Wbincludes:MAP operating description 3-phase

Как проводятся измерения

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, но ему можно произвольно привязать любую из трех фаз напряжения, используя маппинг.

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 ~30 полупериодов, т.е. ~3 раза в секунду.
• Upeak Lx (В). Мгновенное (амплитудное) значение напряжения между Lx-N. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (минута по умолчанию). В текущих версиях прошивки значение берётся по модулю.
• U Lx-Ly (В). Мгновенное (амплитудное, 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 ~30 полупериодов, т.е. ~3 раза в секунду.
• Ipeak Lx (А). Мгновенное (амплитудное) значение тока между Lx и N. Ширина измеряемых пиков — от 300 мкс, определяется фильтрами на входах, значения пиков обновляются периодически, период настраивается (минута 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.

С прошивки 2.6.1 добавлена 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.