WB-MAP12E

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Descrizione

Questo contatore di energia e analizzatore di rete elettrica è destinato alla gestione dell'energia e al monitoraggio della qualità dell'alimentazione, compresi il sottoconteggio operativo in edifici residenziali e per uffici e il monitoraggio dei carichi nei centri dati e negli uffici intelligenti. I trasformatori di corrente esterni apribili consentono l'installazione attorno ai conduttori senza interrompere i carichi. La classe di precisione è 0.5S per l'energia attiva e 1 per l'energia reattiva.

A differenza del WB-MAP12H, WB-MAP12E misura i picchi di corrente e tensione su intervalli definiti. WB-MAP12E non misura le ampiezze delle armoniche di corrente o tensione né la distorsione armonica totale.

Caratteristiche tecniche

WB-MAP misura e calcola parametri della rete elettrica, tra cui:

• valori efficaci delle tensioni e delle correnti di fase (Urms, Irms);
• picchi delle correnti e delle tensioni di fase. La durata minima rilevabile dei picchi è 300 µs ed è determinata dal filtraggio degli ingressi. Sono disponibili due serie di registri:
  • picchi istantanei — massimo nell'intervallo di rilevamento, 20 ms per impostazione predefinita;
  • picchi aggregati — massimo nell'intervallo di aggregazione, 60 s per impostazione predefinita.
• tensioni concatenate per carichi trifase;
• potenza attiva, reattiva, apparente e non attiva;
• fattore di potenza;
• energia attiva, reattiva, apparente e non attiva nei sensi diretto e inverso;
• potenza ed energia totali per carichi trifase e/o più canali;
• angolo di fase tra tensione e corrente;
• frequenza.

I valori efficaci e di picco delle correnti e delle tensioni, la potenza, il fattore di potenza, gli angoli di fase e la frequenza vengono campionati diverse migliaia di volte per ciclo di tensione, mediati su 16 cicli e aggiornati nei registri ogni 320 ms. I registri dell'energia vengono aggiornati man mano che l'energia si accumula.

L'insieme completo dei parametri è descritto nel riferimento delle misure WB-MAP. L'insieme esatto supportato da un misuratore dipende dal suo modello.

La classe di precisione è 0.5S per potenza ed energia attiva e 1 per potenza ed energia reattiva.
Gli errori relativi di misura dipendono dal valore misurato e dal tipo di carico.

I misuratori WB-MAP sono strumenti di misura registrati nel registro statale russo con il numero 79082-20; le loro caratteristiche metrologiche e tecniche sono definite nella descrizione del tipo approvata.

Caratteristiche tecniche

Principio di funzionamento

Il dispositivo utilizza circuiti integrati di misura Atmel M90E32AS con tre canali di corrente e tensione.

Ogni canale misura la tensione e la corrente istantanee e le moltiplica per ottenere la potenza istantanea. Il prodotto filtrato fornisce la potenza e il suo integrale fornisce l'energia. La potenza reattiva viene calcolata moltiplicando la corrente istantanea per la tensione sfasata di 90°.

I canali funzionano indipendentemente. Ogni unità di misura è vincolata al proprio ingresso di corrente, ma l'assegnazione delle fasi può associarle una qualsiasi delle tre fasi di tensione.

Le potenze attiva e reattiva trifase sono le somme delle potenze corrispondenti dei canali. Analogamente, le energie attiva e reattiva trifase nel senso diretto sono le somme delle rispettive energie dirette dei canali.

Metodi di misura e calcolo:

