WB-MAP12E

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Présentation

Ce compteur d’énergie et analyseur de réseau électrique est destiné à la gestion de l’énergie et à la surveillance de la qualité de l’alimentation, notamment au sous-comptage d’exploitation dans les immeubles résidentiels et de bureaux, ainsi qu’à la surveillance des charges dans les centres de données et les bureaux intelligents. Les transformateurs de courant externes à noyau ouvrant permettent une installation autour des conducteurs sans interrompre l’alimentation des charges. La classe de précision est 0.5S pour l’énergie active et 1 pour l’énergie réactive.

Contrairement au WB-MAP12H, le WB-MAP12E mesure les crêtes de courant et de tension sur des intervalles définis. Le WB-MAP12E ne mesure ni les amplitudes harmoniques du courant ou de la tension, ni le taux de distorsion harmonique total.

Caractéristiques techniques

Le WB-MAP mesure et calcule les paramètres du réseau électrique, notamment :

• les valeurs efficaces des tensions et courants de phase (Urms, Irms) ;
• les crêtes des courants et tensions de phase. La durée de crête détectable commence à 300 µs et est déterminée par le filtrage d’entrée. Deux jeux de registres sont disponibles :
  • crêtes instantanées — maximum sur l’intervalle de détection, 20 ms par défaut ;
  • crêtes agrégées — maximum sur l’intervalle d’agrégation, 60 s par défaut.
• les tensions entre phases pour les charges triphasées ;
• les puissances active, réactive, apparente et non active ;
• le facteur de puissance ;
• les énergies active, réactive, apparente et non active, dans les sens direct et inverse ;
• la puissance et l’énergie totales pour les charges triphasées et/ou plusieurs canaux ;
• l’angle de déphasage entre la tension et le courant ;
• la fréquence.

Les valeurs efficaces et les crêtes des courants et tensions, la puissance, le facteur de puissance, les angles de phase et la fréquence sont échantillonnés plusieurs milliers de fois par période de tension, moyennés sur 16 périodes et actualisés dans les registres toutes les 320 ms. Les registres d’énergie sont actualisés à mesure que l’énergie s’accumule.

L’ensemble complet des paramètres est décrit dans la référence des mesures WB-MAP. L’ensemble exact pris en charge par un compteur dépend de son modèle.

La classe de précision est 0.5S pour la puissance et l’énergie actives et 1 pour la puissance et l’énergie réactives.
Les erreurs de mesure relatives dépendent de la valeur mesurée et du type de charge.

Les compteurs WB-MAP sont des instruments de mesure enregistrés sous le numéro 79082-20 du registre d’État russe ; leurs caractéristiques métrologiques et techniques sont définies dans la description de type approuvée.

Caractéristiques techniques

Principe de fonctionnement

L’appareil utilise des circuits intégrés de mesure Atmel M90E32AS à trois canaux de courant et de tension.

Chaque canal mesure la tension et le courant instantanés et les multiplie pour obtenir la puissance instantanée. Le produit filtré donne la puissance et son intégrale donne l’énergie. La puissance réactive est calculée en multipliant le courant instantané par la tension déphasée de 90°.

Les canaux fonctionnent indépendamment. Chaque moteur de mesure est lié à son entrée de courant, mais l’affectation des phases permet de lui attribuer n’importe laquelle des trois phases de tension.

Les puissances active et réactive triphasées sont les sommes des puissances correspondantes des canaux. Les énergies active et réactive triphasées dans le sens direct sont également les sommes des énergies directes respectives des canaux.

Méthodes de mesure et de calcul :

