Abeceda klešťových přístrojů Co je to klešťový přístroj a k čemu se hodí? Jaká měření lze klešťovým přístrojem provádět? Jak lze z klešťového přístroje získat maximum? Který klešťový přístroj se nejlépe hodí do prostředí, v němž bude používán? Odpovědi na tyto otázky naleznete v tomto příkladu použití. Tip pro použití S technologickým pokrokem v elektrických zařízeních a obvodech přicházejí novinky, se kterými se elektrikáři a technici musejí vypořádat. Tento pokrok vyžaduje nejen vyšší kapacitu současných měřicích zařízení, ale i více dovedností ze strany lidí, kteří je používají. Elektrotechnik, který má dobrou průpravu v základech používání měřicích zařízení, bude lépe připraven na měření a řešení problémů, jež před ním dnes stojí. Klešťový přístroj je důležitým a běžným nástrojem v brašně každého elektrikáře nebo technika. Klešťový přístroj je elektrická zkoušečka, která kombinuje voltmetr s ampérmetrem klešťového typu. Klešťový přístroj, stejně jako multimetr, prošel analogovým obdobím do současného digitálního světa. Původně byl vytvořen především jako jednoúčelový měřicí přístroj pro elektrotechniky; dnešní modely zahrnují další funkce měření, nabízejí větší přesnost a některé z nich i velmi specifické funkce měření. Dnešní klešťové přístroje obsahují většinu základních funkcí digitálního multimetru (DMM), ale s přidanou funkcí proudového transformátoru vestavěnou do výrobku. Činnost transformátoru Schopnost klešťových přístrojů měřit velké střídavé proudy je založena na jednoduchém principu transformátoru. Když nasadíte kleště přístroje nebo ohebnou proudovou sondu na vodič, kterým protéká střídavý proud, protéká tento proud kleštěmi (podobně jako přes železné jádro výkonového transformátoru), a do sekundárního vinutí, které je připojeno prostřednictvím bočníku Zvolte klešťový přístroj takové kategorie, která odpovídá elektrickému prostředí, ve kterém budete pracovat, a také rozlišení a přesnosti měření, které budete potřebovat pro testování. vstupu přístroje. Na vstup přístroje se přenáší mnohem menší proud v poměru počtu závitů sekundárního vinutí k počtu závitů primárního vinutí kolem jádra. Primární vinutí obvykle představuje jeden vodič, kolem kterého jsou upnuty kleště nebo ohebná proudová sonda. Pokud má sekundární vinutí 1000 závitů, představuje sekundární proud 1/1000 proudu v primárním vinutí, které v tomto případě představuje měřený vodič. 1 ampér proudu v měřeném vodiči tedy na vstupu přístroje indukuje proud 0,001 ampéru neboli 1 miliampér. Tímto způsobem lze snadno měřit mnohem větší proudy zvýšením počtu otáček v sekundárním vinutí. Klešťové přístroje měří libovolnou kombinaci střídavého a stejnosměrného proudu. To zahrnuje statický stejnosměrný proud, nabíjecí stejnosměrný proud
a střídavý proud. Klešťové přístroje měří stejnosměrný proud pomocí Hallových snímačů. Hallův snímač, v podstatě druh magnetometru, dokáže snímat sílu aplikovaného magnetického pole. Hallův snímač, na rozdíl od jednoduchého indukčního snímače, funguje, když je aplikované magnetické pole statické, neměnné. Bude fungovat i pro střídavá magnetická pole. Klešťový přístroj obsahuje toroidní železné jádro, připevněné s Hallovým snímačem mezi oběma polovinami čelistí, kterým prochází magnetický tok indukovaný proudem procházejícím měřeným vodičem. Výběr klešťového přístroje Nákup klešťového přístroje vyžaduje nejen zjištění specifikací, ale také vyhodnocení vlastností, funkcí a celkové hodnoty představované konstrukcí přístroje a péčí při jeho výrobě. Spolehlivost, zejména v náročných podmínkách, je dnes důležitější než v minulosti. Konstruktéři společnosti Fluke se zaměřují na to, aby byly měřicí