Трёхфазный счётчик электроэнергии с трансформаторами WB-MAP3ET

Счётчик электроэнергии WB-MAP3ET

Плата WB-MAP3ET

Назначение

Многоканальный счётчик электроэнергии (измеритель параметров электрической сети) предназначен для энергоменеджмента и мониторинга качества электропитания. В том числе технологического учёта электроэнергии в многоквартирных домах и офисных зданиях, для мониторинга потребителей в дата-центрах и умных офисах. Для активной энергии измеритель обеспечивает класс точности 0,5S. Для реактивной энергии — класс точности 1.

Отличие счетчика WB-MAP3ET от WB-MAP3E — встроенные неразъемные трансформаторы, характеристики аналогичны WB-CT309_Current_Transformer_Strip.

Технические характеристики

Счетчик WB-MAP обеспечивает измерение и вычисление множества параметров электрической сети, таких как:

среднеквадратичные значения фазовых напряжений и токов (Urms, Irms);
пиковые значения фазовых токов и напряжений. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (60 секунд по умолчанию);
линейные напряжения (в случае трехфазных нагрузок);
мощность: активная, реактивная, кажущаяся, неактивная;
коэффициент мощности;
энергия прямая и обратная: активная, реактивная, кажущаяся, неактивная;
суммы мощностей и энергий при подключении трехфазных нагрузок;
фазовый угол между током и напряжением;
частота.

Среднеквадратичные (RMS) и пиковые значения токов и напряжений, мощностей и коэффициентов мощностей, фазовые углы и частота измеряются несколько тысяч раз за период напряжения, усредняются за 16 периодов и обновляются в регистрах каждые 320 мс. Значения энергий обновляются в регистрах Modbus мгновенно по мере их вычисления.

Полный список измеряемых параметров приводится на странице Счетчики WB-MAP: измеряемые параметры и погрешности, их названия в веб-интерфейсе Wiren Board В счетчике могут поддерживаться не все параметры из списка, зависит от модификации.

Измерители обеспечивают класс точности измерений 0.5S для активных мощности и энергии и класс точности 1 для реактивных мощности и энергии.
Относительные погрешности измерений для классов точности определяются в зависимости от значений измеряемой величины и типов нагрузки, подробнее см. Счетчики WB-MAP: классы точности и погрешности.

Является средством измерений. Номер в Госреестре средств измерений 79082-20. Метрологические и технические характеристики измерителей параметров электрических сетей WB-MAP приведены в Описании типа.

Характеристики

Параметр	Значение
Питание
Напряжение питания	5.5-28 В постоянного тока (интерфейсная часть) 90-510 В переменного тока (измерительная часть, кроме вольтметра WB-MAP3EV)
Допустимое напряжение на клеммах L1, L2, L3	1200 V в течение 10 мс
Потребляемая мощность максимальная	1.3 Вт
Потребляемая мощность средняя	0.9 Вт
Каналы измерения
Число каналов	3 однофазных, либо 1 трехфазный
Номинальный измеряемый ток	5 А
Максимальный измеряемый ток	125 А
Диаметр отверстия (макс. диаметр кабеля)	9.5 мм
Длительность измеряемых всплесков напряжений и токов	от 300 мкс
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ	для входов управления: 0.35 – 1 мм² — одинарные, 0.35 – 0.5 мм² — сдвоенное обжатие, для силовых входов: до 2.5 мм² — одинарные, до 1.5 мм² — сдвоенное обжатие
Длина стандартной втулки НШВИ	8 мм
Момент затяжки винтов	для входов управления: 0.2 Н∙м, для силовых выходов: 0.5 Н∙м
Управление
Интерфейс управления	RS-485
Изоляция интерфейса	Гальванически развязанный от измерительных цепей
Протокол обмена данными	Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке
Параметры интерфейса RS-485	Задаются программно, по умолчанию: скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2
Готовность к работе после подачи питания	~2 c
Условия эксплуатации
Температура воздуха	От -40 до +80 °С
Относительная влажность	До 92%, без конденсации влаги
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69	O2.1*
Гарантийный срок	2 года
Срок службы	16 лет
Габариты
Ширина, DIN-юнитов	3
Габаритные размеры (Д x Ш x В)	58 x 90 x 75 мм
Масса (с коробкой)	195 г

Общий принцип работы

Внутри устройства установлены измерительные микросхемы Atmel M90E32AS с тремя каналами тока и напряжения.

Каждый канал микросхемы измеряет мгновенное напряжение и мгновенный ток, вычисляет их произведение, т.е. мгновенную мощность, и выводит в регистры сглаженное значение этого произведения как мощность, интеграл произведения — как энергию. Микросхема также вычисляет реактивную мощность как произведение мгновенного тока на мгновенное напряжение, сдвинутое по фазе на 90 градусов.