• Urms Lx (V)— tension efficace entre Lx et N. Les compteurs de facturation classiques calculent directement la valeur efficace ; le WB-MAP moyenne sur 16 périodes, soit toutes les 320 ms.
• Upeak Lx inst (V) — tension de crête entre Lx et N sur l’intervalle de détection (20 ms par défaut, registre 4340).
• Upeak Lx (V) — tension de crête agrégée entre Lx et N. Les impulsions détectables commencent à 300 µs, selon les filtres d’entrée. L’intervalle d’agrégation est configurable (60 secondes par défaut, registre 4336).
• U Lx-Ly (V) — tension entre phases Lx et Ly, calculée à l’aide de la loi des cosinus.
• Phase angle Lx (degrees) — angle de déphasage signé entre tension et courant sur une phase, de −180° à +180°. Une valeur positive signifie que le courant est en retard sur la tension (charge inductive) ; une valeur négative signifie qu’il est en avance (charge capacitive). Un affichage de 0–360° représente la même grandeur différemment : 348° équivaut à −12°. Le compteur extrait la fréquence fondamentale, détecte les passages par zéro et calcule l’angle à partir de leur différence temporelle.
• Voltage angle Lx (degrees)— déphasage des tensions entre phases, de 0° à 360°. L1 vaut toujours 0 ; L2 et L3 sont mesurées par rapport à L1.
• Irms Lx (A)— courant efficace de phase. Les compteurs de facturation classiques calculent directement la valeur efficace ; le WB-MAP moyenne sur 16 périodes, soit toutes les 320 ms.
• Ipeak Lx inst (A) — courant de crête de phase sur l’intervalle de détection (20 ms par défaut, registre 4340).
• Ipeak Lx (A) — courant de crête agrégé de phase. Les impulsions détectables commencent à 300 µs, selon les filtres d’entrée. L’intervalle d’agrégation est configurable (60 secondes par défaut, registre 4336).
• P Lx (W)— puissance active, associée à l’énergie facturée par le fournisseur d’électricité. Le WB-MAP et les compteurs de facturation la calculent à partir du produit instantané tension/courant.
• Q Lx (var)— puissance réactive. La précision conventionnelle de puissance réactive est spécifiée pour les charges linéaires. Certains compteurs affichent la puissance non active N comme Q, car elles coïncident pour les charges linéaires, en ajoutant parfois un signe selon le quadrant tension/courant. Pour les courants non sinusoïdaux, le WB-MAP mesure la puissance réactive fondamentale selon IEC 62053-24 en multipliant le courant par la tension déphasée de 90°.
• S Lx (VA)— puissance apparente, définie et calculée comme Irms × Urms. Une charge de S = 2 kVA échauffe les conducteurs comme une charge résistive de P = 2 kW à la même tension, car le courant efficace est identique.
• N Lx (var) — puissance non active, définie comme N² = S² − P². Les compteurs WB-MAP utilisent cette définition. Elle représente la composante associée à l’échauffement des conducteurs qui ne produit pas de travail utile.
• PF Lx— facteur de puissance, calculé comme PF = P/S : la fraction de la puissance apparente correspondant à la puissance active utile.

Une valeur de crête est l’amplitude de la sinusoïde, environ 1.41 fois la valeur efficace ; une crête de 330 V sur une alimentation de 230 V est donc normale. Les registres 4336 et 4340 définissent les intervalles d’agrégation et de détection.

Isolation du circuit de mesure

Le compteur utilise un réseau d’atténuation du neutre : le circuit de mesure est atténué aussi bien depuis les conducteurs de phase que depuis le neutre. La référence de l’ADC est reliée à PE plutôt qu’au neutre.

Sans raccordement de PE, les bornes de phase inutilisées peuvent prendre un potentiel déterminé par les vecteurs des tensions de phase raccordées et les rapports des diviseurs internes. Par exemple, avec 230 V sur une phase, une autre peut se trouver à environ 230 × 0.3/1.3 = 53 V.

La fonction optionnelle Detect disconnected phases met à zéro les mesures de tension et de puissance associées si la tension de cette phase est inférieure à 30 % de la tension de phase la plus élevée.

Alimentation du compteur

Le compteur possède deux sources d’alimentation :

• l’alimentation par les tensions de phase, absente sur certaines variantes ; la tension sur une seule phase suffit ;
• l’alimentation de la partie interface.

L’une ou l’autre source peut alimenter la partie mesure. La communication Modbus nécessite une alimentation aux bornes d’interface V+ et GND.

En l’absence de tension sur toutes les phases, seules les mesures de courant efficace des transformateurs de courant restent valides.

Creux de tension et coupures

L’énergie cumulée est conservée lorsque l’alimentation du compteur est coupée.

Énergie cumulée

Le compteur ne fait que cumuler l’énergie : la valeur cumulée ne peut être ni réinitialisée ni modifiée — les registres d’énergie sont en lecture seule.

