มิเตอร์ไฟฟ้าเป็นเรื่องปกติ แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่า "อุปกรณ์มาตรฐาน" ที่ใช้ในการสอบเทียบต้องผ่านการ "ตรวจสอบ"- อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้งานสถานีซูเปอร์ชาร์จเจอร์ระดับเมกะวัตต์-อย่างกว้างขวางสำหรับยานพาหนะพลังงานใหม่ จะสามารถบรรลุ-การสอบเทียบกำลังของมิเตอร์ไฟฟ้าโดยสมบูรณ์ ซึ่งกินไฟ 1,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อชั่วโมงได้อย่างไร
การสอบเทียบมิเตอร์ไฟฟ้าจะดำเนินการตามโหลดจริงเสมอหรือไม่ ในด้านการวัดค่าไฟฟ้า เราใช้เทคโนโลยี "โหลดเสมือน" อย่างชาญฉลาดเพื่อแก้ไขปัญหานี้
การสอบเทียบมิเตอร์ไฟฟ้าทั้งหมดมีโหลดจริงหรือไม่
สรุป: ไม่จำเป็น
โดยหลักการแล้ว การขับโหลดจริงด้วยมิเตอร์ไฟฟ้าเป็นวิธีการทดสอบที่ใช้งานง่ายที่สุด ในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าสูง หรือมีความแม่นยำสูง "วิธีโหลดเสมือน" ถือเป็นแนวทางหลัก
สำหรับมิเตอร์ไฟฟ้าแบบกองชาร์จแบบแฟลชเมกะวัตต์ของ UBS Electronics (1000V/1000A) ที่กล่าวถึงข้างต้น หากทำการสอบเทียบโหลดจริง:
- กำลังไฟฟ้า: P=U*I=1000V*1000A=1,000,000W=1MW
-
การใช้พลังงาน: การทำงานเต็มโหลดเป็นเวลา 1 ชั่วโมงต้องใช้ไฟฟ้าถึง 1,000 kWh และต้องใช้ระบบทำความเย็นขนาดใหญ่
ซึ่งไม่ประหยัดอย่างยิ่งและยากต่อการนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการหรือการสอบเทียบภาคสนาม ดังนั้น สำหรับมิเตอร์วัดกำลังทั้ง AC และ DC "วิธีการตรวจสอบโหลดเสมือน" (หรือที่เรียกว่า "วิธีการวัดมาตรฐาน" หรือ "วิธีการจ่ายไฟ") จึงเป็นแนวทางหลักในการแก้ปัญหาการตรวจสอบ-กำลังไฟสูง
การทดสอบโหลดจริงกับการทดสอบโหลดเสมือน: อะไรคือความแตกต่าง?
ทั้งสองวิธีสามารถเปรียบเทียบได้กับการ "ชั่งน้ำหนักตัวเอง":
- การทดสอบการรับน้ำหนักจริง: เทียบเท่ากับการใช้น้ำหนักมาตรฐานของน้ำหนักที่ทราบ (ภาระทางกายภาพจริง) กดบนเครื่องชั่ง (มิเตอร์ไฟฟ้า) เพื่อดูว่าเครื่องชั่งแม่นยำหรือไม่
- การทดสอบโหลดเสมือน: เทียบเท่ากับการจำลองสัญญาณโหลด "ปลอม" ผ่านวงจร โดยบอกมิเตอร์ไฟฟ้าว่า "กำลังใช้ไฟฟ้า" แต่ในความเป็นจริง มีการใช้ไฟฟ้าไม่มากนัก
วิธีการตรวจสอบโหลดจริง
วิธีนี้ใช้ส่วนประกอบทางกายภาพจริง (เช่น ตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุ) เป็นโหลด:
1. หลักการ: มิเตอร์วัดพลังงานมาตรฐานและเครื่องวัดพลังงานที่ทดสอบเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมในวงจรโหลดจริงเดียวกัน เพื่อให้ทำงานภายใต้แรงดันและกระแสเดียวกัน จากนั้นจึงเปรียบเทียบความแตกต่างในการอ่าน
2. สถานการณ์การใช้งาน: โดยหลักแล้วใช้สำหรับการตรวจสอบ-ไซต์แบบง่ายๆ การทดสอบมิเตอร์วัดพลังงานแบบเหนี่ยวนำ-แบบเก่า หรือในห้องปฏิบัติการขนาดเล็กที่ไม่มีแหล่งจ่ายพลังงานที่ตั้งโปรแกรมได้สูง-ที่มีความแม่นยำสูง
วิธีการตรวจสอบโหลดเสมือน
นี่เป็นวิธีการหลักในการตรวจสอบมิเตอร์ไฟฟ้าสมัยใหม่ โดยเฉพาะมิเตอร์ไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้ากระแสตรง:
1. หลักการ: การใช้แหล่งพลังงานที่ตั้งโปรแกรมได้ แรงดันและกระแสจะถูกจัดเตรียมโดยอิสระ วงจรแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าแยกจากกันทางกายภาพ (วงจรแรงดันไฟฟ้ามีกระแสไฟต่ำมาก และวงจรกระแสไฟฟ้ามีแรงดันไฟฟ้าต่ำมาก) วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำจะจำลองสภาวะการทำงานต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของมิเตอร์ไฟฟ้า (เช่น ตัวประกอบกำลังและอัตราส่วนกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน)
2. สถานการณ์การใช้งาน: ห้องปฏิบัติการเกือบทั้งหมด-มีการตรวจสอบประสิทธิภาพ การตรวจสอบโรงงาน และ-ความแม่นยำสูงใน-การสอบเทียบไซต์
เจาะลึก-การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของวิธีการตรวจสอบทั้งสองวิธี
