عدادات الكهرباء شائعة جدًا، ولكن هل تساءلت يومًا كيف يتم اختبار "المعدات القياسية" المستخدمة لمعايرة هذه العدادات بنفسها؟ خاصة في سياق الاستخدام الواسع النطاق لمحطات الشحن السريع-المستوى الفائق-بالميجاوات لمركبات الطاقة الجديدة، كيف يمكن إجراء-معايرة الطاقة الكاملة لمقياس الكهرباء عندما يستهلك 1000 كيلووات-ساعة من الكهرباء في ساعة واحدة فقط؟
هل يتم دائمًا اختبار عدادات الكهرباء في ظل ظروف الحمل الفعلية؟ في مجال قياس الكهرباء، نستخدم بذكاء تقنية "الحمل الافتراضي" لحل هذه المشكلة.
هل يتم إجراء جميع عمليات التحقق من عدادات الكهرباء بحمل "حقيقي"؟
الخلاصة: ليس بالضرورة. على الرغم من أن تشغيل عداد الكهرباء بحمل حقيقي، من حيث المبدأ، هو طريقة الاختبار الأكثر وضوحًا، إلا أنه من الناحية العملية، خاصة في السيناريوهات التي تتضمن متطلبات الجهد العالي أو التيار العالي أو الدقة العالية، فإن "طريقة الحمل المحاكاة" هي النهج السائد.
بالنسبة لمقياس الطاقة الإلكتروني لمحطة الشحن السريع بالميغاواط -المذكور أعلاه من UBS (1000 فولت/1000 أمبير)، إذا تم إجراء اختبار الحمل- الحقيقي:
• قوة:ف=U*I=1000V * 1000A=1,000,000 واط=1 ميجاوات
• استهلاك الطاقة:إن التشغيل بحمولة كاملة لمدة ساعة واحدة سيستهلك بالفعل 1000 كيلووات-ساعة من الكهرباء ويتطلب نظام تبريد ضخم.
وهذا أمر غير اقتصادي للغاية ويصعب تنفيذه في المعايرة المختبرية أو الميدانية. ولذلك، بالنسبة لأجهزة قياس الطاقة التي تعمل بالتيار المتردد والتيار المستمر، فإن "طريقة اختبار الحمل الوهمي" (المعروفة أيضًا باسم "طريقة القياس القياسية" أو "طريقة مصدر الطاقة") هي التقنية الأساسية لمعايرة الطاقة العالية-.
اختبار الحمل الحقيقي مقابل اختبار الحمل المحاكى: ما الاختلافات؟
ويمكن تشبيه الطريقتين بـ "وزن الشيء":
• اختبار الحمل الحقيقي:وهذا يعادل وضع وزن قياسي للكتلة المعروفة (حمل مادي حقيقي) على الميزان (عداد الكهرباء) لمعرفة ما إذا كان الميزان دقيقًا.
• اختبار الحمل الافتراضي:وهذا يعادل محاكاة إشارة حمل "وهمية" من خلال دائرة، تخبر عداد الكهرباء أن "الكهرباء يتم استهلاكها حاليًا"، ولكن في الواقع، لا يتم استهلاك الكثير من الكهرباء فعليًا.
طريقة التحقق من التحميل الحقيقي
تستخدم هذه الطريقة المكونات المادية الفعلية (مثل المقاومات والمحاثات والمكثفات) كالحمل:
• مبدأ:يتم توصيل عداد الطاقة القياسي والمقياس قيد الاختبار على التوالي في نفس دائرة الحمل الفعلية، مما يسمح لهما بالعمل تحت نفس الجهد والتيار. ثم تتم مقارنة الفرق في قراءاتهم.
• سيناريوهات التطبيق:يتم استخدامه بشكل أساسي للتحقق البسيط في الموقع-، أو اختبار أجهزة قياس الطاقة القديمة من النوع-الحثي، أو في المعامل الصغيرة التي لا تحتوي على مصادر طاقة -عالية الدقة وقابلة للبرمجة.
طريقة التحقق من التحميل الظاهري
هذه هي الطريقة السائدة للتحقق من عدادات الطاقة الحديثة، خاصة عدادات الطاقة الإلكترونية وعدادات الطاقة DC:
• مبدأ:يتم استخدام مصدر طاقة قابل للبرمجة لتوفير الجهد والتيار بشكل مستقل. يتم فصل دائرة الجهد عن دائرة التيار فعليًا (دائرة الجهد بها تيار منخفض جدًا، والدائرة الحالية بها جهد منخفض جدًا). تحاكي الدوائر الإلكترونية الدقيقة ظروف التشغيل المختلفة المطلوبة للتشغيل العادي لمقياس الطاقة (مثل عوامل الطاقة المختلفة ونسب التيار المختلفة).
