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工程師必須知道的功率測量最簡易方法

作者: 時(shí)間:2012-09-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  德國埃朗根集成電路IIS弗勞恩霍夫研究所的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種節(jié)省空間的計(jì)量單元。這種計(jì)量單元可以像晾衣服的一樣夾在一根電纜上,甚至無需斷開負(fù)載,便可以測出所需的功率。

  新的“能源分析儀”是在研究人員與Rauschert公司的合作下開發(fā)出來的。(Rauschert公司是一家生產(chǎn)先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品的制造商,其產(chǎn)品要求 是能源密集型的生產(chǎn)工藝。)在開發(fā)過程中,作為巴伐利亞微系統(tǒng)技術(shù)項(xiàng)目組成部分的經(jīng)濟(jì)事務(wù)部、基礎(chǔ)設(shè)施部、交通和技術(shù)部門一起為該項(xiàng)目提供資金支持。

  直到最近,德國的大型工業(yè)能源用戶才從稅率下降的消費(fèi)電力和天然氣中獲益?,F(xiàn)在,德國政府決定,只有采取了有效措施來減少能源消耗的公司,才有資格申 請減免相應(yīng)的稅收。此外,政府還規(guī)定從2013年起,只有那些配備了具有提供公司能源消耗細(xì)節(jié)功能的能源管理系統(tǒng)的公司,才準(zhǔn)許申請出口退稅。對于相關(guān)公 司而言,這或許并不是一個(gè)簡單的任務(wù),因?yàn)檫@意味著他們將不得不安裝個(gè)人輔助儀表用以監(jiān)控單一負(fù)載的功率消耗,如印刷機(jī)和焊接機(jī),或烤箱,或電動(dòng)馬達(dá)。在 許多情況下,由于現(xiàn)行的市場上的計(jì)量設(shè)備太大以致于不適合現(xiàn)有的配電柜。

  這個(gè)新設(shè)備是基于一體化3D磁場傳感器設(shè)計(jì)的。最初是由IIS設(shè)計(jì),用來監(jiān)控德國博世和西門子的品牌洗衣機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)筒的位置和方向的。

  IIS的研究人員Michael Hackner說:“這種新裝置是技術(shù)在測量能源消耗方面的的首次應(yīng)用。通過利用這種技術(shù)測量出磁場所產(chǎn)生的電流,我們就可以確定能源消耗所連接的負(fù)載。就其本身而言,它是一個(gè)十分新穎的方法”。

  為了構(gòu)建該裝置,Hackner和團(tuán)隊(duì)的其他工程師將8個(gè)傳感器以專用集成電路的形式安裝在一個(gè)靈活的扁平電路板上。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比,這些傳感器提高 了測量精度,具體體現(xiàn)在:它們不僅能夠測量垂直于芯片表面的磁場強(qiáng)度,而且也能測量到切線方向的。傳感器記錄的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī),再通過網(wǎng)關(guān)開關(guān)將其轉(zhuǎn)發(fā) 到中央處理器。

  Hackner表示正如新產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)一樣,“我們的感測器安裝快速,還支持在線集成”。他繼續(xù)強(qiáng)調(diào)該產(chǎn)品的另一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)特征:它跟的功能是 一樣的,即充當(dāng)一個(gè)整合在許多標(biāo)準(zhǔn)儀器中的組件,以此來測量電流?!暗?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/羅氏線圈">羅氏線圈只測量交流電,而IIS傳感器也可以測量直流電——這是在測量光伏系統(tǒng) (包括太陽能逆變器將直流輸出轉(zhuǎn)換為交流功率)的功耗時(shí),需要慎重考慮的一點(diǎn)?!?

  計(jì)量裝置的建造是廉價(jià)的。因?yàn)樵谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過程中,IIS研究人員沒有使用任何磁材料,更沒有出現(xiàn)因這種材料而產(chǎn)生的精度誤差(這種誤差指的是在和其它 的鉗式安培計(jì)一起使用時(shí),會(huì)反復(fù)出現(xiàn)的短路而導(dǎo)致停止運(yùn)行的現(xiàn)象)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,與鉗形電流表不同,新設(shè)備還可以測量電壓。簡而言之,用戶現(xiàn)在有一個(gè)能 測量所有需要測量的參數(shù)以便監(jiān)控電網(wǎng)質(zhì)量以及功率消耗的一體化儀器。Rauschert公司電能管理系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人Michael Müller,舉了個(gè)例子:“新裝置可以幫助我們快速查明生產(chǎn)問題,這樣在發(fā)射過程中我們就可以立即發(fā)現(xiàn)的違規(guī)行為,從而避免使得整批陶瓷報(bào)廢?!彼蛩?為其余的公司建立一個(gè)能源管理咨詢服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(tái)并且為他們都裝上新的測量系統(tǒng)。

  這種傳感器設(shè)備甚至可以安裝在電力事業(yè)的中壓網(wǎng)絡(luò)(20千伏)中。由于德國可再生能源法案(EEG)的出臺(tái),現(xiàn)在有很多中小型的電力生產(chǎn)商能為電網(wǎng)提 供電能,但沒有義務(wù)(或不能)確切地告訴能源提供商在特定的線路上或者在任何給定的時(shí)間或者什么方向究竟有多少電能可供使用。

  Hacker and Müller 斷言“如果這些詳細(xì)的測量數(shù)據(jù)是可用的,那么電網(wǎng)的容量就可以更有效率地使用”。這兩位專家認(rèn)為這個(gè)應(yīng)用有著巨大的市場潛力。僅在巴伐利亞州,20-kV 分銷網(wǎng)絡(luò)包含成千上萬的變電站。這些變電站可以配備新的,低成本的設(shè)備而無需暫時(shí)地跟地鐵站或從電網(wǎng)輸電線路斷開。至此,一個(gè)用于低壓網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng) 已經(jīng)開發(fā)出來了。

  這種工作標(biāo)準(zhǔn)也是由終將成為控制該系統(tǒng)的Loewe Opta公司所提出來的。



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