Каждый канал микросхемы работает независимо. В модели настроек каждый вычислитель жестко привязан к своему токовому входу.

Трехфазная активная и реактивная мощности вычисляются как сумма активных и реактивных мощностей по трем каналам соответственно. Так же вычисляется трехфазная прямая энергия (активная и реактивная) как сумма прямой активной и реактивной энергии по трем каналам соответственно.

Алгоритмы измерения и расчёта основных параметров:

Urms Lx (В). Среднеквадратичное (эффективное) значение напряжения между Lx и N. Коммерческие счётчики считают прямым подсчётом средневадратичного. Измерители WB-MAP считают как среднее за 16 периодов, т.е. каждые 320 мс.
Upeak Lx (В). Амплитудное значение напряжения между Lx-N. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (60 секунд по умолчанию). В текущих версиях прошивки значение берётся по модулю.
U Lx-Ly (В). Линейное значение напряжения между Lx и Ly. Считается по теореме косинусов.
Phase angle Lx (гр.). Угол фазового сдвига между напряжением и током одной фазы. В диапазоне от 0° до 360°. Измерители WB-MAP от фазных напряжений выделяют основную частоту (первую гармонику) и детектируют переход через ноль. Далее угол вычисляется по разнице времени перехода через ноль.
Voltage angle Lx (гр.). Фазовый угол сдвига напряжения между фазами. В диапазоне от 0° до 360°. Для L1 всегда 0, для L2 и L3 измеряется относительно L1.
Irms Lx (А). Среднеквадратичное (эффективное) значение тока между Lx и N. Коммерческие счётчики считают прямым подсчётом средневадратичного. Измерители WB-MAP считают как среднее за 16 периодов, т.е. каждые 320 мс.
Ipeak Lx (А). Амплитудное значение тока между Lx и N. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (60 секунд по умолчанию).
P Lx (Вт). Активная мощность. За эту мощность вы платите деньги поставщику электроэнергии. Коммерческие счётчики и измерители WB-MAP считают её прямым интегрированием мгновенных значений напряжения и тока.
Q Lx (вар). Реактивная мощность. Для нелинейной нагрузки не определена, при поверке и метрологических испытаниях нормируется только для линейной нагрузки. Коммерческие счётчики иногда выводят неактивную мощность N вместо Q, так как они совпадают для линейных нагрузок. А иногда просто к неактивной мощности добавляют знак в соответствии с квадрантом задержки тока от напряжения. Измерители WB-MAP у несинусоидальных токов измеряют реактивную мощность фундаментальной составляющей в соответствии с IEC 62053-24: умножают мгновенный ток на мгновенное напряжение, сдвинутое на 90 градусов.
S Lx (В*А). Кажущаяся мощность. По определению это Irms * Urms. Измерители WB-MAP так и считают. Можно пользоваться в смысле «нагрузка с S=2 кВт греет провода так же, как резистивная нагрузка с P=2 кВт». Физический смысл в том, что ток (Irms) такой же.
N Lx (вар). Неактивная мощность. Определяется как N^2 = S^2 - P^2. Измерители WB-MAP так и считают. Физический смысл примерно «бесполезно греет провода так же, как двигатель с Q=N».
PF Lx. Коэффициент мощности. По определению это PF = P/S. Измерители WB-MAP так и считают. Физический смысл: какая часть полной мощности идет на совершение полезной работы.

Изоляция измерительной схемы

Для удовлетворения требованиям безопасности используется архитектура счётчика с так называемой neutral attenuation network внутри, то есть когда измерительная схема изолирована не только от фазных напряжений, но и от нейтрали. Потенциал земли АЦП связан с PE, но не связан с нейтралью.

Поэтому, если PE не подключать, то там установится потенциал зависящий от векторной суммы подключеных фаз и коээфициентов делителей в этих изолирующих цепочках. Например, если на одной фазе 230 В, то на других установится потенциал ~ 230V * 0.3/1.3 = 53 В.

Есть отключаемая опция «Обнаруживать отключения фаз», которая обнуляет показатели напряжения и связанных с ними мощностей, если напряжение на фазе будет менее 30% от наибольшего из трех фаз.

Питание счетчика

Счётчик имеет два источника питания:

питание от фазных напряжений (может отсутствовать в некоторых модификациях). Достаточно напряжения на любой из фаз;
питание от интерфейсной части.

