Los medidores de electricidad son algo común, pero ¿alguna vez te has preguntado cómo se "revisa" el "equipo estándar" utilizado para calibrarlos? Especialmente con la adopción generalizada de estaciones de sobrealimentación a nivel de megavatios-para vehículos de nueva energía, ¿cómo se puede lograr una-calibración completa de potencia de un medidor de electricidad, que consume 1000 kilovatios-hora por hora?
¿Las calibraciones de los medidores de electricidad siempre se realizan en función de la carga real? En el campo de la medición de electricidad, utilizamos inteligentemente la tecnología de "carga virtual" para resolver este problema.
¿Todas las calibraciones de contadores eléctricos se realizan con carga real?
Conclusión: No necesariamente.
Si bien en principio, controlar una carga real con el medidor de electricidad es el método de prueba más intuitivo, en la práctica, especialmente en escenarios con requisitos de alto voltaje, alta corriente o alta precisión, el "método de carga virtual" es el enfoque principal.
Para el medidor de electricidad de pila de carga flash de megavatios de UBS Electronics (1000 V/1000 A) mencionado anteriormente, si se realiza una calibración de carga real:
- Potencia: P=U*I=1000V*1000A=1,000,000W=1MW
-
Consumo de energía: funcionar a plena carga durante 1 hora consume 1000 kWh de electricidad y requiere un gran sistema de refrigeración.
Esto es extremadamente antieconómico y difícil de implementar en calibración de laboratorio o de campo. Por lo tanto, tanto para los medidores de potencia de CA como de CC, el "método de verificación de carga virtual" (también conocido como "método de medidor estándar" o "método de suministro de energía") es el medio principal para resolver el problema de la verificación de alta-potencia.
Prueba de carga real versus prueba de carga virtual: ¿cuáles son las diferencias?
Los dos métodos se pueden comparar con "pesarse":
- Prueba de carga real: esto equivale a usar un peso estándar de peso conocido (la carga física real) para presionar la báscula (medidor de electricidad) para ver si la báscula es precisa.
- Prueba de carga virtual: esto equivale a simular una señal de carga "falsa" a través de un circuito, indicando al medidor de electricidad que "actualmente se está consumiendo electricidad", pero en realidad, no se está consumiendo tanta electricidad.
Método de verificación de carga real
Este método utiliza componentes físicos reales (como resistencias, inductores y condensadores) como carga:
1. Principio: Un medidor de energía estándar y el medidor de energía bajo prueba se conectan en serie en el mismo circuito de carga real, lo que les permite operar bajo el mismo voltaje y corriente. Luego se comparan las diferencias en sus lecturas.
2. Escenarios de aplicación: se utiliza principalmente para verificación simple en el sitio-, pruebas de medidores de energía de tipo inducción- antiguos o en laboratorios pequeños que carecen de fuentes de alimentación programables de alta-precisión.
Método de verificación de carga virtual
Este es el método principal para la verificación de medidores de electricidad modernos, especialmente para medidores de electricidad electrónicos y de CC:
1. Principio: Al utilizar una fuente de alimentación programable, el voltaje y la corriente se proporcionan de forma independiente. Los bucles de voltaje y corriente están físicamente separados (el bucle de voltaje tiene una corriente extremadamente baja y el bucle de corriente tiene un voltaje extremadamente bajo). Los circuitos electrónicos precisos simulan diversas condiciones operativas necesarias para el funcionamiento normal del medidor de electricidad (como diferentes factores de potencia y diferentes relaciones de corriente).
2. Escenarios de aplicación: casi todos los laboratorios-verificación completa del rendimiento, inspección de fábrica y calibración de alta-precisión-in situ.
Comparación-en profundidad de las ventajas y desventajas de los dos métodos de verificación
Para una comparación clara, se ha compilado la siguiente tabla:
| Dimensión de comparación | Método de calibración de carga real- | Método de calibración de carga virtual- |
|---|---|---|
| Consumo de energía | Extremadamente alto. Requiere convertir la energía eléctrica en energía térmica o mecánica, que consume mucha energía-y provoca una generación severa de calor. | Extremadamente bajo. Solo consume la pequeña energía del propio dispositivo, energéticamente-eficiente y ecológico-. |
| Tamaño del equipo | Voluminoso y pesado. La corriente alta requiere un banco de carga enorme (similar a un horno eléctrico gigante). | Compacto y ligero. Compuesto principalmente por componentes electrónicos, fáciles de convertir en formato portátil. |
| Precisión de la prueba | Relativamente bajo. Muy afectado por el envejecimiento de los componentes de carga y la variación de temperatura, difícil de ajustar. | Extremadamente alto. Precisión alcanzable del 0,05% o superior con buena linealidad. |
| Cobertura de rango | Limitado. Es difícil simular con precisión corrientes pequeñas (por ejemplo, corriente de arranque) o sobrecargas extremas. | Gama completa-. Cubre fácilmente todo el rango desde la corriente de arranque (0,4% Ib) hasta la corriente máxima. |
| Seguridad | Relativamente bajo. Alto riesgo de calentamiento y cortocircuitos bajo alta corriente, lo que plantea riesgos para la seguridad. | Relativamente alto. Circuitos aislados de control y potencia con mecanismos de protección completos. |
Ventajas principales explicadas:
¿Por qué el método de carga virtual es más preciso?
En el método de carga real, si la bobina de corriente tiene resistencia, se producirá una caída de voltaje, lo que provocará un cambio en el voltaje a través de la bobina de voltaje, introduciendo así "errores adicionales". En el método de carga virtual, los bucles de voltaje y corriente son independientes y no interfieren entre sí, por lo tanto no existe tal error adicional y los resultados de la medición se acercan más al valor real teórico.
¿Por qué el método de carga virtual puede medir la potencia a nivel de megavatios-?
El dispositivo de calibración de carga virtual (fuente estándar) utiliza internamente transistores de alta-potencia o módulos IGBT para invertir la alimentación de CC en la forma de onda de CA requerida o realizar directamente un control de CC preciso. A diferencia del método de carga real, no necesita disipar 1 MW de energía eléctrica en forma de calor; en cambio, a través de un control de circuito cerrado-, puede simular las características eléctricas de 1 MW con solo una pequeña cantidad de energía eléctrica.
Resumen
Volviendo a la pregunta inicial: ¿Todas las verificaciones de los contadores eléctricos se basan en la carga real?
No. Excepto por verificaciones específicas-in situ o pruebas en medidores más antiguos, la medición de electricidad moderna (especialmente los medidores de sobrealimentación de CC de alto-voltaje y alta-corriente) casi en un 100 % utiliza el método de verificación de carga virtual.
Si bien el método de carga real es "realista", está limitado por el consumo de energía, el tamaño y la precisión, y se ha ido eliminando gradualmente o sólo se utiliza como método auxiliar.
El método de carga virtual utiliza tecnología electrónica avanzada para lograr "un motor pequeño que arrastra una carga grande", lo que garantiza la precisión de los estándares metrológicos nacionales y al mismo tiempo resuelve el problema del consumo de energía de la verificación de la pila de sobrealimentación a nivel de megavatios-.
La próxima vez que vea ese pequeño medidor de electricidad en una estación de carga, sepa que detrás de él se esconde una "prueba de estrés extremo" que simula todas las condiciones de funcionamiento utilizando equipos electrónicos de alta-tecnología.