes tartományt az indítóáramtól (0,4%Ib) a maximális áramig. |
| Biztonság | Viszonylag alacsony. Erős áramtermelés és rövidzárlati-kockázatok állnak fenn, amelyek potenciális biztonsági kockázatokkal járnak. | Viszonylag magas. A vezérlőáramkör és a tápáramkör le van választva, teljes védelmi mechanizmussal. |
1.Miért kínál nagyobb pontosságot a virtuális betöltési módszer?
A valós terhelési módszernél, ha az áramtekercsnek ellenállása van, feszültségesés következik be, ami változást okoz a feszültségtekercs feszültségében, és így "további hibákat" okoz. A virtuális terhelési módszerben a feszültségkör és az áramkör független és nem zavarja egymást, így nincs ilyen többlethiba, a mérési eredmények pedig közelebb állnak az elméleti valós értékhez.
2. Miért képes a virtuális terhelési módszer megawatt-szintű teljesítmény mérésére?
A virtuális terhelés-kalibráló eszköz (standard forrás) nagy{0}}teljesítményű tranzisztorokat vagy IGBT-modulokat használ belsőleg az egyenáram szükséges váltakozó áramú hullámformává alakításához, vagy közvetlen egyenáramú precíziós vezérlés végrehajtásához. A valós terhelési módszertől eltérően nem kell 1 MW elektromos energiát hőként disszipálnia; ehelyett a zárt-hurkú vezérlésen keresztül 1 MW elektromos karakterisztikáját képes szimulálni csak kis mennyiségű energiával.
Összegzés
Térjünk vissza a kezdeti kérdéshez: A villanyórákat mindig tényleges terhelési körülmények között tesztelik?
Nem. A speciális helyszíni,-egyszerűsített ellenőrzések vagy a régebbi fogyasztásmérők tesztelése kivételével a modern villamosenergia-mérés (különösen a nagy-feszültségű, nagy-áramú egyenáramú gyorstöltők esetében) csaknem 100%-ban a szimulált terhelésvizsgálati módszert használja.
Bár a tényleges terhelési módszer "realisztikus", fokozatosan megszüntették, vagy csak segédmódszerként használják az energiafogyasztás, a méret és a pontosság korlátai miatt.
A szimulált terhelési módszer fejlett elektronikus technológiát használ a „nagy terhelést kezelő kis berendezések” eléréséhez, biztosítva a nemzeti metrológiai szabványok pontosságát, miközben megoldja a megawatt{0}}szintű gyorstöltő állomások tesztelésének energiafogyasztási problémáját.
Amikor legközelebb meglátja azt a kis villanymérőt egy töltőállomáson, ne feledje, hogy mögötte egy „극한 nyomásteszt” rejlik, amely minden működési körülményt lefed, csúcstechnológiás elektronikus berendezésekkel szimulálva.