přístroje robustní nejen po stránce elektrické, ale i mechanické. Předtím, než jsou klešťové přístroje Fluke podrobeny drsným podmínkám v terénu, absolvují přísný program testování a hodnocení. Bezpečnost uživatelů by měla být prvořadým hlediskem při výběru klešťového přístroje i jakéhokoli jiného elektrického měřicího zařízení. Společnost Fluke konstruuje klešťové přístroje podle nejnovějších elektrických norem. Každý klešťový přístroj je navíc nezávisle testován a poté uveden na seznamu certifikovanými zkušebními laboratořemi jako CSA, TÜV apod. Pouze tyto certifikáty jednoznačně potvrzují, že elektrická zkoušečka splňuje tyto nové bezpečnostní normy. Ohebnou proudovou sondu používejte v takových situacích, ve kterých velké vodiče znesnadňují použití čelistí klešťového přístroje. Používání klešťového přístroje v obtížných situacích Elektrikáři a technici potřebují často použít klešťový přístroj v situacích, které nejsou právě ideální. Nejnovější klešťové přístroje používají ohebnou proudovou sondu iflex, která umožňuje provádět měření v obtížně přístupných místech například v těsných skříních, svazcích vodičů nebo na problematických vodičích. Když je třeba měřit vzdáleně, umožňuje klešťový přístroj s odnímatelným displejem (například Fluke 381) sledovat displej z jiného umístění, než ve kterém probíhá měření. To znamená, že měření může provádět jedna osoba a nikoli dvě. Rozlišení, číslice a počty Rozlišení vyjadřuje, jak jemná měření dokáže přístroj provést. Pokud znáte rozlišení přístroje, můžete určit, zda je možné zaznamenat malou změnu v měřeném signálu. Pokud má například klešťový přístroj rozlišení 0,1 A v rozsahu 600 A, je možné při odečtu 100 A zaznamenat změnu o 0,1 A. Nekoupili byste si svinovací metr rozdělený po centimetrech, pokud byste potřebovali měřit s přesností na milimetry. Podobně je třeba zvolit přístroj, který dokáže zobrazit rozlišení potřebné při měřeních. 2 Fluke Corporation Abeceda klešťových přístrojů
Přesnost Přesnost je největší povolená chyba, která se vyskytuje v konkrétních provozních podmínkách. Jinými slovy, jde o označení toho, nakolik se měření zobrazené v přístroji přibližuje skutečné hodnotě měřeného signálu. Přesnost klešťového přístroje se obvykle vyjadřuje v procentech odečtu. Přesnost 3 % odečtu znamená, že u zobrazeného odečtu 100 ampér může být skutečná hodnota proudu kdekoli v rozmezí od 97,0 do 103,0 ampér. Specifikace mohou také zahrnovat rozsah číslic doplňující specifikaci základní přesnosti. To znamená, v jakém rozsahu počtů se může číslice na displeji zcela vpravo zobrazit. Předchozí příklad přesnosti lze také vyjádřit jako ± (2 % + 2). Proto pro odečet 100,0 ampér na displeji se může skutečný proud pohybovat v rozmezí od 97,8 do 102,2 ampér. Činitel amplitudy S rozvojem elektronicky řízeného napájení již odběr proudu ze současných elektrických rozvodných systémů nepředstavují pouze sinusové křivky s frekvencí 50 nebo 60 hertzů. Tyto proudy jsou dosti deformovány vlivem harmonického obsahu, který tato napájení generují. Součásti elektroenergetických systémů jako pojistky, sběrnice, vodiče a tepelné prvky jističů, mají jmenovité hodnoty uvedeny v proudu RMS, protože jejich hlavní omezení souvisí s odvodem tepla. Pokud chceme zjistit, zda v elektrickém obvodu dochází k přetížení, musíme změřit proud RMS a naměřenou hodnotu porovnat s jmenovitou hodnotou dané součásti. Proto dnešní měřicí zařízení musí dokázat přesně změřit hodnotu true-rms signálu bez ohledu na to, jak zkreslený tento signál může být. Činitel amplitudy je prostý poměr špičkové hodnoty signálu k hodnotě RMS. Pro čistou sinusovou křivku střídavého proudu je činitel amplitudy 1,414. Avšak