Comment mesurer la tension, le courant et la puissance

Aperçu

Ce document doit être un guide complet vous aidant à mesurer la tension, le courant et la puissance avec l’instrumentation basée sur ordinateur. Le matériel suivant couvrira les capteurs courants sur le marché, le matériel de mesure de National Instruments de mesure de tension et de courant, et les paquets logiciels de calculs de puissance. Combinez les capteurs, le matériel NI et les produits logiciels référencés dans ce document pour assembler un système de mesure et de contrôle de test complet et personnalisé des mesures de tension, de courant et de puissance.

Contenu

Matériel NI de mesure de courant

Du point de vue de l’instrumentation, les mesures de courant sont effectuées avec un conditionnement frontal ou des capteurs tels que des shunts, des transformateurs de courant (TC), des capteurs à effet Hall et des bobines de Rogowski.  NI propose une variété d’options matérielles de mesure directe avec un module et la connexion à des capteurs et équipements de conditionnement externes.  Le tableau 1 montre les modules compatibles avec les châssis CompactRIO et CompactDAQ de mesure de courant.  

Tous les modules répertoriés dans le tableau 1 utilisent des entrées échantillonnées simultanées avec un C A/N 24 bits 50 kéch./s par voie.  Les modules de mesure de courant et de tension des tableaux 1 et 2 sont respectivement synchronisés lorsqu’ils sont installés ensemble dans un châssis CompactDAQ ou CompactRIO. La synchronisation des voies est nécessaire pour des mesures de phase et de puissance plus précises.

Numéro de modèleGamme de mesureMéthodes de mesures de courant
NI 9239 / NI 9229±10 V/±60 VSe connecter à des capteurs de courant avec une sortie de ±10 V ou ±60 V
NI 9238±0,5 VConnectez-vous à des capteurs de courant avec une sortie de 0,333 Veff et des shunts externes
NI 92275 AeffConnexion directe au module qui a des shunts internes étalonnés
NI 924620 Aeff Connexion directe au module qui a des TC internes étalonnés ; OU connexion à des TC secondaires de 1 A et 5 A à partir de TC à courant élevé
NI 924750 Aeff (100 Aeff pour 10 secondes)Connexion directe au module qui a des TC internes étalonnés ; OU connexion à des TC secondaires de 1 A et 5 A à partir de TC à courant élevé

 

Tableau 1 : NI propose une variété de modules de la Série C de mesure de courant.  Tous les modules produisent une waveform complète pour le traitement avec LabVIEW ou d’autres logiciels de mesure et d’analyse.

 

NI 9227 avec deux connecteurs de bornier pour chaque voie de mesureNI 9222 avec bouclier

 

Figure 1 : Les périphériques NI 9229, NI 9239, NI 9227 et NI 9238 ont deux connecteurs de bornier (à gauche) pour chaque voie de mesure.  Des boucliers sont disponibles (à droite) et recommandés pour éviter la déformation et empêcher l’opérateur de se connecter aux circuits actifs.

 

NI 9246 sans bouclierNI 9246 avec bouclier

 

Figure 2 : Les modules NI 9246 et NI 9247 ont des TC intégrés dans le module, de grandes valeurs de sur-courant et peuvent accueillir jusqu’à 10 AWG de fil de liaison avec des boucles de mesure de courant plus élevée.  Les mesures directes avec ces modules seront plus précises et auront une réponse en fréquence plus élevée que l’utilisation de la plupart des capteurs/capteurs TC externes.  Les deux modules peuvent supporter 500 Aeff pour 1 seconde et 1250 Aeff pour 1 cycle.

 

Connexions physiques pour la mesure de courant

Les illustrations suivantes montrent comment connecter physiquement des modules à un circuit pour mesurer le courant.  Une bande d’alimentation connectée à une prise résidentielle est utilisée à des fins de démonstration, mais ce concept s’étend des appareils individuels aux niveaux de service résidentiels (120 VCA/240 VCA), jusqu’aux tensions utilitaires.  REMARQUE :  Les niveaux de distribution et de transmission des utilitaires utiliseront toujours des capteurs externes (TC/PT).