Le compteur n’a pas d’horloge temps réel ; il n’enregistre donc ni l’énergie en fin de journée ni un profil horaire de puissance.

Calculez la consommation journalière ou mensuelle, les tarifs et les relevés reprenant ceux d’un compteur précédent dans le contrôleur ou le système SCADA : soustrayez les valeurs cumulées à deux instants et ajoutez un décalage initial si nécessaire.

Augmentez la durée de conservation de l’historique dans les paramètres de l’interface web du contrôleur si un stockage plus long est nécessaire.

Installation

Instructions d’installation du compteur MAP

Montez le compteur sur un rail DIN standard de 35 mm. Suivez les étapes ci-dessous pour installer un compteur WB-MAP dans une armoire électrique.

Câblage de l’interface de communication

Le bornier V+ GND A B, au pas de 3.5 mm, raccorde l’alimentation de l’interface et le bus RS-485. Une topologie de bus et une terminaison correctes sont essentielles à une communication fiable.

Si les appareils du bus RS-485 utilisent des alimentations différentes, interconnectez leurs bornes GND.

Câblage de la partie haute tension

Raccordez toujours PE à la terre de protection et N au neutre.

Raccordez les trois phases, le neutre et la terre de protection au bornier haute tension. Le raccordement des phases au travers d’un disjoncteur facilite l’installation ; choisissez son calibre selon la section des conducteurs.

Le conducteur PE met à la terre les circuits secondaires des transformateurs de courant. Sans ce conducteur, un contact accidentel avec le secteur sur un câble de transformateur peut porter tous les câbles des transformateurs au potentiel du secteur. Lorsque la mise à la terre de protection est raccordée, le dispositif différentiel résiduel se déclenche ou les résistances des entrées de courant grillent.

Raccordez L1 (A), L2 (B) et L3 (C) selon les repères des bornes.

Pour trois phases, les valeurs Voltage angle sont L1 = 0°, L2 ≈ +120°, L3 ≈ −120°, ou 0°/−120°/+120°. Les deux ordres de phases sont pris en charge.

Raccordement aux réseaux monophasés

Pour une utilisation monophasée, raccordez le conducteur de phase à L1. Les mesures L1 sont valides ; l’énergie et la puissance par somme vectorielle (SV) ne sont pas disponibles.

Pour utiliser toutes les entrées de courant, affectez-les à la phase raccordée ; voir

Les entrées de tension sont à haute impédance. Les entrées Lx inutilisées peuvent capter des perturbations qui apparaissent comme une tension mesurée. Reliez les entrées de phase inutilisées à N pour l’éviter.

Raccordement aux circuits secondaires des transformateurs de tension (57 V)

Le compteur accepte les secondaires des transformateurs de mesure de tension, par exemple dans les réseaux de 6–110 kV avec 57.7 V entre phase et neutre et 100 V entre phases au secondaire.

Raccordez les conducteurs de phase du secondaire du transformateur de tension à L1, L2 et L3, et le neutre à N.

Comme environ 57 V est inférieur à la plage d’alimentation par les phases de 90–510 V, alimentez le compteur par la partie interface. L’alimentation par les phases est indisponible dans ce montage.

Les mesures de tension, de puissance et d’énergie cumulée se rapportent alors au secondaire du transformateur de tension. Multipliez-les par son rapport de transformation pour obtenir les valeurs du réseau primaire.

Raccordement des transformateurs de courant

Installez les transformateurs de courant autour des conducteurs de phase correspondants, chaque flèche pointant vers la charge :

1 — L1(A), 2 — L2(B), 3 — L3(C).

Si un TC a été installé à l’envers, sa polarité peut être inversée dans les paramètres.

Raccordez les fils blancs/rouges des TC aux entrées de courant positives et les fils noirs aux entrées négatives. Ne reliez pas entre eux les fils des TC raccordés et ne les raccordez pas à d’autres circuits. Le compteur assure en interne la mise à la terre de protection des secondaires des TC vers PE.