• Urms Lx (V)— tensione efficace tra Lx e N. I contatori convenzionali per la fatturazione calcolano direttamente il valore efficace; WB-MAP esegue la media su 16 cicli, cioè ogni 320 ms.
• Upeak Lx inst (V) — tensione di picco tra Lx e N nell'intervallo di rilevamento (20 ms per impostazione predefinita, registro 4340).
• Upeak Lx (V) — tensione di picco aggregata tra Lx e N. Gli impulsi rilevabili iniziano da 300 µs, come determinato dai filtri di ingresso. L'intervallo di aggregazione è configurabile (60 secondi per impostazione predefinita, registro 4336).
• U Lx-Ly (V) — tensione concatenata tra Lx e Ly, calcolata utilizzando il teorema del coseno.
• Phase angle Lx (degrees) — angolo di fase con segno tra tensione e corrente di una fase, da −180° a +180°. Un valore positivo indica che la corrente è in ritardo rispetto alla tensione (carico induttivo); un valore negativo indica che è in anticipo (carico capacitivo). Una visualizzazione 0–360° rappresenta la stessa grandezza in modo diverso: 348° equivale a −12°. Il misuratore estrae la frequenza fondamentale, rileva i passaggi per lo zero e calcola l'angolo dalla differenza temporale tra essi.
• Voltage angle Lx (degrees)— sfasamento della tensione tra le fasi, da 0° a 360°. L1 è sempre 0; L2 e L3 vengono misurate rispetto a L1.
• Irms Lx (A)— corrente efficace di fase. I contatori convenzionali per la fatturazione calcolano direttamente il valore efficace; WB-MAP esegue la media su 16 cicli, cioè ogni 320 ms.
• Ipeak Lx inst (A) — corrente di picco di fase nell'intervallo di rilevamento (20 ms per impostazione predefinita, registro 4340).
• Ipeak Lx (A) — corrente di picco aggregata di fase. Gli impulsi rilevabili iniziano da 300 µs, come determinato dai filtri di ingresso. L'intervallo di aggregazione è configurabile (60 secondi per impostazione predefinita, registro 4336).
• P Lx (W)— potenza attiva, associata all'energia fatturata dal fornitore di elettricità. WB-MAP e i contatori per la fatturazione la calcolano dal prodotto istantaneo di tensione e corrente.
• Q Lx (var)— potenza reattiva. La precisione della potenza reattiva convenzionale è specificata per carichi lineari. Alcuni misuratori visualizzano la potenza non attiva N come Q, poiché coincidono per i carichi lineari, talvolta aggiungendo un segno in base al quadrante tensione/corrente. Per correnti non sinusoidali, WB-MAP misura la potenza reattiva fondamentale secondo IEC 62053-24 moltiplicando la corrente per la tensione sfasata di 90°.
• S Lx (VA)— potenza apparente, definita e calcolata come Irms × Urms. Un carico con S = 2 kVA riscalda i conduttori come un carico resistivo con P = 2 kW alla stessa tensione, poiché la corrente efficace è la stessa.
• N Lx (var) — potenza non attiva, definita come N² = S² − P². I misuratori WB-MAP utilizzano questa definizione. Rappresenta la componente associata al riscaldamento dei conduttori che non compie lavoro utile.
• PF Lx— fattore di potenza, calcolato come PF = P/S: la frazione della potenza apparente corrispondente alla potenza attiva utile.

Un valore di picco è l'ampiezza della sinusoide, circa 1.41 volte il valore efficace; un picco di 330 V su un'alimentazione di 230 V è quindi normale. I registri 4336 e 4340 impostano gli intervalli di aggregazione e di rilevamento.

Isolamento dei circuiti di misura

Il misuratore utilizza una rete di attenuazione del neutro: il circuito di misura è attenuato sia dai conduttori di fase sia dal neutro. Il riferimento dell'ADC è collegato a PE anziché al neutro.

Senza PE collegato, i morsetti di fase non utilizzati possono assumere un potenziale determinato dai vettori delle tensioni di fase collegate e dai rapporti dei partitori interni. Ad esempio, con 230 V su una fase, un'altra può trovarsi a circa 230 × 0.3/1.3 = 53 V.

La funzione opzionale Detect disconnected phases azzera le letture di tensione e della potenza associata se la tensione di quella fase è inferiore al 30% della tensione di fase più elevata.

Alimentazione del misuratore

Il misuratore ha due sorgenti di alimentazione:

• alimentazione dalla tensione di fase, assente in alcune varianti; è sufficiente la tensione su una sola fase;
• alimentazione della sezione dell'interfaccia.

Entrambe le sorgenti possono alimentare la sezione di misura. La comunicazione Modbus richiede l'alimentazione ai morsetti dell'interfaccia V+ e GND.

In assenza di tensione su tutte le fasi, rimangono valide solo le letture della corrente efficace dai trasformatori di corrente.

Cali e interruzioni di tensione

L'energia accumulata viene mantenuta quando si toglie l'alimentazione al misuratore.