Connexion directe du module

Figure 3 : Pour la connexion directe du module, le fil de charge (noir aux États-Unis) est coupé et connecté aux terminaux AI+ et AI- d’une seule voie.  Le courant qui traverse le module est mesuré.  Dans l’image ci-dessus, avec le clip dans le câble, le module mesurera le courant qui s’écoule vers tous les périphériques connectés à la bande d’alimentation.

Figure 4 : Pour une mesure de module utilisant un TC, le fil de charge (noir aux États-Unis) passe à travers l’ouverture du TC via un TC à noyau divisé ou en coupant/raccordant le fil.  Les fils de liaison du TC sont ensuite connectés aux AI+ et AI- du module de mesure.  Le module mesurera tout le courant sur la ligne qui passe par l’ouverture du TC.  La mise à l’échelle est effectuée dans le logiciel pour convertir la sortie Tension/Amplitude du capteur en Ampérage à pleine échelle sur le circuit.

 

Capteurs et composants avant de mesure de la tension et du courant

Transformateurs de courant (TC)

Les transformateurs de courant (TC) sont des capteurs utilisés pour réduire de manière linéaire le courant qui traverse le capteur à un niveau inférieur compatible avec l’instrumentation de mesure.  Le noyau d’un transformateur de courant est de forme toroïdale, ou annelée, avec une ouverture au centre.  Le fil est enroulé autour du noyau pour former le secondaire et couvert par une enveloppe ou un boîtier en plastique.  Le nombre d’enroulements de fil autour du noyau dicte le rapport abaisseur, ou rapport TC, entre le courant dans la ligne mesurée (primaire) et la sortie de courant connectée à l’instrumentation (secondaire).  Le fil de charge à mesurer passe à travers l’ouverture au centre du transformateur de courant.  Exemple : Un TC avec un rapport de 500 : 5 signifie qu’une charge de 500 E/S numériques sur la ligne principale se traduira par une sortie de 5 E/S numériques sur le TC secondaire.  L’instrument mesure 5 Aeff aux terminaux et peut appliquer un facteur d’échelle entré par l’utilisateur pour afficher les 500 Aeff complets.  Les TC sont spécifiés avec une valeur nominale, mais souvent la précision est répertoriée à plus de 100 % de la valeur nominale.  Les TC peuvent être à noyau divisé ou à noyau solide.  Les TC à noyau divisé s’ouvrent ou ont une section amovible pour permettre à l’installateur de connecter le TC autour d’un fil de charge sans déconnecter physiquement le fil de charge à mesurer.

Alerte de sécurité :  Bien que le TC puisse se connecter physiquement autour d’une ligne installée, l’alimentation doit être déconnectée en toute sécurité avant l’installation d’un TC.  Des connexions secondaires ouvertes avec du courant sur le primaire peuvent conduire à des potentiels de tension extrêmement dangereux.

Les options de TC à l’achat incluent la gamme nominale, le diamètre d’ouverture, le noyau divisé/solide, le type de sortie (tension/courant) et la plage de sortie (0,333 Veff, ±10V, 1 Aeff, 5 Aeff, etc.).  Les fournisseurs de TC peuvent souvent personnaliser un capteur pour des besoins spécifiques tels que la plage d’entrée ou de sortie.

 

 

 

Transformateurs de courant (TC) à noyau divisé

Figure 5 : Les TC à noyau divisé ont généralement une charnière ou une section amovible pour une installation autour d’une ligne sans démontage physique, bien que l’alimentation doive toujours être déconnectée. (Image fournie par Magnelab)

Transformateurs de courant (TC) à noyau solide

Figure 6 : Les TC à noyau solide sont moins coûteux, mais leur installation peut nécessiter plus de main-d’œuvre sur des circuits déjà opérationnels.
(Image fournie par Magnelab)

