Đồng hồ đo điện là thiết bị phổ biến nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi "thiết bị tiêu chuẩn" dùng để hiệu chỉnh chúng trải qua quá trình "kiểm tra"- như thế nào chưa? Đặc biệt với việc áp dụng rộng rãi các trạm tăng áp mức megawatt{1}}cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới, làm thế nào có thể đạt được-hiệu chỉnh toàn bộ công suất của đồng hồ đo điện, tiêu thụ 1000 kilowatt-giờ mỗi giờ?
Việc hiệu chuẩn đồng hồ điện có luôn được thực hiện dựa trên tải thực tế không? Trong lĩnh vực đo đếm điện năng, chúng tôi khéo léo ứng dụng công nghệ “tải ảo” để giải quyết vấn đề này.
Tất cả các lần hiệu chuẩn đồng hồ điện có được thực hiện với tải thực tế không?
Kết luận: Không nhất thiết.
Về nguyên tắc, điều khiển tải thực bằng đồng hồ đo điện là phương pháp thử nghiệm trực quan nhất, nhưng trên thực tế, đặc biệt trong các tình huống có yêu cầu điện áp cao, dòng điện cao hoặc độ chính xác cao, "phương pháp tải ảo" là phương pháp chủ đạo.
Đối với đồng hồ đo điện cọc sạc nhanh megawatt của UBS Electronics (1000V/1000A) được đề cập ở trên, nếu thực hiện hiệu chỉnh tải thực tế:
- Công suất: P=U*I=1000V*1000A=1,000.000W=1MW
-
Tiêu thụ năng lượng: Chạy full tải trong 1 giờ quả thực tiêu tốn 1000 kWh điện và cần hệ thống làm mát lớn.
Điều này cực kỳ không kinh tế và khó thực hiện trong phòng thí nghiệm hoặc hiệu chuẩn hiện trường. Do đó, đối với cả đồng hồ đo điện AC và DC, "phương pháp xác minh tải ảo" (còn được gọi là "phương pháp đồng hồ đo tiêu chuẩn" hoặc "phương pháp cung cấp điện") là phương tiện cốt lõi để giải quyết vấn đề xác minh nguồn điện-cao.
Kiểm tra tải thực và kiểm tra tải ảo: Sự khác biệt là gì?
Hai phương pháp này có thể được so sánh với việc "tự cân":
- Real Load Test: Việc này tương đương với việc dùng một quả cân chuẩn có trọng lượng đã biết (tải trọng vật lý thực tế) để ấn lên cân (đồng hồ đo điện) để xem cân có chính xác hay không.
- Kiểm tra tải ảo: Điều này tương đương với việc mô phỏng tín hiệu tải "giả" thông qua mạch điện, báo cho đồng hồ điện biết rằng "hiện tại điện đang được tiêu thụ", nhưng trên thực tế, lượng điện tiêu thụ không nhiều đến vậy.
Phương pháp xác minh tải thực tế
Phương pháp này sử dụng các thành phần vật lý thực tế (chẳng hạn như điện trở, cuộn cảm và tụ điện) làm tải:
1. Nguyên tắc: Đồng hồ đo năng lượng tiêu chuẩn và đồng hồ đo năng lượng được thử nghiệm được mắc nối tiếp trong cùng một mạch tải thực tế, cho phép chúng hoạt động dưới cùng một điện áp và dòng điện. Sự khác biệt trong bài đọc của họ sau đó được so sánh.
2. Kịch bản ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng để xác minh-đơn giản tại chỗ, thử nghiệm các máy đo năng lượng loại cảm ứng-cũ hoặc trong các phòng thí nghiệm nhỏ thiếu nguồn cung cấp năng lượng có thể lập trình có độ chính xác-cao.
Phương pháp xác minh tải ảo
Đây là phương pháp chủ đạo để kiểm định công tơ điện hiện đại, đặc biệt là công tơ điện tử và công tơ điện một chiều:
1. Nguyên tắc: Sử dụng nguồn điện có thể lập trình, điện áp và dòng điện được cung cấp độc lập. Vòng điện áp và dòng điện tách biệt về mặt vật lý (vòng điện áp có dòng điện cực thấp và vòng dòng điện có điện áp cực thấp). Các mạch điện tử chính xác mô phỏng các điều kiện hoạt động khác nhau cần thiết cho hoạt động bình thường của đồng hồ đo điện (chẳng hạn như các hệ số công suất khác nhau và các tỷ số dòng điện khác nhau).
2. Các kịch bản ứng dụng: Hầu hết tất cả các hoạt động xác minh hiệu suất-toàn diện trong phòng thí nghiệm, kiểm tra tại nhà máy và hiệu chuẩn-có độ chính xác cao tại-tại cơ sở.
