Dokładne pomiary obciążeń nieliniowych wymagają przyrządów mierzących prawdziwą wartość skuteczną

06-27-2019 | Parametry elektryczne

OPIS ZASTOSOWAŃ

W przypadku wyszukiwania i usuwania awarii urządzeń elektrycznych jedną z kluczowych kwestii, o których należy wiedzieć, jest to, czy dany obwód ma nieliniowe obciążenie. Nieliniowe obciążenia to na przykład komputery, sterowniki elektroniczne, przemienniki częstotliwości oraz energooszczędne oświetlenie, takie jak oświetlenie LED, a także instalacje HVAC o dużej sprawności, które pobierają prąd impulsowo, a nie w postaci gładkiego przebiegu sinusoidalnego. Takie impulsy powodują przepływ prądów harmonicznych z powrotem do innych części sieci zasilającej i generują przebiegi o niesinusoidalnym kształcie. Rezultatem jest przegrzewanie, nieprawidłowe działanie, a w końcu awarie różnych urządzeń w całym systemie.

Aby dotrzeć do źródła problemu, należy dokładnie zmierzyć wartość skuteczną (RMS) prądu i porównać ją z wartością znamionową dla danego elementu. Termin RMS oznacza średnią kwadratową (ang. root mean square), która wyraża wartość skuteczną (lub cieplną) dowolnego przebiegu zmiennego. W ujęciu elektrycznym wartość RMS dla danego przebiegu napięcia lub prądu zmiennego jest odpowiednikiem wartości prądu stałego, która spowoduje taki sam efekt cieplny. Dla elementów elektrycznych, takich jak bezpieczniki, szyny zbiorcze, przewody czy człony termiczne wyłączników, podaje się wartości skuteczne (RMS) jako wartości znamionowe, ponieważ ich głównym ograniczeniem są ich możliwości rozpraszania ciepła.

Podczas pomiaru obciążeń liniowych, takich jak standardowe silniki indukcyjne, grzejniki rezystancyjne czy żarówki, można z łatwością uzyskać dokładne pomiary wartości skutecznych (RMS) za pomocą przyrządów mierzących wartość średnią. Jeśli jednak w obwodzie występuje obciążenie nieliniowe, należy użyć przyrządu do pomiaru prawdziwej wartości skutecznej, aby uzyskać dokładny odczyt wartości skutecznej (RMS). Inaczej odczyty pomiarów mogą być zaniżone nawet o 40%.

RMS tester demo

Oba przedstawione tutaj testery mierzą to samo zniekształcone harmonicznie obciążenie. Tester T6-1000 po prawej stronie wskazuje prawdziwe wartości skuteczne napięcia i prądu. Tester elektryczny T5 po lewej stronie, który oblicza wartość dla czystej sinusoidy, pokazuje wartość prądu niższą o około 33%.

Porównanie wartości średniej z prawdziwą wartością skuteczną

Przyrządy mierzące wartość średnią, takie jak tester elektryczny Fluke T5, obliczają wartość w oparciu o założenie, że mierzony przebieg jest czystą sinusoidą. Przyrządy używają metody skróconej, która rejestruje wartość wyprostowanego przebiegu zmiennego i mnoży uzyskaną liczbę przez 1,11 w celu obliczenia wartości skutecznej (RMS). Wynikiem nie jest faktyczna wartość, lecz wartość obliczeniowa oparta na założeniu, że przebieg jest czystą sinusoidą. W przypadku pomiarów obciążenia o czystym przebiegu sinusoidalnym ta metoda jest bardzo dokładna.

Jednak w przypadku pomiaru w obwodzie z obciążeniem nieliniowym, odczyt przyrządu

mierzącego wartość średnią może być zaniżony nawet o 40%. Może to opóźnić dokładną diagnozę problemu i spowodować wymianę elementów, które nie wymagają wymiany.

Przyrząd do pomiaru prawdziwej wartość skutecznej (True-RMS) jest wyposażony w wewnętrzny obwód, który oblicza wartość cieplną zgodnie ze wzorem na wartość skuteczną (RMS). Taka metoda zapewnia poprawną wartość skuteczną niezależnie od rzeczywistego kształtu przebiegu. Dzięki temu można dokładnie zmierzyć rzeczywisty prąd obciążenia, aby określić, czy obwód jest uszkodzony, przeciążony lub czy problem dotyczy samego obciążenia.

W poniższej tabeli przedstawiono porównanie przyrządów mierzących wartość średnią i prawdziwą wartość skuteczną (True-RMS) dla różnych przebiegów.

wave shape chart
T6 tester demo

Szukaj etykiety True-RMS

Jeśli chcesz mierzyć tylko obwody o obciążeniach liniowych, przyrząd mierzący wartość średnią, taki jak Fluke T5, zapewni dokładny pomiar. Jeśli jednak pracujesz w środowiskach, w których występują tylko obciążenia nieliniowe lub kombinacja obu typów obciążeń, musisz mieć pewność, że używasz przyrządu pomiarowego prawdziwej wartości skutecznej (True-RMS).

Dostępne są przyrządy True-RMS różnych typów — multimetry cyfrowe, cęgi prądowe, a także testery elektryczne, np. tester elektryczny Fluke T6. Aby upewnić się, że wybrany przyrząd mierzy prawdziwą wartość

skuteczną, szukaj oznaczenia „True-RMS” na przednim lub tylnym panelu przyrządu bądź zapoznaj się z danymi technicznymi. Jeśli przyrząd mierzy prawdziwą wartość skuteczną, takie oznaczenie pojawi się na przyrządzie, w jego danych technicznych lub w obu miejscach. Jeśli w danych technicznych nie można znaleźć oznaczenia „True-RMS”, jest to najprawdopodobniej przyrząd mierzący wartość średnią.

Mierz prawdziwą wartość skuteczną prądu i napięcia bez przewodów pomiarowych

Testery elektryczne Fluke T6 z wbudowaną technologią FieldSense wychodzą poza proste wykrywanie napięcia. Mierzą one prawdziwą wartość skuteczną napięcia i prądu zmiennego, dzięki czemu można szybko uzyskać dokładne wskazania zarówno dla obciążeń nieliniowych, jak i liniowych. Technologia FieldSense w większości przypadków eliminuje konieczność stosowania przewodów pomiarowych*. Wystarczy nasunąć otwarte cęgi na przewód i odczytać wartość prądu i napięcia.

Przegląd funkcji:

  • Dwa dostępne modele: T6-1000 (1000 V AC) i T6-600 (600 V AC)
  • Równoczesny pomiar i wyświetlanie napięcia i prądu True-RMS w celu skutecznego wykrywania i usuwania awarii
  • Wykorzystanie technologii FieldSense do pomiaru napięcia, prądu i częstotliwości AC bez dotykania elementów pod napięciem*
  • Możliwość wykonywania pomiarów na przewodach o przekroju do AWG 4/0 (120 mm2) przy rozwarciu cęgów wynoszącym 17,8 mm
  • Łatwy odczyt wyników w słabym oświetleniu dzięki funkcji podświetlenia

* Do pomiaru napięcia wymagana jest ścieżka pojemnościowa do ziemi, którą w przypadku większości zastosowań zapewnia sam użytkownik. W niektórych sytuacjach może być konieczne połączenie uziemiające poprzez przewód pomiarowy.

Fluke T6-1000 i T6-600