Bande passante de mesure TC

Une bande passante de 1 kHz à 2 kHz est suffisante pour la plupart des applications de qualité d’alimentation de circuit CA. Pour les applications à haute fréquence, connectez-vous directement au NI 9246 ou au NI 9247 pour une bande passante allant jusqu’à 24 kHz ou sélectionnez des TC à haute fréquence qui sont plus chers.  Tous les modules énumérés dans le tableau ci-dessus ont une bande passante d’environ 24 kHz pour les signaux directement connectés.  Les TC haute fréquence sont plus spécialisés et ont des spécifications de bande passante dans la gamme des centaines de MHz.  Les fréquences d’échantillonnage des modules de mesure NI 9215, NI 9222 et NI 9223 vont de 100 kéch./s/voie à 1 Méch./s/voie avec une résolution de 16 bits pour des mesures de fréquence plus élevées.

Pour les mesures haute fréquence au-delà des capacités du NI 9223, NI recommande un oscilloscope ou un numériseur pour PXI conçu pour les systèmes de laboratoire, de recherche et de test. 

 

Mesure de courant CC

Les TC ne mesurent pas le courant CC ou la composante d’offset CC d’un signal CA.  Pour la plupart des applications d’alimentation CA, cela n’est pas nécessaire. Lorsqu’une mesure CC est nécessaire, le NI 9227 intègre des shunts étalonnés et peut mesurer un courant CC jusqu’à 5 ampères.  Pour mesurer plus de 5 ampères CC, un capteur de mesure de courant de shunt haute puissance (voir ci-dessous) ou d’effet Hall (voir ci-dessous) connecté au module de mesure approprié est utilisé.

 

Bobines de Rogowski

Les bobines de Rogowski, parfois appelées « TC à câble », sont une autre option de capteur pour mesurer le courant dans une ligne.  Les bobines de Rogowski sont similaires dans le sens où elles s’enroulent autour du fil de charge, mais elles sont flexibles, ont une ouverture beaucoup plus grande que les TC standard et le principe de mesure est différent.  Les bobines de Rogowski induisent une tension qui est proportionnelle à la vitesse de changement du courant et nécessitent donc dans le circuit d’intégration de se convertir en courant proportionnel.  L’intégrateur est un boîtier/composant séparé qui est généralement monté sur une face-avant ou un rail DIN, nécessite une alimentation CC et renvoie des signaux de basse tension ou de courant à l’instrumentation.  La taille et la flexibilité des bobines de Rogowski les rendent bien adaptées pour les boucles autour des barres de bus plus grandes que l’on trouve dans les bâtiments commerciaux ou les usines, en particulier lorsqu’elles sont déjà construites et que la mesure de puissance est ajoutée comme réaménagement, mais elles sont plus chères qu’un TC d’une gamme d’entrée comparable.

Bobines de Rogowski

Figure 7 : Les bobines de Rogowski nécessitent une alimentation externe et un circuit d’intégration (situé dans la boîte de montage noire dans l’image ci-dessus) et sont plus chères que les TC à noyau solide/divisé typiques, mais offrent une réponse de phase rapide et conviennent pour les installations de réaménagement et les mesures de barres de bus de grande taille en raison de leur large ouverture flexible. (Image fournie par Magnelab)

Capteurs à effet Hall

Les capteurs à effet Hall sont basés sur l’«effet Hall», nommé d’après Edwin Hall, où le flux de courant à travers un semi-conducteur placé perpendiculairement à un champ magnétique génère un potentiel de tension dans le matériau semi-conducteur. Pour la mesure de courant, le circuit à effet Hall est placé perpendiculairement au cœur du champ magnétique et produit une tension qui est mise à l’échelle de la charge de courant dans la ligne mesurée.  Les TC à effet Hall ont généralement une meilleure réponse en fréquence et peuvent mesurer l’offset CC, mais ils sont plus chers, nécessitent de l’énergie et peuvent être sujets à la dérive de température.

Capteurs à effet Hall

Figure 8 : Les capteurs à effet Hall ont un circuit de détection perpendiculaire au champ magnétique et nécessitent une alimentation.  Les capteurs à effet Hall ne sont pas soumis aux limites de saturation comme le TC et peuvent mesurer des courants CC, mais ils sont plus coûteux.