-So sánh chuyên sâu về ưu điểm và nhược điểm của hai phương pháp xác minh
Để so sánh rõ ràng, bảng sau đã được tổng hợp:
| Thứ nguyên so sánh | Phương pháp hiệu chỉnh tải thực- | Phương pháp hiệu chỉnh tải ảo- |
|---|---|---|
| Tiêu thụ năng lượng | Cực kỳ cao. Yêu cầu chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt hoặc cơ năng, tiêu tốn nhiều điện năng- và gây ra sự sinh nhiệt nghiêm trọng. | Cực kỳ thấp. Chỉ tiêu thụ lượng điện năng rất nhỏ của chính thiết bị,-tiết kiệm năng lượng và{2}}thân thiện với môi trường. |
| Kích thước thiết bị | Cồng kềnh và nặng nề. Dòng điện cao đòi hỏi một tải trọng lớn (tương tự như một lò điện khổng lồ). | Nhỏ gọn và nhẹ. Được cấu tạo chủ yếu từ các linh kiện điện tử, dễ dàng chế tạo thành dạng cầm tay. |
| Kiểm tra độ chính xác | Tương đối thấp. Bị ảnh hưởng lớn bởi sự lão hóa của thành phần tải và độ lệch nhiệt độ, khó điều chỉnh. | Cực kỳ cao. Độ chính xác có thể đạt được từ 0,05% trở lên với độ tuyến tính tốt. |
| Phạm vi phủ sóng | Giới hạn. Khó mô phỏng chính xác dòng điện nhỏ (ví dụ dòng khởi động) hoặc quá tải cực độ. | Đầy đủ{0}}phạm vi. Dễ dàng bao phủ toàn bộ phạm vi từ dòng khởi động (0,4% Ib) đến dòng tối đa. |
| Sự an toàn | Tương đối thấp. Nguy cơ nóng lên và đoản mạch cao khi có dòng điện cao, gây nguy hiểm về an toàn. | Tương đối cao. Mạch điều khiển và nguồn cách ly với cơ chế bảo vệ hoàn chỉnh. |
Ưu điểm cốt lõi được giải thích:
Tại sao phương pháp tải ảo chính xác hơn?
Trong phương pháp tải thực, nếu cuộn dây dòng điện có điện trở thì hiện tượng sụt áp sẽ xảy ra, gây ra sự thay đổi điện áp trên cuộn dây điện áp, do đó gây ra "các lỗi bổ sung". Trong phương pháp tải ảo, các vòng điện áp và dòng điện độc lập và không giao thoa với nhau, do đó không có sai số bổ sung như vậy và kết quả đo gần với giá trị thực theo lý thuyết hơn.
Tại sao phương pháp tải ảo có thể đo công suất ở mức megawatt?
Thiết bị hiệu chỉnh tải ảo (nguồn tiêu chuẩn) sử dụng bên trong các bóng bán dẫn công suất cao-hoặc mô-đun IGBT để chuyển đổi nguồn DC thành dạng sóng AC cần thiết hoặc trực tiếp thực hiện điều khiển DC chính xác. Không giống như phương pháp tải thực, nó không cần tiêu tán 1MW năng lượng điện dưới dạng nhiệt; thay vào đó, thông qua điều khiển-vòng kín, nó có thể mô phỏng các đặc tính điện của 1MW chỉ với một lượng nhỏ năng lượng điện.
Bản tóm tắt
Quay lại câu hỏi ban đầu: Có phải tất cả việc xác minh công tơ điện đều dựa trên phụ tải thực tế?
Không. Ngoại trừ việc xác minh hoặc thử nghiệm đơn giản tại chỗ-cụ thể trên các công tơ điện cũ, công tơ đo điện hiện đại (đặc biệt là công tơ điện áp cao-, dòng điện DC tăng áp-cao) gần như 100% sử dụng phương pháp xác minh tải ảo.
Mặc dù phương pháp tải thực tế là "thực tế", nhưng nó bị giới hạn bởi mức tiêu thụ năng lượng, kích thước và độ chính xác và đã dần bị loại bỏ hoặc chỉ được sử dụng như một phương pháp phụ trợ.
Phương pháp tải ảo sử dụng công nghệ điện tử tiên tiến để đạt được "động cơ nhỏ kéo tải lớn", đảm bảo tính chính xác của tiêu chuẩn đo lường quốc gia đồng thời giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng khi xác minh cột tăng áp mức megawatt.
Lần tới khi bạn nhìn thấy đồng hồ điện nhỏ đó trên trạm sạc, hãy biết rằng đằng sau nó là một "bài kiểm tra cực kỳ căng thẳng" mô phỏng tất cả các điều kiện vận hành bằng cách sử dụng thiết bị điện tử công nghệ cao-.