• سيناريوهات التطبيق:يتم التحقق من أداء جميع المختبرات تقريبًا-وفحص المصنع و-الدقة العالية في-معايرة الموقع.
مقارنة بين طريقتي الاختبار
| البعد المقارنة | طريقة معايرة الحمل الفعلي | طريقة معايرة الحمل الظاهري |
|---|---|---|
| استهلاك الطاقة | عالية للغاية. يتطلب تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وميكانيكية، وهو ما يستهلك-طاقة ويتسبب في توليد حرارة شديدة. | منخفضة للغاية. لا يستهلك سوى قدر ضئيل من طاقة الجهاز نفسه، وهو ما يوفر الطاقة- كما أنه صديق للبيئة. |
| حجم المعدات | ضخمة وثقيلة. تتطلب التيارات الكبيرة صناديق أحمال ضخمة (على غرار الأفران الكهربائية العملاقة). | مدمجة وخفيفة الوزن. تتكون بشكل أساسي من مكونات إلكترونية، سهلة الحمل. |
| دقة الاختبار | منخفضة نسبيا. يتأثر بشكل كبير بشيخوخة مكونات الحمل وانحراف درجة الحرارة، مما يصعب ضبطه. | عالية للغاية. يمكن أن تصل إلى 0.05% أو دقة أعلى مع خطية جيدة. |
| تغطية النطاق | محدود. من الصعب محاكاة التيارات الصغيرة بدقة (على سبيل المثال، تيار البداية) أو الأحمال الزائدة الشديدة. | مجموعة كاملة. يمكن بسهولة تغطية النطاق بأكمله من تيار البدء (0.4%Ib) إلى الحد الأقصى للتيار. |
| أمان | منخفضة نسبيا. توجد مخاطر تتعلق بتوليد الحرارة بتيار عالٍ-وقصر الدائرة الكهربائية، مع وجود مخاطر محتملة على السلامة. | عالية نسبيا. دائرة التحكم ودائرة الطاقة معزولتان، مع آليات حماية كاملة. |
1. لماذا توفر طريقة التحميل الافتراضي دقة أعلى؟
في طريقة التحميل الحقيقي، إذا كان لملف التيار مقاومة، سيحدث انخفاض في الجهد، مما يتسبب في تغيير الجهد عبر ملف الجهد، وبالتالي إدخال "أخطاء إضافية". في طريقة الحمل الافتراضي، تكون دائرة الجهد ودائرة التيار مستقلتين ولا تتداخلان مع بعضهما البعض، لذلك لا يوجد مثل هذا الخطأ الإضافي، وتكون نتائج القياس أقرب إلى القيمة الحقيقية النظرية.
2.لماذا يمكن لطريقة التحميل الافتراضي قياس مستوى الطاقة بالميجاواط-؟
يستخدم جهاز معايرة الحمل الافتراضي (المصدر القياسي) -ترانزستورات عالية الطاقة أو وحدات IGBT داخليًا لعكس طاقة التيار المستمر إلى شكل موجة التيار المتردد المطلوب، أو لإجراء تحكم دقيق مباشر في التيار المستمر. وعلى عكس طريقة التحميل الحقيقي، فهي لا تحتاج إلى تبديد 1 ميغاواط من الطاقة الكهربائية على شكل حرارة؛ بدلاً من ذلك، من خلال التحكم في الحلقة-المغلقة، يمكن محاكاة الخصائص الكهربائية لـ 1 ميجاوات بكمية صغيرة فقط من الطاقة.
ملخص
لنعد إلى السؤال الأولي: هل يتم دائمًا اختبار عدادات الكهرباء تحت ظروف الحمل الفعلي؟
لا. باستثناء عمليات الفحص المبسطة المحددة في الموقع أو اختبار العدادات القديمة، فإن أجهزة قياس الكهرباء الحديثة (خاصة أجهزة الشحن السريعة ذات الجهد العالي-والجهد العالي-التيار المستمر) تستخدم بنسبة 100% تقريبًا طريقة اختبار الحمل المحاكية.
على الرغم من أن طريقة التحميل الفعلية "واقعية"، فقد تم التخلص منها تدريجيًا أو يتم استخدامها فقط كطريقة مساعدة بسبب القيود في استهلاك الطاقة والحجم والدقة.
تستخدم طريقة محاكاة التحميل تقنية إلكترونية متقدمة لتحقيق "تعامل المعدات الصغيرة مع الأحمال الكبيرة"، مما يضمن دقة معايير القياس الوطنية مع حل مشكلة استهلاك الطاقة لاختبار محطات الشحن السريع بمستوى-الميجاواط.
في المرة القادمة التي ترى فيها عداد كهرباء صغيرًا في محطة شحن، تذكر أنه يوجد خلفه "اختبار ضغط 극한" يغطي جميع ظروف التشغيل، ويتم محاكاته بواسطة-معدات إلكترونية عالية التقنية.