 

Résistances shunt de courant

Les shunts de mesure de courant, ou résistances shunt de courant, sont des résistances placées dans le circuit dans le but de mesurer le courant qui traverse le shunt.  Ce sont des composants électriques assez courants qui existent pour une variété d’applications.  La taille d’un shunt sera basée sur la gamme de courant de mesure, la plage de sortie et la puissance qui traverse le circuit.  Des résistances de précision plus chères sont disponibles pour une plus grande précision.  Les shunts ne s’enroulent pas autour du fil de circuit et sont placés en ligne comme un composant.  Cela élimine la barrière d’isolation entre le circuit mesuré et l’équipement de mesure et peut rendre l’installation plus difficile qu’un TC ou une bobine de Rogowski.  Cependant, les shunts peuvent mesurer des courants CC, avoir une meilleure réponse en fréquence et une meilleure réponse en phase.  Le module NI 9238 pour CompactRIO et CompactDAQ a été conçu avec une face-avant analogique basse gamme (±0,5 V) spécialement conçue pour les résistances de shunt de courant.  De plus, le NI 9238 dispose d’une isolation de voie à voie de 250 V.

 

Fournisseurs de capteurs de courant et de transformateurs

Les sociétés tierces suivantes ont des transformateurs de mesure de courant et de tension, des capteurs à effet Hall et/ou des bobines de Rogowski dans leur catalogue.  Les résistances de shunt de courant sont souvent vendues par des distributeurs de composants électroniques tels que Digi-Key Electronics.

Logo Magnelab

www.magnelab.com

Magnelab propose une variété de produits de mesure de tension et de courant, y compris les transformateurs de courant (TC), les transformateurs de potentiel (PT), les bobines de Rogowski, les TC haute fréquence, et plus encore dans une variété de niveaux de signaux de sortie.

 

Logo Verivolt

www.verivolt.com

Verivolt propose une variété de capteurs, de connecteurs et de produits d’isolation conçus pour les applications de mesure de puissance.  De plus, plusieurs capteurs ont une capacité de bande passante élevée et des options de connectivité BNC pour une connexion rapide aux modules de mesure BNC tels que le NI 9223, le NI 9222 et le NI 9215.

 

Entube VerivoltVerivolt Envoy ACNI 9239 avec BNC

 

Figure 9 : Verivolt dispose d’une variété de capteurs avec connectivité BNC qui peuvent se connecter directement à n’importe quel module NI doté de connecteurs BNC.  Les modules d’entrée analogique avec connectivité BNC incluent les NI 9229, NI 9239, NI 9215, NI 9222 et NI 9223. (Images à gauche / au centre avec l’aimable autorisation de Verivolt)

 

Matériel NI de mesure de tension

Dans le cadre de cet article, les mesures de tension font référence aux systèmes d’alimentation en courant alternatif à des niveaux de tension industriels et utilitaires allant de 120 Veff pour le service résidentiel régional à plus de 750 kV pour les systèmes à haute tension (EHV) d’un système de transmission de réseau électrique.  L’instrumentation conçue pour les applications de services publics à haute tension intègre des exigences telles que la sécurité, des terminaux de fil de jauge plus grands, une dissipation thermique plus élevée et des tests de certification spécifiques.  La plupart des instruments conçus pour la mesure de puissance CA ont une gamme d’entrée de plusieurs centaines de volts.  Les tensions plus élevées, supérieures à 1 000 VCA, nécessitent généralement un transformateur de potentiel externe (PT) pour réduire la Tension à mesurer à une gamme compatible avec la plupart des instruments.

Tout comme les modules de mesure de courant, les modules répertoriés dans le tableau 2 utilisent des entrées échantillonnées simultanées avec un C A/N 24 bits à 50 kéch./s par voie.  Les châssis CompactDAQ et CompactRIO synchroniseront les modules de mesure de tension du tableau ci-dessous avec les modules de mesure de courant répertoriés dans le tableau 1, nécessaire pour des mesures de phase et de puissance plus précises.

