Analizator jakości energii w sieciach 3-fazowych – Fluke 435

Liczba różnego rodzaju odbiorników dołączanych do elektrycznej sieci zasilającej stale rośnie. Niestety, często generują one zakłócenia przedostające się do innych użytkowników, a niewłaściwe instalacje powodują straty mocy zwiększające koszty eksploatacji urządzeń. Dbałość o wysoką jakość energii powinni więc wykazywać zarówno końcowi użytkownicy, jak i dostawcy energii elektrycznej.

Ocena jakości energii jest dokonywana na budowach, w halach produkcyjnych, podstacjach zasilających, warsztatach itp., a więc tam, gdzie warunki pracy często są bardzo niesprzyjające. W takich przypadkach opisany w artykule analizator jakości energii Fluke 435 jest narzędziem wręcz niezastąpionym. Jest to mały przyrząd zasilany bateryjnie, przypominający wyglądem popularne przenośne scopometry. Zasada jego obsługi również nie powinna sprawiać większego problemu użytkownikom ręcznych oscyloskopów Fluka.

Jak zwykle u tego producenta wszystko jest dopracowane do najdrobniejszego detalu, ze szczególnym naciskiem na jakość wszystkich komponentów zestawu. Urządzenie (fot. 1) jest przenoszone w poręcznej torbie, w której znalazło się miejsce na kable pomiarowe, elastyczne pętle wykorzystywane do pomiaru prądów, zasilacz z końcówkami przystosowanymi do różnych standardów gniazd sieciowych i ewentualne inne drobiazgi. Miernik ma uchwyt na rękę, ale może też być noszony na pasku zawieszanym na ramieniu. Do bardziej złożonych pomiarów wykonywanych w dłuższym czasie warto jednak zadbać choćby o niewielką przestrzeń, na której przyrząd można by było ustawić. Wynika to nie tylko z jego masy (ok. 2 kg z akumulatorem), ale w przypadku sieci 3-fazowych także ze sporej liczby kabli niezbędnych do dokonania pomiarów.

 

Fot. 1. Analizator jakości energii Fluke 435

 

Za pomocą analizatora Fluke 435 można prowadzić kompleksową ocenę jakości energii. Dostępnych jest aż 13 różnych funkcji określających parametry sieci i dołączonych do niej odbiorników. Są to:

1. Pomiar U/A/Hz.

2. Spadki i skoki.

3. Harmoniczne.

4. Moc i energia.

5. Kalkulator strat energii.

6. Wydajność przetwornicy.

7. Asymetria.

8. Prąd rozruchowy.

9. Monitor.

10. Migotanie.

11. Stany nieustalone.

12. Przebieg mocy.

13. Sygnalizacja sieciowa.

Analizator może pracować w dwóch trybach: samodzielnym i sterowanym zdalnie przez komputer, do którego jest dołączony za pośrednictwem interfejsu USB. Wyniki pomiarów są zapisywane w wewnętrznej karcie pamięciowej, a z niej mogą być przesyłane do komputera.

Fluke 435 jest przystosowany do pomiarów sieci 1- i 3-fazowych o różnych konfiguracjach i standardach napięć i częstotliwości. Z tego względu przed rozpoczęciem pomiarów należy pamiętać o bardzo starannym wyborze odpowiednich parametrów pracy. Na rys. 2 przedstawiono możliwe konfiguracje połączeń dla każdego rodzaju sieci. Po wybraniu konfiguracji wyświetlany jest schemat montażowy, na którym w bardzo czytelnej formie, z dokładnością do wykorzystywanych gniazd przedstawiane są wszystkie niezbędne połączenia (rys. 3).

 

Rys. 2. Konfiguracje połączeń miernika

 

Rys. 3. Szczegółowa instrukcja dołączenia miernika do badanej sieci

 

Pomiary

Pomiar U/A/Hz pozwala określać podstawowe parametry sieci i dołączonych do niej odbiorników. Na ekranie są wyświetlane wartości skuteczne napięcia i prądu, a także częstotliwość i współczynnik kształtu CF dla napięcia i prądu. Obliczenia są prowadzone dla 10/12 lub 150/180 cykli przebiegu. Pomiary liczbowe uzupełnia funkcja trendu wyświetlająca w uproszczonej postaci graficznej przebiegi mierzonych parametrów. Przez cały czas pomiaru miernik analizuje stan sieci. Jeśli zostanie stwierdzona jakaś anomalia, na przykład przekroczenie progu określonego wybraną normą, fakt ten jest odnotowywany w pamięci jako zdarzenie specjalne. Do anomalii zaliczane są np.: nagła zmiana napięcia, spadek napięcia (zapad), zanik i skok napięcia, stan nieustalony, narastające lub opadające zbocze napięcia. Miernik może więc być pozostawiony do analizy na dłuższy czas, nawet na kilka godzin, a po zakończonym pomiarze użytkownik dostaje raport zawierający zapis analizy. Pomiar może być w dowolnej chwili wstrzymany, na przykład w celu dokonania niezbędnych korekt technicznych.

Pomiar spadków i skoków (Dips & Swells) jest wykorzystywany do wyłapywania anomalii zasilania tego typu. Wartości progowe i nominalne są definiowane przez odpowiednie normy, np. EN61000-4-30. Rozróżniany jest spadek lub skok napięcia od krótkotrwałej przerwy zasilania. W pomiarze tego typu uwzględniana jest histereza zmian. Przykład nagłej zmiany napięcia przedstawiono na rys. 4.

 


Rys. 4. Definicje spadków i skoków napięcia

 

O autorze

Jarosław Doliński

Jarosław Doliński jest absolwentem Wydziału Elektroniki na Politechnice Warszawskiej. Pracował w Przemysłowymi Instytucie Telekomunikacji oraz Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, gdzie zajmował się konstruowaniem urządzeń transmisji danych. Współpracował z Zakładem Urządzeń Teatralnych m.in. w zakresie konstrukcji interkomów teatralnych i urządzeń dla inspicjentów. Brał także udział w pracach projektowych rejestratorów urządzeń wiertniczych i elektroniki montowanej na żurawiach mobilnych.
Obecnie prowadzi firmę zajmująca się konstruowaniem i produkcją urządzeń elektronicznych dla rehabilitacji i wspomagania treningu sportowego.
Jest autorem czterech książek poświęconych elektronice i mikrokontrolerom, współpracuje ponadto z miesięcznikami „Elektronika Praktyczna”, „Elektronik” oraz „Świat Radio”.