Измерительная часть счётчика питается от любого источника питания. Но для обмена данными по Modbus надо запитать интерфейсную часть (клеммы V+ и GND).

При отсутствии напряжения на всех фазах верно измеряются только значения токов (Irms) с токовых трансформаторов.

Работа при провалах и прерываниях напряжения

Накопленные значения энергии сохраняются при отключении питания счетчика.

Монтаж

При монтаже счетчика клемма PE обязательно должна быть соединена с защитным заземлением, а на клемму N подключена нейтраль

Подключение счетчика WB-MAP3ET к трехфазной сети

Устройство монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм.

Подключение интерфейсной части

Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485, читайте об этом в статье Физическое подключение шины RS-485.

Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены, подробнее в статье Заземление устройств Wiren Board и подключение контактов GND и iGND.

Подключение высоковольтной части

Обязательно соедините клемму PE с защитным заземлением, а клемму N с нейтралью.

Подключите к клеммнику высоковольтной части счетчика три фазы, нейтраль и защитное заземление.

Фазы L1 (A), L2 (B) и L3 (C) должны быть подключены в правильном порядке в соответствии с подписями к контактам.

При подключении трех фаз, фазовые углы (Voltage angle) будут следующими: фаза L1 — 0°, фаза L2 — ~120°, фаза L3 — ~-120°, или 0/-120/+120 соответственно, порядок фаз для работы счетчика не важен.

Фазовые углы

Подключение счетчика в однофазных сетях

Подключите фазный проводник ко входу L1. В однофазной сети будут верны показания для фазы L1. Измерение векторной суммы энергий и мощностей (SV) будет недоступно.

Подключение токовых трансформаторов

Счетчик WB-MAP3ET содержит встроенные неразъемные трансформаторы.

Подключение к правильной фазе

Пропустите фазные проводники через трансформаторы в соответствии с надписями на корпусе устройства и стрелкой по направлению к нагрузке:

L1 — L1(A), L2 — L2(B), L3 — L3(C).

Калибровка встроенных трансформаторов не требуется.

Проверка правильности подключения

Чтобы исключить ошибки в измерениях, проверьте правильность подключения счетчика:

Нагрузите фазы — мощности порядка 100 Вт на фазу будет достаточно.
В интерфейсе контроллера посмотрите на:
- значения углов между током и напряжением — должно быть от −40 до +40.
- активную мощность на фазе — должна быть положительная.

Если тип нагрузки близок к активному (осветительные и нагревательные приборы, другая бытовая техника), угол фазового сдвига между векторами напряжения и тока находится в пределах десятков градусов.

Углы более 100 градусов означают, что через трансформатор тока проходит проводник неверной фазы. При использовании устройств компенсации реактивной мощности или мощных электродвигателей, такая оценка может быть неверной.

Угол между векторами напряжения и тока небольшой: трансформатор тока фазы L1 подключен верно
Угол между векторами напряжения и тока значительный. Это означает, что на самом деле измеряется ток в проводнике другой фазы и трансформатор тока установлен неправильно

Активная мощность на фазе положительна — фаза нагружена достаточно
Угол между током и напряжением меньше 40 градусов — трансформаторы тока установлены верно
Угол между током и напряжением больше 40 градусов — трансформаторы тока для фаз L1 и L2 перепутаны

Подключение измерительных трансформаторов для больших токов

Стандартный трансформатор 800/5А. С помощью WB-MAP3ET можно изменять ток в его вторичной обмотке

Если диапазона измерения тока счетчика недостаточно, можно использовать мощные измерительные трансформаторы со стандартным выходом 5А. При этом провода от вторичной обмотки мощного трансформатора пропускаются через токовые трансформаторы счетчика WB-MAP3ET. Вторичная обмотка мощного трансформатора должна быть закорочена или подключена к установленному прибору учета, иначе он выйдет из строя.

Измеренные значения токов, мощности и энергии необходимо пересчитать программно — с учетом коэффициента трансформации мощного трансформатора. Например, при измерении тока во вторичной обмотке трансформатора с коэффициентом трансформации 800/5А полученное значение тока в WB-MAP3ET необходимо умножить на 160: , чтобы получить истинное значение тока в измеряемой цепи.

Пример подключения WB-MAP3ET к измерительным трансформаторам 800/5A. Вторичная обмотка измерительных трансформаторов закорочена
Пример подключения WB-MAP3ET к измерительным трансформаторам 800/5A. Вторичная обмотка измерительных трансформаторов подключена к установленному прибору учета

Индикация

Счетчик имеет 1 светодиодный индикатор Status, который мигает при обмене данными по Modbus, и светится непрерывно при подаче напряжения.