 

Numéro de modèleGamme de mesureTechnologie de mesure utilisée
NI 9242250 VEFF L-NMesure directe pour les systèmes 120/240 CA.  Connexion à des PT externes avec un secondaire 120/240 Veff pour la mesure de haute tension.
NI 9244400 VEFF L-NMesure directe pour des systèmes L-L atteignant 690 Veff.
NI 9225300 VEFF AI+ vers AI-Mesure directe pour des systèmes atteignant 300 Veff.
NI 9238±0,5 VConnexion à des capteurs 0,333 V
NI 9239±10 VConnexion à des capteurs 10 V
NI 9229±60 VConnexion à des capteurs 60 V

 

Tableau 2 : NI propose une variété de modules de la Série C pour toutes les formes de mesure de tension.  Tous les modules produisent des données waveform complètes pour le traitement avec LabVIEW ou d’autres logiciels de mesure et d’analyse.

Figure 10 : Les NI 9242/44 ont de grands terminaux d’entrée et une protection élevée contre les surtensions pour être utilisés dans les applications d’alimentation CA et de services publics (illustrées avec le boîtier de protection inclus)

 

Calculs de puissance à partir de waveforms de tension et de courant

L’équipement de mesure haute vitesse, tel que décrit dans cet article, fournit des données waveform similaires à l’image ci-dessous.  Dans cette capture de données de LabVIEW, la waveform verte correspond à la waveform Tension d’une prise de courant bureautique 120 Veff, et la waveform rouge correspond à la mesure de courant d’une ampoule fluorescente compacte plus ancienne.  Le module de mesure de tension et le module de mesure de courant sont synchronisés via des signaux partagés dans le châssis CompactDAQ ou CompactRIO.  C’est important pour certaines applications, car le décalage de phase entre les signaux de tension et de courant est un paramètre de qualité de puissance qui est surveillé et sans échantillonnage simultané, il est difficile de déterminer si ce décalage provient de l’instrumentation ou du circuit.

Concevoir une face-avant LabVIEW pour afficher les données waveform et les résultats de calcul de puissance

Figure 11 : Concevoir une face-avant LabVIEW pour afficher les données waveform et les résultats de calcul de puissance.

À ce stade du système de mesure, les données waveform des modules sont utilisées pour calculer tout paramètre de qualité de puissance désiré.  Certains de ces calculs sont assez simples tandis que d’autres sont complexes et agrégés sur plusieurs cycles, secondes ou minutes pour déterminer la qualité finale.

LabVIEW dispose de plusieurs palettes de fonctions conçues pour le traitement de signaux et de waveforms et propose des toolkits supplémentaires pour le traitement et les calculs de waveforms de puissance.  Le LabVIEW Electrical Power Toolkit fournit des fonctions d’analyse des calculs de puissance fondamentaux discutés dans ce document et est disponible en téléchargement en ligne. Les fonctions d’analyse suivantes sont incluses dans la version complète du LabVIEW Electrical Power Toolkit et sont conformes à la norme IEC 61000-4-30:2008 :

  • Fréquence de puissance
  • Amplitude de la tension d’alimentation
  • Papillotement
  • Creux et surtensions de la tension d’alimentation
  • Interruptions de tension
  • Déséquilibre de la tension d’alimentation
  • Harmoniques de tension
  • Maintient la tension de signalisation sur la tension d’alimentation
  • Changements rapides de tension (RVC)
  • Mesure des paramètres de sous-écart et de sur-écart

 

Les fonctions d’analyse suivantes sont conformes à la norme EN 50160:2007 :

  • Mesure de puissance
  • Mesure d’énergie
  • Agrégation (demande)

 

Programmation à l’aide de langages textuels

Le driver NI-DAQmx pour CompactDAQ prend en charge l’API pour LabVIEW, C, C++ et Measurement Studio et peut supporter l’enregistrement des données dans des formats de fichiers ouverts à utiliser dans Excel ou d’autres langages de programmation logicielle.  

Il est important de noter pour les programmeurs textuels que les VIs d’analyse du toolkit Electrical Power ne sont disponibles que pour l’environnement de développement LabVIEW et qu’ils ne peuvent pas être utilisés avec CVI, C, C++ ou Measurement Studio.