signál, který má velmi ostrý pulz, by způsobil vysoký poměr činitel amplitudy. Činitel amplitudy se může podle šířky pulzu a jeho frekvence pohybovat na úrovni 10:1 nebo vyšší. Ve skutečných energetických distribučních systémech jsou činitele amplitudy vyšší než 3:1 velmi vzácné. Takže, jak vidíte, činitel amplitudy je známkou zkreslení signálu. Specifikace činitele amplitudy je uváděna pouze ve specifikacích měřicích přístrojů, které mohou provádět měření true-rms. Udává možnou míru zkreslení signálu, která při odečtu stále ještě odpovídá specifikované přesnosti přístroje. Většina klešťových přístrojů s podporou odečtu true-rms má specifikován činitel amplitudy 2:1 nebo 3:1. Tyto kategorie odpovídají většině elektrických použití. Měření proudu Jedním z nejzákladnějších měření klešťových přístrojů je měření proudu. Dnešní klešťové přístroje umožňují měřit střídavý i stejnosměrný proud. Typická měření proudu se provádějí na různých proudových odbočkách elektrického rozvodného systému. Stanovení, kolik proudu protéká různými proudovými odbočkami, je pro elektrotechnika celkem běžný úkol. Jak provádět měření proudu 1. Vyberte položku A AC nebo A DC. 2. Otevřete čelisti klešťového přístroje a zavřete je kolem jediného vodiče. (Pokud měříte střídavý proud, můžete přepnout na nastavení iflex a použít ohebnou proudovou sondu.) 3. Zkontrolujte odečet na displeji. Při měření proudu podél větve obvodu můžete snadno určit, kolik proudu každá zátěž v dané větvi odebírá z rozvodného systému. Pokud dochází k přehřátí jističe nebo transformátoru, je nejlepší provést měření proudu ve větvi obvodu a zjistit tak zátěžový proud. Ujistěte se však, že používáte měřicí přístroj s projekcí vývoje true-rms, který umožňuje získat přesné měření signálu, který tyto součásti zahřívá. Běžný měřicí přístroj s projekcí vývoje neposkytne správný odečet, pokud jsou proud a napětí nesinusové kvůli nelineární zátěži. Měření napětí Další běžnou funkcí klešťového přístroje je měření napětí. Dnešní klešťové přístroje umožňují měřit střídavé i stejnosměrné napětí. Střídavé napětí se obvykle vytváří pomocí generátoru a poté je distribuováno prostřednictvím elektrického rozvodného systému. Úkolem elektrotechnika je dokázat provádět měření v celém systému, aby bylo možno vyhledat a odstranit elektrické problémy. Dalším běžným měřením napětí je měření napětí baterie. V tomto případě budete měřit přímo stejnosměrný proud nebo stejnosměrné napětí. Měření správného napájecího napětí je obvykle první měřenou hodnotou při řešení problémů s elektrickým obvodem. Pokud není dodáváno žádné napětí nebo pokud je příliš vysoké nebo příliš nízké, lze problém vyřešit bez dalšího zkoumání. Schopnost klešťového přístroje měřit střídavé napětí může být omezena frekvencí signálu. Většina klešťových přístrojů dokáže přesně měřit střídavé napětí s frekvencí 50 Hz až 500 Hz, ale měřicí pásmo digitálního multimetru může být široké 100 khz nebo více. Proto odečet stejného napětí pomocí klešťového přístroje a digitálního multimetru může mít velmi odlišné výsledky. Digitální multimetr propouští do měřicího obvodu napětí s vyššími frekvencemi, zatímco klešťový přístroj část napětí obsaženého v signálu nad pásmem měřiče odfiltruje. Při řešení problémů pohonu s frekvenčním měničem (VFD) může být vstupní pásmo přístroje velmi důležité pro získání smysluplných odečtů. Díky vysokému obsahu harmonických v signálu vycházejícím z VFD k motoru změří DMM většinu obsahu napětí (dle jeho vstupního pásma). Měření výstupního napětí VFD je nyní běžným měřením. Motor připojený k VFD reaguje pouze na průměrnou hodnotu signálu; pokud chcete tento příkon změřit, vstupní pásmo klešťového přístroje musí být užší než jeho protějšek v DMM. Klešťové přístroje Fluke 375, 376 a 381 byly speciálně vyvinuty k měření VFD a řešení problémů s nimi. 3 Fluke Corporation Abeceda klešťových přístrojů