Energia accumulata

Il misuratore accumula soltanto energia: il valore accumulato non può essere azzerato o modificato — i registri dell'energia sono di sola lettura.

Il misuratore non dispone di un orologio in tempo reale, quindi non memorizza l'energia a fine giornata né un profilo orario della potenza.

Calcolare nel controllore o nel sistema SCADA i consumi giornalieri o mensili, le tariffe e le letture in continuità con un misuratore precedente: sottrarre i valori accumulati in due istanti e aggiungere un offset iniziale quando necessario.

Aumentare la profondità di conservazione dello storico nelle impostazioni dell'interfaccia web del controllore quando serve una memorizzazione più lunga.

Installazione

Istruzioni di installazione dei misuratori MAP

Montare il misuratore su una guida DIN standard da 35 mm. Seguire le fasi di installazione riportate di seguito quando si installa un misuratore WB-MAP in un quadro elettrico.

Collegamento dell'interfaccia di comunicazione

La morsettiera V+ GND A B, con passo di 3.5 mm, collega l'alimentazione dell'interfaccia e il bus RS-485. La corretta topologia del bus e la terminazione sono essenziali per una comunicazione affidabile.

Se i dispositivi sul bus RS-485 utilizzano alimentazioni diverse, collegare tra loro i morsetti GND.

Collegamento della sezione ad alta tensione

Collegare sempre PE alla terra di protezione e N al neutro.

Collegare le tre fasi, il neutro e la terra di protezione alla morsettiera ad alta tensione. Collegare le fasi tramite un interruttore automatico semplifica l'installazione; sceglierne la corrente nominale in base alla sezione dei conduttori.

Il conduttore PE collega a terra i circuiti secondari dei trasformatori di corrente. In sua assenza, un contatto accidentale con la rete su un cavo di un trasformatore può portare tutti i cavi dei trasformatori al potenziale di rete. Con la messa a terra di protezione collegata, interviene l’interruttore differenziale oppure si bruciano le resistenze degli ingressi di corrente.

Collegare L1 (A), L2 (B) e L3 (C) secondo le etichette dei morsetti.

Per tre fasi, le letture Voltage angle sono L1 = 0°, L2 ≈ +120°, L3 ≈ −120°, oppure 0°/−120°/+120°. Sono supportate entrambe le sequenze di fase.

Collegamento a reti monofase

Per l'utilizzo monofase, collegare il conduttore di fase a L1. Le letture di L1 sono valide; l'energia e la potenza a somma vettoriale (SV) non sono disponibili.

Per utilizzare tutti gli ingressi di corrente, assegnarli alla fase collegata; vedere

Gli ingressi di tensione sono ad alta impedenza. Gli ingressi Lx inutilizzati possono captare interferenze che appaiono come una tensione misurata. Collegare a N gli ingressi di fase inutilizzati per evitarlo.

Collegamento ai circuiti secondari dei trasformatori di tensione (57 V)

Il misuratore supporta i secondari dei trasformatori di tensione di misura, ad esempio in reti da 6–110 kV con tensione secondaria di 57.7 V tra fase e neutro e di 100 V tra le fasi.

Collegare i conduttori di fase del secondario del TV a L1, L2 e L3, e il neutro a N.

Poiché circa 57 V è inferiore all'intervallo di alimentazione da fase di 90–510 V, alimentare il misuratore attraverso la sezione dell'interfaccia. In questa configurazione l'alimentazione dalle fasi non è disponibile.

Le letture di tensione, potenza ed energia accumulata si riferiscono quindi al secondario del TV. Moltiplicarle per il rapporto del TV per ottenere i valori della rete primaria.

Collegamento dei trasformatori di corrente

Installare i trasformatori di corrente attorno ai conduttori di fase corrispondenti, con ciascuna freccia rivolta verso il carico:

1 — L1(A), 2 — L2(B), 3 — L3(C).

Se un TA è stato montato al contrario, è possibile invertirne la polarità nelle impostazioni.

Collegare i fili bianchi/rossi dei TA agli ingressi di corrente positivi e quelli neri agli ingressi negativi. Non unire tra loro i fili dei TA collegati né collegarli ad altri circuiti. Il misuratore fornisce internamente la messa a terra di protezione dei secondari dei TA tramite PE.

Per un misuratore preconfigurato/tarato, ogni TA è assegnato individualmente ed etichettato per il proprio canale. Collegarlo a quel canale. Se un TA è già attorno a un conduttore sotto tensione ma il suo secondario non può ancora essere collegato al misuratore, cortocircuitare tra loro i fili del secondario per evitare il ronzio e il riscaldamento del nucleo.

Anche uno spazio tra le parti del nucleo può causare ronzio. Controllare che il nucleo sia ben chiuso e che i fili del secondario non siano lasciati aperti.

Prolungamento dei cavi dei TA

Tenere conto della resistenza del cavo. La resistenza totale dell'anello non deve superare 4 Ω per i trasformatori KCT/CTSA o 14 Ω per i gruppi WB-CT309; una resistenza maggiore riduce la precisione. Tenere insieme i due fili del TA, lontano dai cavi di potenza, e utilizzare un cavo schermato per le prolunghe.

Un doppino intrecciato standard in rame con conduttori da 0.20 mm² ha una resistenza di circa 10 Ω per 100 m. Utilizzando questo cavo, sono consentite prolunghe fino a 10 m per KCT/CTSA e 70 m per WB-CT309. Per lunghezze maggiori, utilizzare una sezione maggiore, ad esempio KGVEV 7×1.0.

Accorciamento dei cavi dei TA

I cavi standard possono essere accorciati senza influire sulla precisione o sul funzionamento del TA.

Pulizia del nucleo magnetico

Pulire le superfici di contatto del nucleo prima di chiudere il TA attorno a un conduttore.

Impronte digitali, sporco e polvere creano un traferro che riduce la precisione.

• 
  Le impronte e la polvere sul nucleo riducono la precisione di misura
• 
  Superficie del nucleo magnetico pulita

Fissaggio dei trasformatori di corrente

Anche un'installazione meccanica errata può creare uno spazio tra le due metà del nucleo.

Controllare che il trasformatore:

sia chiuso correttamente, senza disallineamenti;

possa ruotare liberamente attorno al conduttore.

In caso contrario, le sollecitazioni meccaniche possono creare un traferro, con un errore di misura del 10 % o superiore.

• 
  Il TA deve ruotare liberamente attorno al conduttore
• 
  Montaggio corretto: il TA ruota liberamente
• 
  Montaggio errato del TA

Orientamento del trasformatore di corrente

Installare ciascun TA nell'orientamento corretto e collegarne i fili con la polarità corretta. Per un carico che assorbe energia, la freccia punta lungo il conduttore di fase verso il carico.

Ciò presuppone che il circuito consumi energia. Alcuni inverter solari o eolici immettono in rete l'energia in eccesso; anche i motori azionati esternamente possono generare elettricità.

In assenza di generazione locale, i TA orientati correttamente forniscono potenza attiva positiva; i TA invertiti forniscono potenza attiva negativa.

Controllo dei collegamenti

Per evitare errori di misura, controllare i collegamenti:

1. Applicare un carico di circa 100 W per fase.
2. Nell'interfaccia del controllore, controllare:
   • l'angolo tra corrente e tensione — deve essere compreso tra −40° e +40°.
   • potenza attiva sulla fase — deve essere positiva.

Per carichi prevalentemente resistivi come illuminazione, riscaldatori e altri elettrodomestici, lo sfasamento tra tensione e corrente è normalmente entro poche decine di gradi.

Angoli superiori a 100° indicano che il TA è attorno al conduttore di fase sbagliato. Questo controllo potrebbe non essere applicabile ad apparecchiature di compensazione della potenza reattiva o a motori di grandi dimensioni.

• 
  Potenza attiva positiva: la fase è sufficientemente caricata
• 
  Angolo di fase tra tensione e corrente inferiore a 40°: TA montati correttamente
• 
  Angolo di fase tra tensione e corrente superiore a 40°: TA L1 e L2 scambiati

Utilizzo di trasformatori di misura per correnti elevate

Gli ingressi di corrente WB-MAP misurano fino a 60 mA RMS al secondario del TA. Un trasformatore 200 A/100 mA può può essere collegato, ma la corrente primaria misurabile è limitata a 60 mA / 100 mA × 200 A = 120 A.

Non collegare mai direttamente un secondario da 5 A a un misuratore WB-MAP. Utilizzare un trasformatore intermedio come KCT-6 o WB-CT309; è consigliato un trasformatore 5 A/25 mA.

Installare il TA WB-MAP attorno a un conduttore nel circuito secondario da 5 A. Quel secondario deve rimanere cortocircuitato o collegato a un misuratore esistente; lasciarlo aperto può distruggere il trasformatore.

Applicare via software alle letture il rapporto di trasformazione aggiuntivo. Per un TA a monte da 800/5 A, moltiplicare la lettura WB-MAP per 160: per ottenere il valore primario. Applicare il fattore a corrente, potenza ed energia. In alternativa, moltiplicare i rapporti dei TA e scrivere il valore combinato nel registro del rapporto se è inferiore a 65536; il misuratore riporta quindi direttamente i valori primari.

Se il prodotto supera 65 535, memorizzare nel misuratore solo il rapporto del trasformatore intermedio e moltiplicare corrente, potenza ed energia per il rapporto del trasformatore primario nel controllore. Ad esempio, WB-CT309 con un rapporto di 2000 a valle di un trasformatore 200/5 A dà 2000 × 40 = 80 000, che non può essere contenuto nel registro.

Configurazione

Metodi di configurazione

1. Impostare i parametri nell'interfaccia web del controllore Wiren Board in Settings → Configs → Serial devices driver configuration. Se queste voci di menu non sono disponibili, controllare il livello di accesso attuale.
2. Scrivere le impostazioni nei registri Modbus del modulo dalla console del controllore con modbus-utils-rpc o modbus_client.
3. Senza un controllore Wiren Board, utilizzare il configuratore web dei dispositivi Wiren Board o un software Modbus compatibile su un computer con adattatore USB-RS-485.

I nostri dispositivi vengono costantemente migliorati. Se mancano impostazioni descritte in questo manuale, aggiornare il firmware del dispositivo e il software del controllore.

Configurazione dei trasformatori di corrente

Se la configurazione del misuratore è stata ordinata insieme al misuratore e ai TA, i parametri dei TA sono già memorizzati e ciascun TA è etichettato con il numero del suo canale. Collegare ciascuno a quel canale; in caso contrario le letture saranno errate.

Se non è stata ordinata la configurazione del misuratore, inserire i parametri dei TA nella memoria del misuratore prima dell'uso. In caso contrario, corrente, potenza ed energia rimangono a zero perché il rapporto di trasformazione predefinito è zero.

I trasformatori di corrente Wiren Board sono tarati in fabbrica. La fonte dei parametri dipende dal tipo di trasformatore:

Ogni TA ha due caratteristiche di taratura che devono essere inserite nella configurazione del misuratore. I nomi nella documentazione e nell'interfaccia web differiscono:

Scrivere entrambi i parametri di ogni TA nella memoria del misuratore prima del funzionamento.

Configurazione Current Transformer Reverse x — inverte la polarità del TA.

Se queste impostazioni mancano nell'interfaccia web, aggiornare il software del controllore o configurare i TA dalla console del controllore.

Configurazione dell'assegnazione delle fasi

Utilizzare con attenzione l'assegnazione delle fasi: assegnare un TA alla fase di tensione sbagliata produce letture errate che possono comunque sembrare plausibili. Ogni ingresso di corrente WB-MAP12E può essere assegnato a qualsiasi fase di tensione collegata al misuratore.

L'assegnazione delle fasi modifica l'associazione di fabbrica tra gli ingressi di corrente e le fasi di tensione. Ad esempio, l'ingresso di corrente L1 può essere assegnato alla fase di tensione L2. Utilizzarla per correggere via software gli errori di installazione o per usare WB-MAP12E come misuratore monofase a dodici canali. L'assegnazione seleziona soltanto la tensione utilizzata nei calcoli; non modifica il cablaggio o i collegamenti di alimentazione.

Se a una fase di tensione non è assegnato alcun TA, i parametri Urms e Upeak non possono essere misurati e appaiono in rosso nell'interfaccia web. La misura di VoltageAngle richiede che i TA siano assegnati a fasi diverse.

Impostare l'assegnazione delle fasi con Actual Phase Lx — la fase di tensione effettiva associata al TA sull'ingresso di corrente Lx.

Se questi parametri sono assenti, aggiornare il software del controllore o utilizzare un altro metodo descritto in Metodi di configurazione.

Indicatori

Il misuratore ha cinque indicatori LED:

• S (verde) indica la comunicazione Modbus. Si accende in presenza dell'alimentazione a bassa tensione e lampeggia durante l'interrogazione RS-485. Con gli eventi Fast Modbus abilitati lampeggia più frequentemente. Lampeggia una volta al secondo in modalità bootloader e rapidamente durante il caricamento del firmware.
• CF1–CF4 (rossi) indicano l'energia attiva consumata accumulata per i quattro canali trifase. Il lampeggio rappresenta il consumo: 1000 impulsi equivalgono a 1 kWh; i firmware precedenti alla versione 2.1 utilizzavano 3200 impulsi per kWh.

Interfaccia web del controllore Wiren Board

Selezione di un modello

Per visualizzare il dispositivo nella scheda Devices nell'interfaccia web del controllore Wiren Board, aggiungerlo automaticamente tramite il rilevamento dei dispositivi RS-485 oppure manualmente selezionando il WB-MAP12E fw2.

Visualizzazione delle letture

L'interfaccia web del controllore visualizza le letture del misuratore. Scegliere i canali visualizzati nelle impostazioni del dispositivo.

Funzionamento Modbus

I dispositivi Wiren Board utilizzano Modbus RTU sull'interfaccia fisica RS-485.

Sono supportati tutti i principali comandi Modbus per la lettura e la scrittura di uno o più registri.

Il modulo può essere configurato:

• nell'interfaccia web del controllore Wiren Board;
• con il configuratore web dei dispositivi Wiren Board;
• con software di terze parti.

Impostazioni predefinite della porta

Nel firmware attuale, l'impostazione di Bit di stop è facoltativa: il dispositivo funziona correttamente anche quando il suo numero di bit di stop differisce dall'impostazione del master Modbus.

Per una risposta più rapida, si consiglia di aumentare la velocità di trasmissione a 115200 bit/s Impostazioni dei parametri di comunicazione

Indirizzo Modbus

Ogni dispositivo sul bus deve avere un indirizzo univoco da 1 a 247. L'indirizzo assegnato in fabbrica è stampato sulle etichette dell'involucro (coperchio superiore, lato o parte inferiore). Ai dispositivi di un lotto di produzione vengono assegnati indirizzi diversi, quindi i dispositivi di uno stesso ordine hanno generalmente indirizzi diversi.

L'indirizzo può essere rilevato, modificato o ripristinato con gli strumenti del controllore Wiren Board o con un software di configurazione Modbus compatibile.

Estensione Fast Modbus

Fast Modbus estende il Modbus standard con il rilevamento rapido dei dispositivi Wiren Board su RS-485 e l'interrogazione degli eventi.

Queste funzioni vengono abilitate da un comando speciale del master, quindi i dispositivi Wiren Board rimangono compatibili con apparecchiature di terze parti.

Non tutti i registri supportano la generazione di eventi. Controllare la mappa dei registri: quelli che supportano gli eventi sono contrassegnati con ⚡. Vedere Fast Modbus.

Mappa dei registri

Il misuratore dispone di numerosi registri Modbus per le grandezze misurate e calcolate e per il controllo del dispositivo.

Registri Modbus delle grandezze misurate e calcolate

Tabella dei registri di controllo del WB-MAP12E

Aggiornamenti del firmware e ripristino delle impostazioni

I dispositivi Wiren Board supportano gli aggiornamenti del firmware tramite Modbus. Ciò consente di correggere errori sul luogo di installazione e, ove tecnicamente possibile, di aggiungere nuove funzioni. Le impostazioni memorizzate nel dispositivo vengono mantenute durante un aggiornamento del firmware.

Istruzioni:

• Aggiornamento del firmware (videoguida)
• Ripristino delle impostazioni
• Impostazioni dei parametri di collegamento
• Indirizzo Modbus: ricerca, ripristino o modifica
• Aggiornamento del bootloader

Le nuove versioni del firmware sono elencate nel registro delle modifiche del firmware.

La taratura di fabbrica e i parametri dei TA sono memorizzati separatamente e non vengono cancellati dagli aggiornamenti del firmware.

Problemi noti

Problemi noti

Revisioni hardware

Cronologia delle revisioni

Immagini e disegni del dispositivo