Composants système recommandés par application

Surveillance permanente du moteur d’installation

Les systèmes de surveillance des actifs sont utilisés pour prévenir les défaillances de périphériques critiques, tels que de grandes pompes, ventilateurs, ceintures, etc., en surveillant les paramètres physiques et électriques pour déterminer intelligemment à quel moment une machine doit être entretenue.  La signature de courant d’un grand moteur peut aider à détecter des inefficacités telles que des déséquilibres ou des défaillances mécaniques telles que des barres de rotor brisées. Le tableau 3 ci-dessous répertorie les composants de produits recommandés pour une application de surveillance du moteur.

 

ComposantProduit NIDescription
Entrée de tension

NI 9244 (jusqu’à 400 VCA L-N, 690 VCA L-L)

NI 9242 (jusqu’à 250 VCA L-N, 400 VCA L-L)

Les grands moteurs industriels fonctionnent généralement avec des tensions de niveau de distribution et nécessitent un PT externe pour se connecter au NI 9242.  Moteurs de basse tension inférieurs à 690 VCA, peuvent se connecter directement au NI 9244
Entrée de courantNI 9239 avec TC basse tensionLes TC basse tension sont plus sûrs et plus faciles à utiliser que les TC 1A/5A.  Assurez-vous de dimensionner le TC et le module basse tension sélectionné en gardant à l’esprit le courant d’appel qui peut être 10 fois supérieur au courant du régime établi.
Châssis et contrôleurCompactRIOLe processeur intégré permet au système de s’exécuter en continu.  Les données traitées peuvent être stockées localement, renvoyées vers un système SCADA ou déclencher des alarmes vers le système SCADA ou les PLC locaux.
Logiciel (textuel)Chaîne de compilation croisée NI Linux Real-Time C/C++ Pour les développeurs de systèmes qui ont déjà des algorithmes développés en C ou C++, la chaîne de compilation croisée NI Linux Real-Time peut être utilisée pour programmer le processeur multicœur du contrôleur CompactRIO. Le FPGA est toujours programmé dans LabVIEW.

 

Tableau 3 : Composants recommandés d’un système de surveillance du moteur installé en permanence.

 

Test d’appareils et de périphériques électriques

Les systèmes de test informatisés des appareils résidentiels ou commerciaux augmentent la productivité des équipes de conception et de test tout en améliorant la qualité du produit.  L’une des classifications des tests est à des fins de R&D, telles que :

  • HALT (test de durée de vie très accéléré)
  • V&V (validation et vérification)
  • Test de certification ou de pré-certification
  • Analyse des causes profondes de l’autorisation de retour de marchandises (ARM)

De plus, des systèmes de test d’appareils peuvent être construits pour des tests de ligne de fabrication automatisés garantissant que l’appareil est sous tension et que les LED sont activées.  Le tableau 4, ci-dessous, répertorie les composants de produit recommandés pour un système de test d’appareils électroménagers ou de dispositifs électriques.

 

ComposantProduit NIDescription
Entrée de tension

NI 9244 (jusqu’à 690 VCA)

 

La plupart des appareils résidentiels et commerciaux fonctionneront dans la gamme triphasée 690 VCA du NI 9244.
Entrée de courantNI 9247Le module d’entrée de courant élevé NI 9247 intègre des TC étalonnés pour des mesures en continu jusqu’à 50 Aeff par phase et peut mesurer jusqu’à 100 Aeff pour 10 secondes pour capturer les événements d’appel.
Châssis et contrôleurNI CompactDAQ et un PC multicœur.NI CompactDAQ dispose de 4, 8 et 14 emplacements avec connexion USB ou Ethernet vers un PC.  Tous les modules du châssis seront synchronisés avec 1 emplacement pour la tension et 1 emplacement pour le courant, il y aura des emplacements disponibles pour la température, la pression, le débit, le numérique et une multitude d’autres modules de capteurs de test de l’appareil.
Logiciel (graphique)LabVIEW Electrical Power ToolkitLe toolkit Electrical Power comprend le toolkit PMU et le toolkit Protection IP.  De plus, le programme PMU livré avec NI Grid Automation System peut être téléchargé sous forme de projet LabVIEW ouvert.
Logiciel (textuel)NI-DAQmx (driver inclus avec le matériel)Le driver NI-DAQmx pour CompactDAQ inclut le support d’une variété de langages textuels tels que C/C++, C#, Visual Studio .NET.