Jak provádět měření napětí 1. Podle potřeby vyberte položku V AC ( ) nebo V DC ( ). 2. Zapojte černou měřicí sondu do vstupního konektoru COM. Zapojte červenou měřicí sondu do vstupního konektoru V. 3. Dotkněte se hroty sond obvodu v místě zátěže nebo zdroje napájení (paralelně k obvodu). 4. Proveďte odečet, povšimněte si zároveň jednotky měření. 5. (Volitelné) Stisknutím tlačítka HOLD pro přidržení zmrazte odečet na displeji. Nyní můžete přístroj odpojit z obvodu pod proudem a provést odečet z displeje, kdy již nehrozí riziko úrazu elektrickým proudem. Měřením napětí na jističi a poté na vstupu zátěže na daném jističi můžete určit pokles napětí, k němuž dochází ve vodičích, které je spojují. Výrazný pokles napětí u zátěži může ovlivnit kvalitu činnosti dané zátěže. Měření odporu Odpor se měří v ohmech (Ω). Hodnoty odporu se mohou výrazně lišit, od několika miliohmů (mω) u odporu kontaktů po miliardy ohmů u izolátorů. Většina klešťových přístrojů měří až 0,1 Ω. Pokud je měřený odpor vyšší než horní mez přístroje nebo pokud je obvod přerušený, zobrazí se na displeji přístroje OL. Měření odporu je nutno provádět s vypnutým napájením obvodu, jinak hrozí riziko poškození přístroje nebo obvodu. Některé klešťové přístroje poskytují ochranu při měření odporu pro případ náhodného výskytu napětí. Úroveň ochrany se mezi jednotlivými modely klešťových přístrojů může významně lišit. Jak provádět měření odporu 1. Odpojte napájení obvodu. 2. Vyberte odpor (W). 3. Zapojte černou měřicí sondu do vstupního konektoru COM. Zapojte červenou měřicí sondu do vstupního konektoru VW. 4. Připojte hroty sond k součástce nebo části obvodu, u které chcete určit odpor. 5. Zobrazte odečet na displeji přístroje. Před zahájením měření odporu se ujistěte, že je napájení vypnuto. Spojitost Spojitost je rychlý tester typu vyhovuje/nevyhovuje, který rozlišuje mezi otevřeným a uzavřeným obvodem. Klešťový přístroj se zvukovým signálem testu spojitosti vám umožní snadno a rychle provést mnoho testů spojitosti. Přístroj vydá zvukový signál, když rozpozná uzavřený obvod, při měření se tedy nemusíte dívat na přístroj. Úroveň odporu potřebná ke spuštění zvukové signalizace se u různých modelů přístrojů liší. Typické nastavení odporu pro zapnutí zvukového signálu je při odečtu menším než 20 až 40 ohmů. Speciální funkce Celkem obvyklou funkcí měření je odečet frekvence střídavé proudové křivky. Sevřete čelisti klešťového přístroje (nebo ohebnou proudovou sondu) kolem vodiče vedoucího střídavý proud, zapněte funkci Frekvence a na displeji přístroje se zobrazí frekvence signálu procházejícího daným vodičem. To je velmi užitečné měření při hledání potíží s harmonickou v elektrickém rozvodném systému. Další funkcí, kterou lze nalézt v některých modelech klešťových přístrojů, je ukládání min., max. a průměrných hodnot. Pokud je tato funkce aktivována, každý odečet provedený klešťovým přístrojem je porovnán s dříve uloženými odečty. Je-li nový údaj vyšší než odečet v paměti vysokého odečtu, je tento odečet nahrazen novým údajem. Stejné srovnání se provádí s pamětí nízkého odečtu a nový odečet, pokud je nižší, nahradí ten uložený. Stejným způsobem se aktualizuje průměrný odečet. Pokud je aktivní funkce min., max. a průměr, jsou takto zpracovány všechny odečty. Díky tomu můžete po určité době vyvolat každou z těchto hodnot v paměti na displej a určit nejvyšší, nejnižší a průměrný odečet za určité časové období. V minulosti nemohly