Jednym z podstawowych parametrów pozwalających określić stopień odkształcenia mierzonego napięcia lub prądu od idealnego przebiegu sinusoidalnego jest pomiar zawartości harmonicznych. Analizator Fluke 435 przystosowany do sieci 50/60 Hz mierzy aż do 50. harmonicznej. Określane są nie tylko wielkości każdej składowej, ale też związane z harmonicznymi parametry, takie jak całkowite zniekształcenia THD i składowa stała. Najczęściej stosowaną formą prezentacji wyników w tego typu pomiarach jest wykres słupkowy. Jest on oczywiście dostępny w analizatorze Fluke 435 (rys. 5), ale wyniki mogą być również przeglądane w postaci liczbowej. Na wykresie doskonale widoczne są proporcje poszczególnych składowych w odniesieniu do częstotliwości podstawowej. W ramach pomiaru harmonicznych obliczany jest ponadto współczynnik K określający stopień zagrożenia przeciążeniem w transformatorach wynikające z nadmiernych zniekształceń harmonicznych. Miernik Fluke 435 wyświetla na ekranie „Trend” wykres umożliwiający analizę zmian zawartości harmonicznych w czasie.
Rys. 5. Wynik pomiaru harmonicznych w postaci wykresu słupkowego
Moc i energia to z pewnością parametry stanowiące kwintesencję pomiarów wykonywanych analizatorem jakości energii. Funkcja ta oblicza wszystkie rodzaje mocy dla odbiorników dołączanych do sieci elektrycznej. Pomiar jest wykonywany w dwóch trybach: Fundamental i Full. W pierwszym brana jest pod uwagę tylko podstawowa składowa częstotliwościowa przebiegu napięcia i prądu (50 lub 50 Hz). Pomiar Full uwzględnia całe widmo. Przed rozpoczęciem pomiaru należy zwracać uwagę na wybór jednej z dwóch metod wykonywania obliczeń: zunifikowanej lub klasycznej. Szczegóły są opisane w normach IEEE1149 i IEEE 1459. Miernik mierzy moc czynną, pozorną i bierną, a także moc harmonicznych, moc asymetrii, moc rzeczywistą (czynną) podstawowa, cos f. Miernik może też obliczać analogiczne rodzaje energii, w tym energię dostarczaną i zużywaną. Na podstawie obliczeń określany jest charakter obciążenia (indukcyjny lub pojemnościowy) i odpowiedni symbol jest wyświetlany na ekranie. W pomiarach 3-fazowych uwzględniana jest energia zużywana oddzielnie w każdej fazie i energia łączna. Po uruchomieniu funkcji „Trend” na ekranie są wyświetlane wykresy czasowe mierzonych parametrów. Pomiar taki pozwala ocenić stopień obciążenia sieci, wykrywać ewentualne przeciążenia transformatorów itp. Na podstawie obliczanego w tym trybie współczynnika PF można oceniać np. czy urządzenia dołączone do sieci pobierają moc czy ją generują. Użytkownicy dużej liczby urządzeń o charakterze indukcyjnym dołączanych do sieci energetycznej mają obowiązek kompensowania mocy biernej przez dołączanie baterii kondensatorów. W doborze jej parametrów z pewnością pomocny będzie analizator Fluke 435.
Funkcją uzupełniającą pomiary mocy i energii jest kalkulator strat mocy. Pozwala ona lokalizować i eliminować potencjalne źródła i przyczyny strat mocy. Należą do nich m.in. spadki mocy na przewodach doprowadzających zasilanie, przepływy dużych prądów wywołane nieskompensowaną mocą bierną, starty wynikające z dużej zawartości harmonicznych, a nawet straty powodowane przepływem prądu w przewodzie neutralnym. Kalkulator wykonuje stosowne obliczenia wykorzystując opatentowane algorytmy i podaje szacunkowe koszty traconej energii. Pojawiające się liczby prawdopodobnie wywołają zaskoczenie wielu użytkowników, którzy na co dzień nie są świadomi kwot przepłacanych za energię elektryczną. Przykład wyników podawanych przez kalkulator przedstawiono na rys. 6.
Rys. 6. Kalkulator strat mocy
Kolejny pomiar pozwala oceniać pracę i mierzyć wydajność przetwornic DC/AC i falowników. Wydajność jest to stosunek mocy oddawanej po stronie AC do mocy dostarczanej od strony DC. Przetwornice takie spotykamy w elektrowniach słonecznych, w systemach zasilania awaryjnego (UPS) itp. Połączenie analizatora z przetwornicą 3-fazową jest dość skomplikowane (rys. 7), należy wykonać je z dużą dokładnością. Pomiar jest dokonywany zarówno po stronie stałoprądowej, jak i na każdej z trzech faz po stronie zmiennoprądowej. Przykładem zastosowania tego pomiaru jest szacowanie stopnia wykorzystywania przetwornicy. Jeśli w wyniku pomiarów okazuje się na przykład, że w znaczącym przedziale czasu przetwornica pracuje z mocą zbliżoną do znamionowej, może to oznaczać że jest ona przeciążana i należy ją zastąpić modelem bardziej wydajnym.
Rys. 7. Połączenie analizatora Fluke 435 z przetwornicą 3-fazową
Silniki 3-fazowe wymagają dokładnie określonych przesunięć między fazami, które powinny wynosić dokładnie 120°. Każda rozbieżność od tej wartości powoduje powstawanie dużych prądów w uzwojeniach, co z kolei skutkuje znacznym nagrzewaniem się silnika. Innym, również niepożądanym efektem wywołanym ujemnymi przesunięciami fazowymi jest hamowanie silnika, także połączone z jego grzaniem. Do określania przesunięć między fazami, a także przesunięć między napięciami i prądami w poszczególnych fazach można wykorzystywać funkcję pomiarową Asymetria. Po jej uruchomieniu Na ekranie jest wykreślany wykres wektorowy, który w bardzo intuicyjnej formie graficznej przedstawia wszystkie przesunięcia fazowe (rys. 8a). Dokładne wartości liczbowe są natomiast dostępne po uaktywnieniu opcji „Meter”. Można również oglądać przebiegi napięć i prądów na wykresach czasowych dostępnych w trybie „Scope” (rys. 8b).
Rys. 8. Wyniki pomiaru przesunięć fazowych a) wykres wektorowy, b) wykres czasowy
Funkcja Prąd rozruchowy służy do pomiaru prądów płynących w uzwojeniach silnika tuż po włączeniu zasilania. Prąd taki jest zwykle wielokrotnie wyższy od nominalnego i może aktywować zabezpieczające systemy przeciążeniowe. Faza rozruchu trwa zwykle od kilku do kilkunastu milisekund. Analizator mierzący prąd rozruchu pracuje w trybie pojedynczego wyzwalania z ustawianymi przez użytkownika progami. Rejestrowana jest chwila uderzenia prądowego wraz z historią poprzedzającą to zdarzenie (rys. 9). Miernik zapisuje ponadto wszystkie parametry w postaci liczbowej.
Rys. 9. Pomiar prądu rozruchowego silnika elektrycznego
