Teljesítmény és energia mérése elektromos áramkörökben

Teljesítmény- és energiamérés elektromos áramkörökben

A teljesítménymérők és teljesítményanalizátorok olyan eszközök, amelyeket egyfázisú vagy háromfázisú hálózatokban fellépő teljesítményanomáliák észlelésére terveztek. Lehetővé teszik az energia- és teljesítményelemzést, ezáltal a teljesítményminőség ellenőrzését. Emellett a mért értékek folyamatos rögzítésére és az ott előforduló jelenségek észlelésére is használhatók. Ezek a műszerek minden ipari és lakossági szektorban alkalmazhatók, különböző pontossági szintekkel és szabványokkal (például az IEC 61000, IEC 61010, EN 50160 szabványoknak megfelelően). Ezen eszközök piaca nagyon széles.

Egyszerű mérések

A legegyszerűbb változatukban a hálózati analizátorokat egyfázisú, háromfázisú vagy négyvezetékes rendszerekben használják, amelyek képesek egy kommunikációs interfészen (pl. ModBUS, Ethernet) keresztül továbbítani az elektromos hálózatra jellemző összes fő mennyiséget, beleértve az aktív és reaktív energia számlálását is (hasonlóan egy villamosenergia-mérőhöz). Bizonyos esetekben programozható riasztásokkal vagy impulzus kimenetekkel rendelkeznek a paraméterek újraküldéséhez. Az alapvető mennyiségek (feszültségek és áramok) mérését gyakran mintavételezési módszerrel végzik, amely természeténél fogva lehetővé teszi a valódi négyzetes középérték (TRMS) értékének helyes kiszámítását még torzított hullámalakok jelenlétében is – ami egyre gyakoribb a modern elektromos berendezésekben.

Elektromos zavarok monitorozása

Alapvetően kétféle zavart kell monitorozni a hálózatban: az állandót és a szórványosat. Az előbbit valódi effektív értékkel rendelkező lakatfogó multiméterekkel és differenciálbemenettel rendelkező oszcilloszkópokkal lehet megfigyelni. Az utóbbi esetben hálózati paraméter analizátorok használata ajánlott. Az ismétlődő zavarok észleléséhez bevett gyakorlat a valódi RMS érték mérése egy multifunkciós eszközzel vagy lakatfogó multiméterrel, és a háromfázisú hullámalakok megjelenítése egy differenciál bemenettel rendelkező oszcilloszkóp segítségével.

Teljesítményminőség-vizsgálat és hibaelhárítás

A piacon két alapvető kategóriába sorolhatók a teljesítményminőség-elemzők: a betáplált feszültség minőségének ellenőrzésére szolgálók (harmonikus és villogásérzékeléssel), valamint a hibaelhárításra szolgálók. Az előbbiek hatékony statisztikai eszközök, de nem oldják meg az időszakos zavarok okozta problémákat. Az utóbbiak hosszú távú monitorozást biztosítanak a feszültség- és áramhullámalakok automatikus rögzítésével a zavart időszakokban. A monitorozás célja a problémákat okozó események azonosítása. Egy másik, ugyanilyen fontos kérdés a zavarelemző elhelyezkedése a hálózatban. Jó gyakorlat a betápláló hálózatot a lehető legközelebb az érzékeny berendezésekhez monitorozni.

A hibaelhárításra tervezett analizátorok a folyamatos monitorozás mellett általában további funkciókat is nyújtanak. Ezek közé tartozik a hálózat földtől való leválasztása (ami tovább növeli a biztonságot és csökkenti a költségeket) és a szigetelési hibák automatikus észlelése (amelyek működés közben előfordulhatnak). Ez jelentősen növeli az üzem rugalmasságát és minimalizálja az állásidőt.

Harmonikus analízis

Az analizátorok használata a telepítésekben a tranziensek és harmonikusok hatásainak kimutatására is hasznos. A tápfeszültség hullámformájának hirtelen változása, amelyet egy hiba okoz, több ezer voltos értéket eredményez. A teljesítményátalakítók kapcsolási csúcsai szintén jelentős megszakítási hatásokat okoznak. Az alacsony feszültségek, amelyeken a modern mikroelektronikai eszközök működnek, érzékenyebbé teszik őket az ellátóhálózatból érkező interferenciára. Az elektronikus eszközökön kívül ezek a tranziensek zavarokat okozhatnak az adat- vagy vezérlőhálózatokban is. Egy másik probléma, tekintettel az egyenirányító rendszerekkel működő ipari és fogyasztói eszközök nagy számára, a harmonikusok bevezetése a nyilvános (elosztó) hálózatba.

Elemző vektorhálózati analizátorok

Végül vegyük figyelembe a precíziós elektromos paraméter-ellenőrző eszközöket és a vektorhálózati analízist (VNA). Ezek az RF és mikrohullámú szektorokban használt fő mérési technikák egyikén alapulnak. Ezek a rendszerek lehetővé teszik passzív és aktív komponensek, például szűrők, erősítők, keverők és többportos modulok elemzését. A vektorhálózati analizátorok nagysebességű mérésre vannak optimalizálva frekvenciaszkennelés segítségével, amely gyorsabb eredményeket biztosít, mint egyetlen, egy vevőhöz, például egy spektrumanalizátorhoz csatlakoztatott jelforrás használata. Kalibrálás révén a vektorhálózati analizátorok a legmagasabb pontosságot biztosítják az RF komponensek mérésekor.

Szerző: Maciej Dumania – DACPOL

+48 22 70 35 223

[email protected]

[email protected]

[email protected]