kapacitu měřit všechny klešťové přístroje. Funkce měření kapacity je nyní zahrnuta do sady funkcí mnoha nových klešťových přístrojů. Tato funkce je užitečná pro kontrolu spouštěcích kondenzátorů motoru nebo měření hodnot elektrolytických kondenzátorů v ovladačích, napájení nebo motorových pohonů. Elektrotechnikům, kteří pracují s motory, může schopnost zachytit množství proudu motoru při jeho spuštění hodně vypovědět o stavu motoru a jeho zátěži. Klešťové přístroje Fluke 374, 375, 376 a 381 v sadě svých funkcí obsahují měření náběhového proudu. Po nasazení kleští (nebo ohebné proudové sondy) kolem jednoho ze vstupních vodičů motoru aktivujte náběhový režim. Poté zapněte motor. Na displeji klešťového přístroje se zobrazí maximální proud odebíraný motorem během Měření proudu pomocí klešťového přístroje. 4 Fluke Corporation Abeceda klešťových přístrojů
prvních 100 milisekund jeho cyklu spouštění. Patentovaná technologie měření náběhového proudu odfiltruje šum a přesně zachytí náběhový proud přesně tak, jak působí na ochranu obvodů. Bezpečnost klešťových přístrojů Bezpečné provádění měření začíná volbou správného přístroje s ohledem na prostředí, ve kterém bude přístroj používán. Když vyberete vhodný přístroj, měli byste používat následující postupy správného měření. Organizace IEC (International Electrotechnical Commission) definovala nové bezpečnostní standardy pro práci s elektrickými systémy. Dbejte na to, abyste používali přístroj odpovídající příslušné kategorii IEC a kategorii schválené pro prostředí, ve kterém bude měření prováděno. Pokud je například třeba provést měření napětí v elektrickém rozvaděči s napětím 480 V, je třeba použít přístroj určený pro kategorii III 600 V nebo vyšší. To znamená, že vstupní obvod přístroje je navržen tak, aby vydržel napěťové přechodné jevy, ke kterým v tomto prostředí běžně dochází, bez zranění obsluhy. 1 Výběr přístroje z této kategorie, který má zároveň certifikaci CSA nebo TÜV, znamená, že přístroj je nejen navržen podle standardů IEC, ale byl také nezávisle testován a splňuje tyto standardy. (Další informace najdete ve vloženém textu Testování). Mnoho nových klešťových přístrojů nyní splňuje bezpečnostní kategorii CAT IV, což znamená, že mohou být použity ve venkovních nebo podzemních prostorech, kde dochází k zásahům blesky nebo kde může dojít k přechodovým jevům častěji a na vyšších úrovních. Bezpečnostní kontrolní seznamy Použijte přístroj, který splňuje přijaté bezpečnostní standardy pro prostředí, ve kterém bude používán. Před každým měřením zkontrolujte, zda nejsou měřicí kabely nebo ohebná proudová sonda fyzicky poškozeny. Pomocí přístroje zkontrolujte spojitost měřicích kabelů nebo ohebné proudové sondy. Použijte pouze měřicí kabely s bezpečně chráněnými konektory a ochranou prstů. Použijte pouze přístroj se zapuštěnými vstupními konektory. Kontrolujte, zda je přístroj v dobrém provozním stavu. Vždy jako první odpojte živý (červený) měřicí kabel. Nepracujte sami. Použijte přístroj vybavený ochranou před přetížením pro funkci měření odporu. 1 Další informace o standardu IEC-1010 a o tom, jak se týká použití multimetru, najdete v dokumentu Základy bezpečnosti multimetru (kód dokumentu 1263690). Speciální vlastnosti Následující speciální vlastnosti a funkce mohou používání klešťového přístroje usnadnit. Symboly (ikony na displeji) přehledně zobrazují nastavený druh měření (napětí, odpor atd.). Přidržení dat umožňuje zmrazení odečtu na displeji. Ovládání jedním přepínačem usnadňuje volbu funkcí měření. Ochrana před přetížením předchází poškození přístroje i obvodu a chrání obsluhu. Automatický rozsah vybere automaticky vhodný měřicí rozsah. Manuální nastavení rozsahů umožňuje uzamknout konkrétní rozsah při opakovaných měřeních. Indikátor stavu baterie vás upozorní na nutnost výměny baterie. Displej s podsvícením se snadno čitelnými znaky a široký pozorovací úhel zvyšují čitelnost odečtů v nejrůznějších podmínkách. Displej s podsvícením automaticky nastavuje správný měřicí rozsah, takže při měření nemusíte měnit polohu přepínače. Integrovaný šumový filtr a nejmodernější zpracování signálu umožňují použití v prostředích s elektrickým šumem se zajištěním stabilních odečtů. 