 

Tableau 4 : Composants recommandés d’un appareil ou d’un autre système de test de matériel électrique à capteurs mixtes.

 

Dispositifs électroniques intelligents (IED) pour applications utilitaires

Les applications du matériel NI dans l’industrie des services publics couvrent l’utilisation dans les périphériques de réseau pour la mesure, le contrôle et la protection, tels que :

  • EEI
  • RTU (unités de terminaux distants)
  • DFR (enregistreurs de défaillances numériques)
  • Contrôleurs de réenclencheurs, commutateurs intelligents et relais
  • Unités de mesure de phaseur (PMU)
  • Analyseurs de qualité d’énergie et analyseurs d’harmoniques
  • Microgrid et contrôleurs renouvelables (stockage, applications de lissage PV, contrôleurs de microgrid)

Le tableau 5, ci-dessous, répertorie les composants de produits recommandés pour les systèmes intelligents déployés sur un réseau électrique dans un centre de contrôle de sous-station, un parc d’équipement ou dans un poteau de système de distribution ou un boîtier socle.

 

ComposantProduit NI

Description                

Entrée de tensionNI 9242Le NI 9242 a été conçu pour se connecter aux TP 120 Veff et 240 Veff des sous-stations, des transformateurs et des disjoncteurs.  Pour les PT basse tension, utilisez le NI 9238, le NI 9239 ou le NI 9229, selon le cas.

 

Entrée de courant

NI 9247Le module d’entrée de courant élevé NI 9247 intègre des TC étalonnés de mesures continues jusqu’à 50 Aeff et 100 Aeff pour 10 secondes.  Les plages de résistance sont de 500 Aeff pour 1 seconde et de 1250 Aeff pour 1 cycle.
Châssis
et contrôleur
NI CompactRIOLe système d’exploitation temps réel Linux, le FPGA programmable, les options de traitement multicœur et les spécifications durcies font du CompactRIO le choix idéal pour la conception de matériel de réseau intelligent.
Logiciel (graphique)LabVIEWLabVIEW est la norme industrielle pour les logiciels de test.  Ajoutez le toolkit Electrical Power et la suite Vibration Measurement pour encore plus de capacités de mesure prédéfinies.  Construisez des rapports et des tableaux de bord, stockez des données dans plusieurs formats de fichiers et connectez-vous à plus de 4 000 instruments tiers grâce aux drivers disponibles sur le réseau de drivers LabVIEW.
Logiciel (textuel)C/C++ avec EclipsePour les développeurs de systèmes qui ont déjà développé des algorithmes en C ou C++, l’environnement de développement Eclipse peut être utilisé pour programmer le processeur multicœur du CompactRIO.  Le FPGA programmable est toujours programmé dans LabVIEW.

 

Tableau 5 : Composants recommandés pour les appareils de mesure et de contrôle intelligents déployés sur un réseau électrique.

Sélection d’un capteur de mesure de courant

La meilleure qualité de mesure de la tension, du courant et de la puissance consiste à utiliser des modules et une instrumentation qui offrent des mesures directes dans le module, comme le NI 9227, le NI 9246 ou le NI 9247.  N’oubliez pas de prendre en compte toutes les gammes de fonctionnement pertinentes (état stable, courant d’appel/démarrage, défaut, etc.) du circuit lorsque vous sélectionnez la gamme d’entrée/sortie du TC et la gamme d’entrée du module d’instrumentation.  À partir de cette valeur par défaut, le tableau suivant peut servir de guide approximatif pour les autres options de capteurs. (pas une réponse définitive, car de nombreux facteurs peuvent influencer la sélection). Consultez les fournisseurs de capteurs, tels que Magnelab et Verivolt, pour obtenir des conseils supplémentaires sur la sélection finale du capteur.