Представление в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Счетчик MAP3E в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

Выбор шаблона

Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте его автоматически, через поиск устройств Wiren Board на шине RS-485, или вручную, через выбор шаблона WB-MAP3ET.

Просмотр значений

В веб-интерфейсе контроллера вы можете просматривать полученные со счётчика значения. Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные на странице выбора шаблона.

Работа по Modbus

Настройка Modbus-модулей и обновление прошивок

Устройства Wiren Board управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.

Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров. Смотрите список доступных команд в описании протокола Modbus.

Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, или через сторонние программы.

Параметры порта по умолчанию

Значение по умолчанию	Название параметра в веб-интерфейсе	Параметр
9600	Baud rate	Скорость, бит/с
8	Data bits	Количество битов данных
None	Parity	Бит чётности
2	Stop bits	Количество стоповых битов

В актуальной версии прошивки устанавливать параметр Stop bits необязательно — устройство будет работать без ошибок и в случае, когда количество стоповых битов не совпадает с настройками Modbus-мастер.

Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с, см. Настройка параметров обмена данными

Modbus-адрес

Modbus-адрес, установленный на производстве. Слева — наклейка на крышке устройства. Справа — наклейка на боковой стенке или нижней стороне устройства.

Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на корпусе устройства (на верхней крышке, сбоку или снизу). На заводе устройствам Wiren Board в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.

О том, как узнать, изменить или сбросить Modbus-адрес устройства, читайте в статье Modbus-адрес устройства Wiren Board.

Расширение Быстрый Modbus

Начиная с версии прошивки 2.4.0 устройство поддерживает расширение Быстрый Modbus.

Насколько быстр Быстрый Modbus?

Быстрый Modbus добавляет стандартному протоколу Modbus новые полезные функции: быстрое сканирование устройств Wiren Board на шине RS-485 и опрос событий.

Дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому устройства Wiren Board можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.

Не все регистры устройства поддерживают генерацию событий, смотрите карту регистров. Регистры с событиями отмечены молнией ⚡. Подробнее читайте на странице Быстрый Modbus.

Карта регистров

Счетчик поддерживает большое количество Modbus-регистров, которые хранят значения измеряемых и вычисляемых величин, а также регистры управления счетчиком.

Таблица Modbus-регистров измеряемых и вычисляемых величин.

Таблица управляющих Modbus-регистров для счётчиков электроэнергии WB-MAP3ET.

Обновление прошивки и сброс настроек

В устройствах Wiren Board можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность устранять найденные в прошивке ошибки на месте монтажа, а иногда и добавлять новые функции, если это возможно технически.

Инструкции:

Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.

Известные неисправности

Список известных неисправностей

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке на боковой поверхности корпуса или на печатной плате.

Ревизия	Партии	Дата выпуска	Отличия от предыдущей ревизии
v1.4	v1.4E/2, v1.4F, v1.4F/1, v1.4F/2, v1.4F/3 - ...	04.2025 - ...	Исправлена ошибка c завышенными значениями активной и реактивной энергий у свежекупленных устройств ERRMAP0016
1.4	v1.4B, v1.4C, v1.4D, v1.4D/1, v1.4E, v1.4E/1	03.2024 - 04.2025	Исправлена еррата ERRMAP0011
1.4	v1.4A/1	12.2023 - 02.2024	Исправленна ошибка калибровки на производстве ERRMAP0012
1.4	v1.4A	12.2023	Базовые MAP3E с оптимизированной платой питания для исправления ерраты ERRMAP0005
1.3	v1.3C/1, v1.3D	06.2023 - 09.2023	Исправлена еррата ERRMAP0005
1.3	v1.3B, v1.3C	05.2023 - 06.2023	Небольшие изменения геометрии платы На базе MAP3E версии 1.6
1.2	v1.2A, v1.2B, v1.2V, v1.2D, v1.2E, v1.2F, v1.2G, v1.2H, v1.2I, v1.3A (ревизия 1.2, промаркированы ошибочно как 1.3)	03.2021 - 04.2023	Первая ревизия

Изображения и чертежи устройства

Габаритные размеры

Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip

Visio:

Устройства Wiren Board: Файл:WB-Visio-Lib.cdr.zip.
Щиты, автоматы, контакторы и прочее от стороннего разработчика.

SVG: Файл:WB-MAP3ET.svg.zip

Габаритный чертеж модуля (DXF): Файл:WB-MAP3ET.dxf.zip

Габаритный чертеж модуля (PDF): Файл:WB-MAP3ET.dxf.pdf

База УГО для AutoCAD Electrical: Файл:Wirenboard-AE-base.zip

Navigation menu