5 Fluke Corporation Abeceda klešťových přístrojů
R Terminologie Analogový přístroj. Přístroj, který používá k zobrazení hodnoty měřeného signálu pohyb ručičky. Uživatel určuje odečet na základě polohy ručičky na stupnici. Měřič true-rms. Měřič, který dokáže přesně změřit jak sinusoidní, tak nesinusoidní křivky. Nesinusoidní křivka. Zkreslená křivka, například řada impulsů, lomené křivky, trojúhelníkové křivky, pilovité křivky nebo špičky. Přesnost. Označení toho, nakolik se zobrazené měření přibližuje skutečné hodnotě měřeného signálu. Vyjádřeno v procentech odečtu nebo v procentech celé stupnice. RMS. Odpovídající stejnosměrná hodnota křivky střídavého proudu. Rozlišení. Míra, ve které lze zobrazit malé změny v měření. Sinusoidní křivka. Prostá sinusová křivka bez zkreslení. Střední hodnota přístroje. Přístroj, který přesně měří sinusoidní křivky, zatímco nesinusoidní křivky měří s menší přesností. Symboly. Symboly nebo ikony, které označují vybraný rozsah nebo funkci. Nezávislé testování je pro zajištění shody s bezpečnostními požadavky velmi důležité. Jak lze určit, že se kupuje pravý měřicí přístroj pro kategorii CAT III nebo CAT II? Bohužel to není vždy snadné. Výrobce může sám prohlásit, že jeho přístroje spadají do kategorie CAT II nebo CAT III bez jakéhokoliv nezávislého ověření. Vyvarujte se frázím typu Navrženo tak, aby splňovalo specifikace... Plány návrhářů nikdy nenahradí skutečný nezávislý test. Organizace IEC vyvíjí a navrhuje standardy, není ale zodpovědná za jejich dodržování. Hledejte symbol a číslo atestu nezávislé testovací laboratoře, např. UL, CSA, TÜV nebo jiné uznávané schvalovací organizace. Tento symbol smí být použit, pouze pokud výrobek úspěšně absolvoval testování podle standardů dané organizace, které je založeno na národních a mezinárodních normách. Test UL 3111 je například založen na normě IEC 1010-1 2. vydání. V nedokonalém světě je to maximum, co můžete udělat, abyste zjistili, zda zvolený multimetr byl skutečně testován z hlediska bezpečnosti. Fluke LISTED 950 Z N10140 N10140 Kategorie a Preferred možnosti size přístrojů jednotlivých výrobců se liší. Před zahájením práce s novým přístrojem se seznamte se všemi postupy obsluhy a bezpečnosti uvedenými v návodu k obsluze daného přístroje. Minimum size Agilent Fluke. Keeping your world N10149 up and running N10149 Preferred size Fluke Europe B.V. P.O. Box 1186 5602 BD Eindhoven The Netherlands Web: www.fluke.cz Minimum size Pro další informace volejte: Evropa +31 (0)40 2 675 100 nebo Fax +31 (0)40 2 675 222 In Europe/M-East/Africa +31 (0)40 2 675 100 or Fax +31 (0)40 2 675 222 In Canada (905) 890-7600 or Fax (905) 890-6866 From other countries +1 (425) 446-5500 or Fax +1 (425) 446 5116 Navštivte nás na webových stránkách: Web: www.fluke.cz NOTE: The N number is different for each company Copyright 2014 Fluke Corporation. Všechna práva vyhrazena. Vytištěno v Nederland 11/2014 Případné změny jsou vyhrazeny bez předchozího upozornění. Pub_ID: 11715-cze Změny tohoto dokumentu nejsou povoleny bez písemného schválení společností Fluke Corporation. 6 Fluke Corporation Abeceda klešťových přístrojů