Pomiar harmonicznych prądu

Zawartość harmonicznych prądu jest jednym z podstawowych parametrów określających wielkość zakłóceń, które mogą być wprowadzane do sieci przez odbiorniki energii elektrycznej, przyczyniając się tym samym do zakłócania pracy innych urządzeń. Dopuszczalną zawartość harmonicznych prądu określają normy dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej. Jedną z nich jest IEC61000-3-2. Wśród szeregu różnych parametrów zawarto w niej specyfikację dotyczącą maksymalnych poziomów harmonicznych emitowanych przez odbiorniki energii pobierające prąd o natężeniu nie większym niż 16 A, a więc takie, z którymi mamy do czynienia na co dzień. Wszystkie urządzenia mieszczące się w tej kategorii, np. urządzenia gospodarstwa domowego, sprzęt audio, sprzęt oświetleniowy, komputery itp podzielono na 4 klasy: A, B, C i D. Dopuszczalne poziomy harmonicznych nieznacznie różnią się dla każdej z nich. Zgodność danego urządzenia z normą IEC61000-3-2 może być sprawdzana za pomocą oscyloskopu DS2202 i programu „Ultra Power Analyzer”. Zawartość harmonicznych stanowi wyodrębniony rodzaj pomiaru uruchamiany po zaznaczeniu pola „Current Harmonics” na zakładce o tej samej nazwie (rys. 11).

Rys. 11. Pomiar zawartości harmonicznych prądu

Norma IEC61000-3-2 przewiduje pomiar do 40. harmonicznej, warunek ten spełniono w programie „Ultra Power Analyzer”. 8-bitowa rozdzielczość przetwornika oscyloskopu powinna teoretycznie, z niewielka rezerwą, wystarczyć do pomiaru 40. harmonicznej. Trzeba jednak zauważyć, że maksymalny jej poziom może być niewiele większy od dokładności zerowania cęgowej sondy pomiarowej.

Użytkownik zdecyduje czy chce mierzyć tylko harmoniczne parzyste czy nieparzyste, możliwy jest też pomiar wszystkich harmonicznych jednocześnie. Wyniki są umieszczane w tabeli „Harmonics Measurement” zawierającej wartości numeryczne oraz w postaci histogramu wyświetlanego obok tabeli. Wybierając opcję „Display->Bar” można wizualnie na histogramie skonfrontować uzyskane wyniki z wymaganiami normy dla wybranej klasy badanych urządzeń. Program automatycznie sprawdza czy nie zostały przekroczone poszczególne progi i umieszcza przy każdej pozycji tabeli wyników komunikat „Pass” (wynik pozytywny) lub „Fail” (przekroczony poziom harmonicznej). Podawany jest również całkowity współczynnik zniekształceń harmonicznych THD. Najważniejszą informacją w pomiarach harmonicznych jest częstotliwość podstawowa. Nie można zapomnieć o wpisaniu tego parametru w polu „Line Frequency” przed rozpoczęciem pomiarów. Częstotliwość jest podawana w hercach, np. 50, 60, 440 itp.

Histogram jest obliczany funkcją FFT korzystającą z okien typu: Blackman-Harris, Hanning lub Hamming. Szkoda, że okno programu „Ultra Power Analyzer” nie jest skalowalne. Histogram jest wyświetlany w stosunkowo niewielkim okienku, co nieco utrudnia dokładniejszą analizę histogramu. Na szczęście dostępna jest funkcja „Zoom”, za pomocą której można powiększać i przesuwać wybrany fragment wykresu. A gdyby i to okazało się niewystarczające, dobrym rozwiązaniem jest eksport danych pomiarowych np. do Excela w formacie .CSV i dalsza analiza w tym programie. 

Pomiar prądu rozruchowego

Urządzenia elektryczne mają bardzo nieprzyjemną cechę, która często sprawia konstruktorom wiele problemów. Są to stany nieustalone trwające przez chwilę po włączeniu. Przykładem może być wzbudzająca się przetwornica, pobierająca w momencie rozruchu znacznie większy prąd niż ten, który płynie po ustabilizowaniu się warunków pracy. Podobnie zachowują się też silniki elektryczne. Ich prąd rozruchowy jest zwykle wielokrotnie większy od prądu znamionowego. Badanie prądu rozruchowego jest przydatne przy doborze parametrów układu zabezpieczającego, czasu zwłoki bezpieczników itp. Pozwala określić, energię zużywaną zaraz po włączeniu urządzenia i ocenić o ile jest ona większa od energii zużywanej podczas pracy w warunkach nominalnych.

Pomiar prądu rozruchowego wymaga przestrzegania określonej kolejności działań, co jest związane z koniecznością uchwycenia tylko początkowej fazy działania badanego urządzenia. Przed rozpoczęciem pomiaru należy więc odłączyć je od zasilania. Po zaznaczeniu pola „Inrush Current” na zakładce o tej samej nazwie zostaje wyświetlone pouczenie o kalibracji „Deskew” (rys. 12), zakładamy jednak, że stanowisko pomiarowe jest gotowe do pracy, więc należy przycisnąć przycisk ekranowy Continue. Teraz z kolei pojawia się informacja o czynnościach, które należy wykonać podczas pomiaru prądu rozruchowego (rys. 13).

Rys. 12. Komunikat przypominający o kalibracji „Deskew” po uruchomieniu pomiaru „Inrush Current”

Rys. 13. Instrukcja wykonania pomiaru „Inrush Current”