WB-MAP3E

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-MAP3H, le WB-MAP3E mesure les crêtes de courant et de tension sur des intervalles définis. Le WB-MAP3E ne mesure ni les amplitudes harmoniques du courant/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 ;
• 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.

Pour la liste complète des paramètres, voir Paramètres mesurés, erreurs et noms dans l’interface web du WB-MAP. Les paramètres pris en charge dépendent de la variante du compteur ; tous les paramètres répertoriés ne sont pas disponibles sur chaque 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. Voir Classes de précision et erreurs de mesure du WB-MAP.

Enregistré comme instrument de mesure sous le numéro du registre d’État 79082-20. Les caractéristiques métrologiques et techniques figurent dans la description du type.

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.
• 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’actualisation de l’agrégation est configurable, 60 secondes par défaut.
• U Lx-Ly (V)— tension entre phases Lx et Ly, calculée avec la loi des cosinus. Mesure de tension entre phases avec WB-MAP.
• Phase angle Lx (degrees)— déphasage tension/courant, de 0° à 360°. Le WB-MAP extrait la composante fondamentale et détecte les passages par zéro, puis 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.
• Ipeak Lx (A)— courant de crête agrégé de phase. Les impulsions détectables commencent à 300 µs, selon les filtres d’entrée. L’intervalle d’actualisation de l’agrégation est configurable, 60 secondes par défaut.
• 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 source précise que 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, calculée selon N² = S² − P². Elle représente la composante associée au courant et 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.

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.

Installation

Instructions d’installation du compteur MAP

Montez l’appareil sur un rail DIN standard de 35 mm. La page Installation des compteurs multicanaux WB-MAP dans une armoire fournit une courte séquence d’installation. Lisez les étapes détaillées ci-dessous avant de la suivre.

Câblage de l’interface de communication

Le bornier V+ GND A B, au pas de 3.5 mm, sert au raccordement de l’alimentation et du bus de communication RS-485. Un câblage correct du bus est indispensable à une communication fiable ; voir Câblage et raccordement du bus RS-485.

Si les appareils du bus RS-485 utilisent des alimentations différentes, leurs bornes GND doivent être interconnectées. Voir Mise à la terre des appareils Wiren Board et raccordement de GND et iGND.

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 Configuration de l’affectation des phases.

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. La source autorise des prolongements jusqu’à 10 m pour KCT/CTSA et 70 m pour WB-CT309 avec ce câble. 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

L’inversion logicielle de polarité permet à un TC de fonctionner dans les deux orientations physiques.

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 être raccordé, mais la plage de mesure est limitée à 60/100 × 200 = 120 A.

Ne raccordez jamais directement un secondaire 5 A au WB-MAP. Utilisez un TC intermédiaire, par exemple KCT-6 ou l’ 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.

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 ne sont pas disponibles, vérifiez votre niveau d’accès.
2. Écrivez les paramètres dans les registres Modbus du module depuis la console du contrôleur à l’aide de l’utilitaire modbus-utils-rpc ou l’ modbus­_client.
3. Sans contrôleur Wiren Board, utilisez le configurateur web des appareils Wiren Board ou un autre logiciel ; voir Utilisation des appareils Modbus Wiren Board sans contrôleur. Un ordinateur équipé d’un convertisseur d’interface est nécessaire : USB-RS485.

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 n’a pas été commandée, saisissez les paramètres des TC dans la mémoire du compteur avant utilisation ; sinon les mesures seront incorrectes.

Les paramètres réels des TC varient d’un exemplaire à l’autre. Les TC fournis par Wiren Board sont étalonnés sur banc et leurs paramètres figurent sur l’étiquette du TC.

Chaque TC nécessite deux paramètres de configuration :

• Turns Lx — rapport de transformation,
• Phi Lx — correction de phase.

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, le logiciel du contrôleur est plus ancien. Vous pouvez aussi configurer les TC depuis la console.

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 canal de courant du WB-MAP3E peut être associé à n’importe quelle phase de tension raccordée au compteur.

L’affectation des phases modifie l’association TC-tension d’usine. Par exemple, l’entrée de courant L1 peut mesurer un conducteur portant la phase L2. Cela permet de corriger par logiciel les erreurs d’affectation du câblage. L’affectation sélectionne uniquement la tension de phase utilisée par le compteur pour 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 réelle affectée au transformateur de courant Lx.

Si ces paramètres sont absents, le logiciel du contrôleur est plus ancien. Consultez les autres méthodes de configuration sous Méthodes de configuration.

Voyants

Le compteur possède deux voyants en façade :

• S (vert) — état de la communication Modbus : s’allume lorsque l’alimentation basse tension est appliquée et clignote pendant l’interrogation via RS-485. Sur les appareils dont les événements sont activés dans Fast Modbus ⚡ le voyant clignote plus fréquemment que lors de l’interrogation séquentielle, car les événements sont interrogés plus rapidement. En mode chargeur d’amorçage, il clignote une fois par seconde ; pendant le chargement du micrologiciel, il clignote rapidement.
• CF — clignote avec la consommation d’énergie : 1000 impulsions correspondent à 1 kWh d’énergie active triphasée totale.

Interface web du contrôleur Wiren Board

Sélection d’un modèle

Pour afficher l’appareil dans l’onglet Devices de l’interface web du contrôleur Wiren Board, ajoutez-le automatiquement en recherchant les appareils Wiren Board sur RS-485 ou manuellement en sélectionnant le modèle WB-MAP3E fw2.

Pour les appareils fabriqués avant l’automne 2019 avec un micrologiciel antérieur à 2.1, utilisez le modèle sans fw2. La version du micrologiciel figure sur l’étiquette du boîtier dans le champ FW.

Consultation des mesures

L’interface web du contrôleur affiche les mesures du compteur. Modifiez les canaux affichés dans les paramètres de l’appareil sur la page de sélection du modèle.

Pour tous les noms de paramètres de l’interface web, voir Paramètres mesurés, erreurs et noms dans l’interface web du WB-MAP

Fonctionnement Modbus

Les appareils Wiren Board utilisent Modbus RTU. La connexion physique utilise l’interface RS-485.

. Toutes les principales commandes de lecture et d’écriture d’un ou de plusieurs registres sont prises en charge. Consultez la liste dans la description du protocole Modbus.

Le module peut être configuré :

• dans l’interface web du contrôleur Wiren Board ;
• à l’aide du configurateur web des appareils Wiren Board;
• à l’aide de 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; voir 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.

Pour savoir comment rechercher, modifier ou réinitialiser l’adresse, voir Adresse Modbus d’un appareil Wiren Board.

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-MAP3E.

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 ()
• 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

CorelDRAW 2018 (police : Ubuntu) : Fichier : WB-Library.cdr.zip

Visio :

1. Appareils Wiren Board : Fichier : WB-Visio-Lib.zip.
2. Boîtiers, disjoncteurs, contacteurs et autres symboles tiers.

SVG : Fichier : WB-Library.svg.zip

Autocad 2013 DXF : Fichier : WB-MAP3E.dxf.zip

Autocad PDF : Fichier : WB-MAP3E.pdf

Bibliothèque de symboles de schémas AutoCAD Electrical: Fichier : Wirenboard-AE-base.zip