Pour un compteur préconfiguré/étalonné, chaque TC est attribué individuellement à son canal et étiqueté en conséquence. Raccordez-le à ce canal. Si un TC est déjà placé autour d’un conducteur sous tension mais que son secondaire ne peut pas encore être raccordé au compteur, court-circuitez ses fils secondaires pour éviter le bourdonnement et l’échauffement du noyau.

Un entrefer du noyau peut aussi provoquer un bourdonnement. Vérifiez que le noyau est bien fermé et que les fils secondaires ne sont pas laissés ouverts.

Prolongement des fils des TC

Tenez compte de la résistance du câble. La résistance totale de boucle ne doit pas dépasser 4 Ω pour les transformateurs KCT/CTSA ou 14 Ω pour les ensembles WB-CT309 ; une résistance supérieure réduit la précision. Maintenez les deux fils du TC ensemble, à l’écart des câbles de puissance, et utilisez un câble blindé pour les prolongements.

Une paire torsadée standard en cuivre avec des conducteurs de 0.20 mm² a une résistance d’environ 10 Ω pour 100 m. Avec ce câble, les prolongements sont autorisés jusqu’à 10 m pour KCT/CTSA et 70 m pour WB-CT309. Pour de plus grandes longueurs, utilisez une section supérieure, par exemple KGVEV 7×1.0.

Raccourcissement des fils des TC

Les fils standard peuvent être raccourcis sans affecter la précision ni le fonctionnement du TC.

Nettoyage du noyau magnétique

Nettoyez les faces de contact du noyau avant de refermer le TC autour d’un conducteur.

Les empreintes digitales, la saleté et la poussière créent un entrefer qui réduit la précision.

• 
  Les empreintes digitales et la poussière sur le noyau réduisent la précision de mesure
• 
  Surface propre du noyau magnétique

Fixation des transformateurs de courant

Une mauvaise installation mécanique peut aussi créer un entrefer entre les deux moitiés du noyau.

Vérifiez que le transformateur :

est fermé correctement, sans désalignement ;

peut tourner librement autour du conducteur.

Sinon, une contrainte mécanique peut créer un entrefer, entraînant une erreur de mesure de 10 % ou plus.

• 
  Le TC doit pouvoir tourner librement autour du conducteur
• 
  Montage correct : le TC tourne librement
• 
  Montage incorrect du TC

Orientation du transformateur de courant

Installez chaque TC dans le bon sens et raccordez ses fils avec la bonne polarité. Pour une charge consommatrice, la flèche suit le conducteur de phase vers la charge.

Cela suppose que le circuit consomme de l’énergie. Certains onduleurs solaires ou éoliens injectent l’excédent d’énergie dans le réseau ; des moteurs entraînés mécaniquement de l’extérieur peuvent aussi produire de l’électricité.

Sans production locale, des TC correctement orientés donnent une puissance active positive ; des TC inversés donnent une puissance active négative.

Vérification du câblage

Pour éviter les erreurs de mesure, vérifiez les raccordements :

1. Appliquez une charge d’environ 100 W par phase.
2. Dans l’interface du contrôleur, vérifiez :
   • l’angle entre courant et tension — il doit être compris entre −40° et +40°.
   • puissance active sur la phase — elle doit être positive.

Pour les charges principalement résistives telles que l’éclairage, les appareils de chauffage et autres appareils domestiques, le déphasage tension/courant est normalement de quelques dizaines de degrés au maximum.

Des angles supérieurs à 100° indiquent que le TC entoure le mauvais conducteur de phase. Cette vérification peut ne pas s’appliquer aux équipements de compensation de puissance réactive ou aux gros moteurs.

• 
  Puissance active positive : la phase est suffisamment chargée
• 
  Angle de déphasage tension/courant inférieur à 40° : TC correctement installés
• 
  Angle de déphasage tension/courant supérieur à 40° : TC L1 et L2 intervertis

Utilisation de transformateurs de mesure pour les courants élevés

Les entrées de courant WB-MAP mesurent jusqu’à 60 mA efficaces au secondaire du TC. Un transformateur 200 A/100 mA peut peut être raccordé, mais le courant primaire mesurable est limité à 60 mA / 100 mA × 200 A = 120 A.

Ne raccordez jamais directement un secondaire de 5 A à un compteur WB-MAP. Utilisez un transformateur intermédiaire tel que KCT-6 ou WB-CT309 ; un transformateur 5 A/25 mA est recommandé.

Installez le TC WB-MAP autour d’un conducteur du circuit secondaire 5 A. Ce secondaire doit rester court-circuité ou raccordé à un compteur existant ; le laisser ouvert peut détruire le transformateur.

Mettez les mesures à l’échelle par logiciel avec le rapport de transformation supplémentaire. Pour un TC amont 800/5 A, multipliez la mesure WB-MAP par 160 : pour obtenir la valeur primaire. Appliquez le facteur au courant, à la puissance et à l’énergie. Vous pouvez aussi multiplier les rapports des TC et écrire la valeur combinée dans le registre du rapport si elle est inférieure à 65536 ; le compteur indique alors directement les valeurs primaires.

Si le produit dépasse 65 535, n’enregistrez que le rapport du transformateur intermédiaire dans le compteur et multipliez le courant, la puissance et l’énergie par le rapport du transformateur primaire dans le contrôleur. Par exemple, un WB-CT309 de rapport 2000 après un transformateur 200/5 A donne 2000 × 40 = 80 000, valeur qui ne tient pas dans le registre.

Configuration

Méthodes de configuration

1. Définissez les paramètres dans l’interface web du contrôleur Wiren Board, sous Settings → Configs → Serial devices driver configuration. Si ces éléments de menu ne sont pas disponibles, vérifiez le niveau d’accès actuel.
2. Écrivez les paramètres dans les registres Modbus du module depuis la console du contrôleur avec modbus-utils-rpc ou modbus_client.
3. Sans contrôleur Wiren Board, utilisez le configurateur web des appareils Wiren Board ou un logiciel Modbus compatible sur un ordinateur équipé d’un adaptateur USB vers RS-485.

Nos appareils évoluent en permanence. Si des paramètres décrits dans ce manuel sont absents, mettez à jour le micrologiciel de l’appareil et le logiciel du contrôleur.

Configuration des transformateurs de courant

Si la configuration du compteur a été commandée avec le compteur et les TC, les paramètres des TC sont déjà enregistrés et chaque TC porte son numéro de canal. Raccordez chacun à ce canal ; sinon les mesures seront incorrectes.

Si la configuration du compteur n’a pas été commandée, saisissez les paramètres des TC dans la mémoire du compteur avant utilisation. Sinon, le courant, la puissance et l’énergie restent à zéro, car le rapport de transformation par défaut est nul.

Les transformateurs de courant Wiren Board sont étalonnés en usine. La source des paramètres dépend du type de transformateur :

Chaque TC possède deux caractéristiques d’étalonnage qui doivent être saisies dans la configuration du compteur. Leurs noms diffèrent entre la documentation et l’interface web :

Écrivez les deux paramètres de chaque TC dans la mémoire du compteur avant utilisation.

Configuration Current Transformer Reverse x — inverse la polarité du TC.

Si ces paramètres sont absents de l’interface web, mettez à jour le logiciel du contrôleur ou configurez les TC depuis la console du contrôleur.

Configuration de l’affectation des phases

Utilisez l’affectation des phases avec précaution : attribuer un TC à la mauvaise phase de tension produit des mesures incorrectes pouvant sembler plausibles. Chaque entrée de courant du WB-MAP12E peut être affectée à n’importe quelle phase de tension raccordée au compteur.

L’affectation des phases modifie l’association d’usine entre les entrées de courant et les phases de tension. Par exemple, l’entrée de courant L1 peut être affectée à la phase de tension L2. Utilisez-la pour corriger par logiciel des erreurs d’installation ou utiliser le WB-MAP12E comme compteur monophasé à douze canaux. L’affectation ne fait que sélectionner la tension utilisée dans les calculs ; elle ne modifie ni le câblage ni les raccordements d’alimentation.

Si aucun TC n’est affecté à une phase de tension, les paramètres Urms et le Upeak ne peuvent pas être mesurés et apparaissent en rouge dans l’interface web. La mesure de VoltageAngle nécessite que les TC soient affectés à des phases différentes.

Réglez l’affectation des phases avec Actual Phase Lx — la phase de tension réelle associée au TC raccordé à l’entrée de courant Lx.

Si ces paramètres sont absents, mettez à jour le logiciel du contrôleur ou utilisez une autre méthode décrite dans Méthodes de configuration.

Voyants

Le compteur possède cinq voyants LED :

• S (vert) indique la communication Modbus. Il s’allume lorsque l’alimentation basse tension est présente et clignote pendant l’interrogation RS-485. Avec les événements Fast Modbus activés, il clignote plus fréquemment. Il clignote une fois par seconde en mode chargeur d’amorçage et rapidement pendant le chargement du micrologiciel.
• CF1–CF4 (rouges) indiquent l’énergie active consommée cumulée pour les quatre canaux triphasés. Les clignotements représentent la consommation : 1000 impulsions correspondent à 1 kWh ; les micrologiciels antérieurs à 2.1 utilisaient 3200 impulsions par kWh.

Interface web du contrôleur Wiren Board

Sélection d’un modèle

Pour afficher l’appareil dans l’onglet Devices dans l’interface web du contrôleur Wiren Board, ajoutez-le automatiquement par la recherche d’appareils RS-485 ou manuellement en sélectionnant le modèle WB-MAP12E fw2.

Consultation des mesures

L’interface web du contrôleur affiche les mesures du compteur. Choisissez les canaux affichés dans les paramètres de l’appareil.

Fonctionnement Modbus

Les appareils Wiren Board utilisent Modbus RTU sur l’interface physique RS-485.

Toutes les principales commandes Modbus de lecture et d’écriture d’un ou de plusieurs registres sont prises en charge.

Le module peut être configuré :

• dans l’interface web du contrôleur Wiren Board ;
• avec le configurateur web des appareils Wiren Board ;
• avec des logiciels tiers.

Paramètres du port par défaut

Dans le micrologiciel actuel, le réglage Bits d’arrêt est facultatif : l’appareil fonctionne aussi correctement lorsque son nombre de bits d’arrêt diffère de celui du maître Modbus.

Pour une réponse plus rapide, nous recommandons d’augmenter le débit à 115200 bit/s Réglage des paramètres de communication

Adresse Modbus

Chaque appareil du bus doit avoir une adresse unique comprise entre 1 et 247. L’adresse attribuée en usine figure sur les étiquettes du boîtier (couvercle supérieur, côté ou dessous). Les appareils d’un même lot de production reçoivent des adresses différentes ; ceux d’une même commande auront donc généralement des adresses différentes.

L’adresse peut être détectée, modifiée ou réinitialisée avec les outils du contrôleur Wiren Board ou un logiciel de configuration Modbus compatible.

Extension Fast Modbus

Fast Modbus étend le Modbus standard avec une détection rapide des appareils Wiren Board sur RS-485 et l’interrogation des événements.

Ces fonctions sont activées par une commande spéciale du maître ; les appareils Wiren Board restent donc compatibles avec les équipements tiers.

Tous les registres ne prennent pas en charge la génération d’événements. Consultez la table des registres : les registres compatibles sont marqués ⚡. Voir Fast Modbus.

Table des registres

Le compteur fournit de nombreux registres Modbus pour les grandeurs mesurées et calculées ainsi que pour la commande de l’appareil.

Registres Modbus des grandeurs mesurées et calculées

Table des registres de commande du WB-MAP12E

Mises à jour du micrologiciel et réinitialisation des paramètres

Les appareils Wiren Board prennent en charge les mises à jour du micrologiciel via Modbus. Cela permet de corriger les défauts sur le site d’installation et, lorsque c’est techniquement possible, d’ajouter des fonctions. Les paramètres enregistrés dans l’appareil sont conservés lors d’une mise à jour du micrologiciel.

Instructions :

• Mise à jour du micrologiciel (tutoriel vidéo)
• Réinitialisation des paramètres
• Réglage des paramètres de connexion
• Adresse Modbus : recherche, réinitialisation ou modification
• Mise à jour du chargeur d’amorçage

Les nouvelles versions du micrologiciel figurent dans le journal des modifications du micrologiciel.

L’étalonnage d’usine et les paramètres des TC sont enregistrés séparément et ne sont pas effacés par les mises à jour du micrologiciel.

Problèmes connus

Problèmes connus

Révisions matérielles

Historique des révisions

Images et plans de l’appareil