En commençant avec une connexion directe au module comme choix par défaut, utilisez le tableau suivant comme guide.

 

Besoins actuels du système de mesureRecommandation
Meilleure précision pour les mesures inférieures à 5 AeffNI 9227 (5 A)
Mesure CCNI 9227 (5 A)
Protection contre les surintensités (500 Aeff pour 1 s, 1250 A pour 1 cycle)NI 9246 (20 A) ou NI 9247 (50 A)
Gamme de mesure continue (état stable) jusqu’à 50 Aeff avec mesure de 10 secondes jusqu’à 100 AeffNI 9247 (50A)
Gamme d’entrée supérieure à 50 AeffTC externe avec sortie de tension vers un module d’entrée de tension
Mesure sans couplage/épissage de l’instrument dans le circuitTC externe avec sortie de tension vers un module d’entrée de tension
Installer dans un endroit où il est difficile d’installer un TC à noyau solide ou divisé (barre de bus, câblage serré, etc.)Bobine de Rogowski vers un module d’entrée de tension
Mesure CC avec une gamme supérieure à 5 ACapteur à effet Hall ou résistances shunt de courant
Mesure CC sans couplage/épissage de l’instrument dans le circuitCapteur à effet Hall
Gamme d’entrée supérieure à 50 Aeff avec un capteur qui produit 1 A ou 5 A sur le secondaire (applications de service public)Connectez un secondaire de TC 1A/5A au NI 9246 ou NI 9247.
Réduisez le coût par canal et profitez d’une certaine résolution et d’une certaine qualité de mesure dynamiqueUtilisez des TC et PT avec une sortie inférieure à ±10 V et connectez-les à un module d’entrée simultanée NI 9220 16 voies. (100 kéch./s/voie)
Besoin d’une meilleure précision sur les courants CCRésistance shunt de précision ou DMM PXI
Besoin d’une bande passante plus élevée ? Jusqu’à 500 kHzUtilisez des TC et des TP haute fréquence avec une sortie inférieure à ±10 et connectez-vous aux NI 9215, NI 9222, ou NI 9223.
Besoin d’une bande passante plus élevée ? >500 kHzOscilloscope/numériseur PXI

Tableau 6 : Conseils pour sélectionner une solution de mesure de courant.

Ressources CompactRIO et CompactDAQ

CompactRIO et CompactDAQ sont des systèmes basés sur châssis conçus pour le test, la mesure, le contrôle et la surveillance.  Avec plus de 100 modules de mesure disponibles, vous pouvez concevoir une solution de mesure mixte personnalisée qui répond à vos besoins dans un seul instrument.  Pour les applications de puissance, vous pouvez ajouter d’autres mesures de circuit en ajoutant plus de modules dans le même châssis ou combiner la puissance avec d’autres mesures telles que la température, la pression et les vibrations pour des systèmes de test R&D complets ou des systèmes complets de surveillance des équipements.

NI CompactDAQ

Les châssis NI CompactDAQ sont disponibles en 1, 4, 8 et 14 emplacements et utilisent la connectivité USB, WiFi ou ENET pour communiquer avec un PC sous Windows.  Les contrôleurs CompactDAQ sont également disponibles et disposent essentiellement d’un ordinateur intégré éliminant le besoin d’un PC externe.  Les contrôleurs CompactDAQ sont conçus pour des opérations de surveillance et de test mobiles, plus rigoureuses ou sans interface utilisateur (sans interface utilisateur connectée).

En savoir plus surCompactDAQ.

CompactRIO

Le CompactRIO est un système de contrôle et de surveillance programmable doté d’un processeur multicœur, d’un système d’exploitation temps réel, d’un FPGA programmable et d’une compatibilité avec tous les modules de la Série C de NI et de sociétés tierces.  CompactRIO permet aux experts de construire des contrôleurs d’E/S embarqués et des systèmes de surveillance pour les aider à résoudre leurs problèmes.

En savoir plus sur le CompactRIO

Ressources supplémentaires