เพื่อการเปรียบเทียบที่ชัดเจนจึงได้รวบรวมตารางต่อไปนี้:
| มิติการเปรียบเทียบ | วิธีการสอบเทียบโหลดจริง- | วิธีการสอบเทียบโหลดเสมือน- |
|---|---|---|
| การใช้พลังงาน | สูงมาก. จำเป็นต้องแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานกล ซึ่งเป็นพลังงาน-เข้มข้นและทำให้เกิดความร้อนอย่างรุนแรง | ต่ำมาก. ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยจากตัวอุปกรณ์เอง ประหยัดพลังงาน-และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม- |
| ขนาดอุปกรณ์ | เทอะทะและหนัก. กระแสไฟสูงต้องใช้แบตเตอรีขนาดใหญ่ (คล้ายกับเตาไฟฟ้าขนาดยักษ์) | กะทัดรัดและน้ำหนักเบา ประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เป็นหลัก ทำให้ง่ายต่อการพกพา |
| ทดสอบความแม่นยำ | ค่อนข้างต่ำ. ได้รับผลกระทบอย่างมากจากอายุของส่วนประกอบโหลดและการเคลื่อนตัวของอุณหภูมิ ซึ่งยากต่อการปรับ | สูงมาก. ความแม่นยำที่ทำได้ 0.05% หรือสูงกว่าพร้อมความเป็นเส้นตรงที่ดี |
| ครอบคลุมช่วง | จำกัด. ยากที่จะจำลองกระแสขนาดเล็ก (เช่น กระแสเริ่มต้น) หรือการโอเวอร์โหลดที่รุนแรงอย่างแม่นยำ | เต็มรูปแบบ- ครอบคลุมช่วงทั้งหมดตั้งแต่กระแสเริ่มต้น (0.4% Ib) ไปจนถึงกระแสสูงสุดได้อย่างง่ายดาย |
| ความปลอดภัย | ค่อนข้างต่ำ. มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความร้อนและการลัดวงจรภายใต้กระแสไฟสูง ทำให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย | ค่อนข้างสูง. แยกการควบคุมและวงจรไฟฟ้าพร้อมกลไกการป้องกันที่สมบูรณ์ |
อธิบายข้อดีหลัก:
เหตุใดวิธีการโหลดเสมือนจึงมีความแม่นยำมากกว่า
ในวิธีโหลดจริง หากขดลวดกระแสไฟฟ้ามีความต้านทาน แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมจะเกิดขึ้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าคร่อมขดลวดแรงดันไฟฟ้า ทำให้เกิด "ข้อผิดพลาดเพิ่มเติม" ในวิธีการโหลดเสมือน แรงดันและกระแสจะเป็นอิสระต่อกันและไม่รบกวนซึ่งกันและกัน ดังนั้นจึงไม่มีข้อผิดพลาดเพิ่มเติม และผลการวัดจะใกล้เคียงกับค่าจริงทางทฤษฎีมากขึ้น
เหตุใดวิธีการโหลดเสมือนจึงสามารถวัดระดับพลังงานเมกะวัตต์-ได้
อุปกรณ์สอบเทียบโหลดเสมือน (แหล่งมาตรฐาน) ใช้ทรานซิสเตอร์กำลังสูง-หรือโมดูล IGBT ภายในเพื่อแปลงพลังงาน DC เป็นรูปแบบคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับที่ต้องการ หรือดำเนินการควบคุม DC ที่แม่นยำโดยตรง ต่างจากวิธีการโหลดจริงตรงที่ไม่จำเป็นต้องกระจายพลังงานไฟฟ้า 1MW ไปเป็นความร้อน แทนที่จะใช้การควบคุมแบบวงปิด- ก็สามารถจำลองลักษณะทางไฟฟ้าของ 1MW ด้วยพลังงานไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยได้
สรุป
กลับมาที่คำถามแรก: การตรวจสอบมิเตอร์ไฟฟ้าทั้งหมดขึ้นอยู่กับปริมาณไฟฟ้าจริงหรือไม่
ไม่ ยกเว้นการตรวจสอบหรือการทดสอบไซต์แบบง่ายๆ บน-มิเตอร์แบบเก่า การวัดค่าไฟฟ้าสมัยใหม่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง-มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง สูง-กระแสตรง) เกือบ 100% ใช้วิธีการตรวจสอบโหลดเสมือน
แม้ว่าวิธีการโหลดจริงจะ "สมจริง" แต่ก็ถูกจำกัดด้วยการใช้พลังงาน ขนาด และความแม่นยำ และจะค่อยๆ ยุติลงหรือใช้เป็นวิธีการเสริมเท่านั้น
วิธีการโหลดเสมือนใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงเพื่อให้ได้ "เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่ดึงโหลดขนาดใหญ่" ซึ่งรับประกันความถูกต้องของมาตรฐานมาตรวิทยาแห่งชาติ ขณะเดียวกันก็แก้ปัญหาการใช้พลังงานระดับเมกะวัตต์{0}}การตรวจสอบเสาเข็มซูเปอร์ชาร์จ
ครั้งต่อไปที่คุณเห็นมิเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กบนสถานีชาร์จ โปรดทราบว่าเบื้องหลังนั้นมี "การทดสอบความเครียดขั้นสุด" ที่จะจำลองสภาพการทำงานทั้งหมดโดยใช้-อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง