Měření klešťovými měřicími přístroji

Transkript

1 Měření klešťovými měřicími přístroji Klešťové měřicí přístroje nám slouží k měření bez přerušení obvodu, zejména elektrického proudu, případně elektrického výkonu, nebo účiníku. Klešťovými přístroji měříme vždy po jednom vodiči i ve vícefázových soustavách. Klešťové měřicí přístroje jsou v zásadě ve dvou provedeních: analogové, kde údaj zobrazuje výchylka ručky digitální, kde je údaj zobrazen na displeji. První přístroje měřily jen střídavý elektrický proud. Postupem času se jejich možnosti měření rozšiřovaly i na měření napětí a odporů. Přístroje nabízené v současnosti umožňují měřit celé spektrum elektrotechnických veličin, včetně elektrického proudu. Původně vycházely přístroje z principu měření pomocí proudového transformátoru, kde je jádro měřicího transformátoru obsaženo v kleštích přístroje a lze jej mechanicky rozpojit, aby bylo možno přes něj provléknout měřený vodič. Takový transformátor se označuje jako sběrnicový proudový měřicí transformátor (průvlečný ampérmetr), používá sběrnici jako vstupní vinutí a na ni se nasune cívka transformátoru jako výstupní vinutí. U průvlečných měřicích proudových transformátorů se vodič, kterým prochází měřený proud (vstupní vinutí) provléká cívkou měniče (výstupní vinutí). Např. dvojím provlečením se převodový poměr změní na polovinu. Jádro transformátoru je ve tvaru kleští a ty se uzavřou kolem vodiče, kterým prochází proud (na obrázku). Protože je součet přicházejícího a odcházejícího proudu nulový, musí kleště při měření obepínat jen jeden vodič. Tento vodič slouží jako primární vinutí měřicího transformátoru proudu. Měřidlo je pak připojeno k vývodům cívky umístěné uvnitř přístroje a navinuté na jádru měřicího transformátoru. Dnes se pro měření stejnosměrného i střídavého proudu využívá Hallova jevu. Hallovy sondy (generátory) se v současné době používají zejména pro měření magnetické indukce, ale své použití našly i při měření proudu. Dosažitelná přesnost je asi 1% přístroje lze použít pro měření proudu do kmitočtu asi 25kHz. Hallovy sondy (generátory) se v současné době používají zejména pro měření magnetické indukce, ale své použití našly i při měření proudu. Princip: vložíme-li destičku polovodiče do magnetického pole a necháme-li jí příčně protékat stejnosměrný proud, objeví se na opačných hranách destičky tzv. Hallovo napětí, jehož velikost je dána vztahem: U H = kib k - konstanta závislá na materiálu, tloušťce a struktuře polovodičové destičky, I - stejnosměrný proud protékající destičkou, B - indukce magnetického pole, v němž se destička nachází.

2 Praktické řešení zapojení Hallovy sondy pro měření proudu. Vodič, kterým protéká měřený proud I p (je jedno, jestli je stejnosměrný nebo střídavý) obemkneme kleštěmi magnetického obvodu (magnetický obvod je podobný kleštím běžných klešťových ampérmetrů). Ve vzduchové mezeře je zasunut Hallův generátor, kterým protéká řídicí stejnosměrný proud I s. Současně s velikostí měřeného proudu I p roste i velikost magnetické indukce ve vzduchové mezeře a tedy i jí odpovídající Hallovo napětí. Toto napětí se zesiluje pomocí operačního zesilovače na výstupní napětí U A - Velikost napětí U A je přímo úměrná velikosti měřeného elektrického proudu I p. Tímto způsobem lze tedy snadno měřit efektivní hodnoty periodických i neperiodických střídavých proudů i proudy stejnosměrné. Dosažitelná přesnost je asi 1% přístroje lze použít pro měření proudu do kmitočtu asi 25kHz. Klešťové ampérmetry s Hallovým generátorem lze použít pro měření proudů 1mA až 1MA. výstup přístrojů bývá výhradně v digitální formě, některé přístroje však mívají i analogový výstup pro připojení osciloskopu (chceme-li zobrazit časový průběh měřeného proudu). Příklady parametrů vybraných přístrojů: 1. Univerzální klešťový přístroj s číslicovým zobrazením PK skutečné efektivní hodnoty proudu a napětí včetně stejnosměrné složky-trms efektivní hodnoty střídavého proudu a napětí stejnosměrného proudu a napětí střídavého činného a zdánlivého výkonu stejnosměrného výkonu čtyřkvandrantové hodnoty účiníku kmitočtu proudu nebo napětí odporu (včetně akustického zkratoměru a měření polovodičového přechodu) teploty (sonda SU 65)

