WB-MAP3E

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-MAP3H, WB-MAP3E misura i picchi di corrente e tensione su intervalli definiti. WB-MAP3E non misura le ampiezze delle armoniche di corrente/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;
• 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.

Per l'elenco completo dei parametri, vedere Parametri misurati, errori e nomi nell'interfaccia web di WB-MAP. I parametri supportati dipendono dalla variante del misuratore; non tutti i parametri elencati sono disponibili su ogni 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. Vedere Classi di precisione ed errori di misura di WB-MAP.

Registrato come strumento di misura con numero di registro statale 79082-20. Le caratteristiche metrologiche e tecniche sono riportate nella descrizione del tipo.

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.
• 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 aggiornamento dell'aggregazione è configurabile, con valore predefinito di 60 secondi.
• U Lx-Ly (V)— tensione concatenata tra Lx e Ly, calcolata utilizzando il teorema del coseno. Misura della tensione concatenata con WB-MAP.
• Phase angle Lx (degrees)— sfasamento tra tensione e corrente, da 0° a 360°. WB-MAP estrae la componente fondamentale e rileva i passaggi per lo zero, calcolando l'angolo dalla loro differenza temporale.
• 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.
• 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 aggiornamento dell'aggregazione è configurabile, con valore predefinito di 60 secondi.
• 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 fonte osserva che 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, calcolata da N² = S² − P². Rappresenta la componente associata alla corrente e 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.

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.

Installazione

Istruzioni di installazione dei misuratori MAP

Montare il dispositivo su una guida DIN standard da 35 mm. La pagina Installazione dei misuratori multicanale WB-MAP in un quadro fornisce una breve sequenza di installazione. Leggere i passaggi dettagliati seguenti prima di seguirla.

Collegamento dell'interfaccia di comunicazione

La morsettiera V+ GND A B, con passo di 3.5 mm, consente di collegare l’alimentazione e il bus di comunicazione RS-485. Il corretto cablaggio del bus è essenziale per una comunicazione affidabile; vedere Cablaggio e collegamento del bus RS-485.

Se i dispositivi sul bus RS-485 utilizzano alimentatori diversi, i loro morsetti GND devono essere collegati tra loro. Vedere Messa a terra dei dispositivi Wiren Board e collegamento di GND e iGND.

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 Configurazione dell'assegnazione delle fasi.

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. La fonte consente prolunghe fino a 10 m per KCT/CTSA e 70 m per WB-CT309 utilizzando questo cavo. 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

L'inversione della polarità via software consente a un TA di funzionare in entrambi gli orientamenti fisici.

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 essere collegato, ma l'intervallo di misura è limitato a 60/100 × 200 = 120 A.

Non collegare mai direttamente un secondario da 5 A a WB-MAP. Utilizzare un TA intermedio, ad esempio KCT-6 o WB-CT309 (si consiglia 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.

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 non sono disponibili, verificare il livello di accesso.
2. Scrivere le impostazioni nei registri Modbus del modulo dalla console del controllore utilizzando l'utilità modbus-utils-rpc o modbus­_client.
3. Senza un controllore Wiren Board, utilizzare il configuratore web dei dispositivi Wiren Board o altro software; vedere Utilizzo dei dispositivi Modbus Wiren Board senza controllore. È necessario un computer con un convertitore di interfaccia: USB-RS485.

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, inserire i parametri dei TA nella memoria del misuratore prima dell'uso; in caso contrario le letture saranno errate.

I parametri effettivi dei TA variano tra le unità. I TA forniti da Wiren Board vengono tarati al banco e i loro parametri sono stampati sull'etichetta del TA.

Ogni TA ha due parametri di configurazione obbligatori:

• Turns Lx — rapporto di trasformazione,
• Phi Lx — correzione di fase.

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, il software del controllore è precedente. In alternativa, configurare i TA dalla console.

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 canale di corrente WB-MAP3E può essere associato a qualsiasi fase di tensione collegata al misuratore.

L'assegnazione delle fasi modifica l'associazione di fabbrica tra TA e tensione. Ad esempio, l'ingresso di corrente L1 può misurare un conduttore che trasporta la fase L2. Ciò può correggere via software gli errori di assegnazione dei collegamenti. L'assegnazione seleziona soltanto la tensione di fase utilizzata dal misuratore per i 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 effettiva assegnata al trasformatore di corrente Lx.

Se questi parametri sono assenti, il software del controllore è precedente. Vedere i metodi di configurazione alternativi in Metodi di configurazione.

Indicatori

Il misuratore ha due LED sul pannello frontale:

• S (verde) — stato della comunicazione Modbus: si accende quando viene applicata l’alimentazione a bassa tensione e lampeggia durante l’interrogazione tramite RS-485. Nei dispositivi con eventi abilitati in Fast Modbus ⚡ l'indicatore lampeggia più frequentemente rispetto all'interrogazione sequenziale perché gli eventi vengono interrogati più rapidamente. In modalità bootloader lampeggia una volta al secondo; durante il caricamento del firmware lampeggia rapidamente.
• CF — lampeggia con il consumo di energia: 1000 impulsi corrispondono a 1 kWh di energia attiva trifase totale.

Interfaccia web del controllore Wiren Board

Selezione di un modello

Per visualizzare il dispositivo nella scheda Devices dell’interfaccia web del controllore Wiren Board, aggiungerlo automaticamente tramite la ricerca dei dispositivi Wiren Board su RS-485 oppure manualmente selezionando il modello WB-MAP3E fw2.

Per i dispositivi prodotti prima dell'autunno 2019 con firmware precedente alla versione 2.1, utilizzare il modello senza fw2. La versione del firmware è stampata sull'etichetta dell'involucro nel campo FW.

Visualizzazione delle letture

L'interfaccia web del controllore visualizza le letture del misuratore. Modificare i canali visualizzati nelle impostazioni del dispositivo sulla pagina di selezione del modello.

Per tutti i nomi dei parametri nell'interfaccia web, vedere Parametri misurati, errori e nomi nell'interfaccia web di WB-MAP

Funzionamento Modbus

I dispositivi Wiren Board utilizzano Modbus RTU. Il collegamento fisico utilizza l'interfaccia RS-485.

. Sono supportati tutti i principali comandi per la lettura e la scrittura di uno o più registri. Vedere l'elenco nella descrizione del protocollo Modbus.

Il modulo può essere configurato:

• nell'interfaccia web del controllore Wiren Board;
• utilizzando il configuratore web dei dispositivi Wiren Board;
• utilizzando 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; vedere 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.

Per istruzioni su come trovare, modificare o ripristinare l'indirizzo, vedere Indirizzo Modbus dei dispositivi Wiren Board.

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-MAP3E.

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 ()
• 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

CorelDRAW 2018 (carattere: Ubuntu): File: WB-Library.cdr.zip

Visio:

1. Dispositivi Wiren Board: File: WB-Visio-Lib.zip.
2. Involucri, interruttori automatici, contattori e altri simboli di terze parti.

SVG: File: WB-Library.svg.zip

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

Autocad PDF: File: WB-MAP3E.pdf

Libreria di simboli schematici AutoCAD Electrical: File: Wirenboard-AE-base.zip