3 2. Klešťový měřič uzemnění KEW 4200 měří zemnící soustavu za provozu bez rozpojení soustavy pouhým naklapnutím na zemnič, zajistí praktické a rychlé měření hodnot uzemnění automatická volba rozsahu přímý záznam zemního odporu v rozsahu 0,05 až 1200 Ω (4 rozsahy)bez pomocných zemnících sond měří proud (i unikající proud) v rozsahu 1 ma až 30.0 A (3 rozsahy) prevence naměření nesprávných hodnot pomocí varovné funkce nedovřených kleští či při průtoku proudu vyšším než 3 A paměť pro 99 naměřených hodnot funkce HOLD ukazatel stavu baterie kalibrační smyčka 1/10 Ω automatické vypínání přístroje pro úsporu baterií rozměry 246 (d) x 120 (š) x 54 (h) mm váha pouze 750 g Na závěr pár pokynů pro správné a bezpečné používání těchto přístrojů. Podle: Klešťové multimetry se používají zejména k měření zatížení obvodů, ale dají se použít také i ke zjištění, které zásuvky jsou zapojeny na jaké jističe. Měření, která zahrnují kontrolu zatížení a vyvážení třífázových napáječů se obvykle provádějí v rozvaděči. V oblastech, kde se používají elektronické zátěže, jako např. pohony motorů, osvětlení, počítače, televizory atd., by mohl být běžný měřicí přístroj nepřesný, proto v takovýchto oblastech je ideální použít klešťové multimetry true-rms. Efektivní hodnota bývá často značena indexem RMS z anglického Root Mean Square (česky doslovně odmocnina průměru čtverců, jinak také kvadratický průměr). Použití klešťových multimetrů v obytných prostředích Namátková kontrola proudu v koncových obvodech v rozvaděči je mnohdy dostatečná, někdy však neposkytuje kompletní obrázek, protože zátěže se v rychlých cyklech zapínají a vypínají apod. K prověření nejvyššího nebo nejhoršího možného zatížení obvodu je vhodný klešťový měřič s funkcí min/max., která je navržena pro zachytávání proudů trvajících déle než 100ms resp. kolem osmi cyklů. Tyto proudy vedou k občasným přetížením, která mohou způsobovat nepříjemné vybavování jističů. Měření by se měla provádět na zátěžové straně jističe nebo pojistky. Běžný problém v obytných elektrických rozvodech je zmapovat a přiřadit zásuvky k jističům. Klešťový multimetr může být užitečný při zjišťování, na kterém obvodu je zapojena ta která zásuvka. Necháte-li po provedení základního odečtu stávajícího proudu obvodu v rozvaděči, na několik vteřin zapnutý spotřebič, jako třeba vysoušeč vlasů, zjistíte pomocí maximální hodnoty proudu, zda jste vybrali správný jistič.

4 Klešťové multimetry v komerčních prostředích Klešťové multimetry se mohou v rozvaděči použít ke změření zatížení přívodů i koncových obvodů. Měření koncových obvodů by se měla vždy provádět na zátěžové straně jističe nebo pojistky. Kabely přívodů by měly být zkontrolovány na vyvážení i zatížení: proud na všech třech fázích by měl být více méně stejný, aby se minimalizoval zpětný proud do nulového vodiče. Nulový vodič by měl být rovněž zkontrolován na přetížení. U zátěží způsobujících harmonické je možné, že nulovým vodičem protéká vyšší proud než napájecím vodičem, třebaže jsou přívody vyvážené. Každý koncový obvod by měl být rovněž zkontrolován na možné přetížení. Nakonec by se měl zkontrolovat zemnicí obvod. V ideálním případě by zemnicím obvodem neměl protékat žádný proud, třebaže v určitých instalacích mohou být tolerovány úrovně proudu pod 300 ma. Pro kontrolu, zda protéká koncovým obvodem nějaký únikový proud, by se měly do čelistí klešťového měřiče vložit oba kabely, živý i nulový. Jakýkoliv takto naměřený proud je proudem únikovým, tzn. proud vracející se do zemnícího obvodu. To proto, že napájecí a zpětné proudy vytvářejí opačná magnetická pole, která by se měla v klešťovém multimetru vyrušit, jsou-li stejná. Nejsou-li stejná, znamená to, že únikový proud se vrací jinou cestou a jediná jiná cesta je zem. Je-li detekován proud mezi napájecím a zpětným obvodem, měl by se prověřit druh zátěže i samotný obvod. Nesprávně zapojený obvod může rozptylovat až polovinu z celkového zátěžového proudu do zemnícího systému. Je-li takto naměřený proud velmi vysoký, je zde pravděpodobně problém v zapojení. Únikový proud může být rovněž způsoben úniky ze zátěží nebo nekvalitní izolací. Motory s opotřebovaným vinutím nebo vlhkost v zařízení jsou nejčastější viníci. Test izolace na odpojeném zařízení s použitím megaohmmetru pomůže určit, zda a kde se problém vyskytuje. Motory a jejich řídící obvody Třífázové indukční motory se běžně používají v komerčních budovách k pohonu ventilačních a čerpacích zátěží. Motory mohou být ovládány buď elektromechanickými startéry, nebo elektronickými pohony zajišťující proměnlivou rychlost: Zatěžování: odběr proudu motorem, měřen jako průměr ze všech tří fází, by neměl překročit maximální jmenovitou hodnotu proudu motoru (vynásobenou činitelem zatížení). Na druhé straně, motor, který je zatížen pod 60% maximální jmenovité hodnoty proudu je čím dál méně účinný, díky nižšímu účiníku. Proudové vyvážení: Nevyvážení proudu může poukazovat na problémy s vinutími motoru (např. z důvodu mezi-závitových zkratů). Všeobecně řečeno, nevyvážení by mělo být pod 10%. Extrém proudového nevyvážení je chod s přerušením jedné fáze, který je obvykle způsoben přerušenou pojistkou. Náběhový proud: motory spuštěné přímo na síť (mechanickými startéry) potřebují k rozběhu náběhový proud. Je-li tento náběhový proud příliš vysoký, je běžnou příčinou napěťových poklesů a také nepříjemného vybavování jističů. Funkce "inrush" je navržena pro měření při tomto náběhovém proudu a zachytávání jeho skutečné hodnoty. Špičkové zatěžování (nárazové zátěže): Některé motory jsou vystaveny nárazovým zatížením, která mohou způsobit dostatečnou proudovou vlnu, která vybaví obvod proti přetížení v ovladači motoru.

5 Funkce min/max. se mohou použít k záznamu nejvyšších možných proudů odebíraných nárazovým zatěžováním. Pracujte bezpečně Vysoká napětí a proudy, které se vyskytují v elektrických napájecích systémech, mohou způsobit vážná poranění nebo dokonce i smrt po zásahu el. proudem či z popálenin. Proto pouze vyškolení a zkušení elektrikáři, kteří znají všeobecně elektrické systémy a měřené zařízení, by měli provádět jejich měření a nastavování. Jako naprosté minimum byste měli: Používat příslušné bezpečnostní ochranné pomůcky, jako bezpečnostní brýle, izolační rukavice, izolační podložky atd. Přesvědčit se, že zařízení bylo odpojeno od napětí, zajištěno a označeno v jakékoliv situaci, kde budete v přímém kontaktu s částmi obvodu. Ujistěte se rovněž, že nikdo jiný nebude moci zapnout zařízení, kromě vás. Přečíst si a porozumět všem návodům k použití před tím, než aplikujete informace z tohoto tipu na použití. Zvláštní pozornost věnujte všem bezpečnostním opatřením a výstrahám v návodech. Nepoužívat přístroje na zařízení, pro které nejsou určeny a vždy si uvědomovat, že používáte-li zařízení a přístroje způsobem, který není výrobcem specifikován, může být ochranná funkce zařízení snížena. Pracovat bezpečně při provádění elektrických měření není žádná věda. Je to jednoduchá kombinace pečlivého plánování, bezpečných praktik a používání správných přístrojů správným způsobem. Více na: