Teljesítménymérés és hálózati analizátorok
2010/4. lapszám | Pástyán Ferenc | 12 342 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az elektronikus kapcsolóüzemű vezérlések, szabályozások és nemlineáris terhelések elterjedésével a hálózaton létrejövő torzítások, és ezzel a hálózat felharmonikus-tartalma rendkívüli módon megnőttek. A felharmonikusok jelenléte káros melegedéseket okoz, zavarja az egyéb elektronikus eszközök, berendezések működését. Ennek elkerülésére fel kell deríteni a forrást, majd megfelelő eszközökkel a felharmonikusokat meg kell szüntetni.
A teljesítménymérés a napi karbantartási munkák során ritkán fordul elő, és elvégzését korlátozza az is, hogy a méréshez a terheléshez csatlakoztatott áramágat meg kell szakítani, vagy megfelelő (pl. bontható) áramváltót kell alkalmazni. Nagyobb áramok esetén is ez az eset áll elő, mivel a kézi teljesítménymérők jelentős része 10 A (max. 20 A) közvetlen mérésére alkalmas.
A hagyományos mutatós teljesítménymérőket ma már legfeljebb a mérőlaborokban használjak, az asztali készülékek pedig általában terepi mérésekre nem alkalmasak. Gyors és egyszerű mérést biztosítanak a különböző kivitelű kézi készülékek, amelyek 1- (és esetleg) 3-fázisú rendszerekben történő mérésekre alkalmasak. Az áram mérésére a készülékek lakatfogót használnak. Vannak berendezések, amelyeknél a nagyobb teljesítmény mérése egyszerűen lakatfogó cserével végezhető el. A készülékek általában a valódi, a látszólagos és a meddő teljesítmény, valamint a teljesítménytényező (vagy a cos φ) mérésére alkalmasak.
Néhány szót kell ejteni az alkalmazott lakatfogókról (áramváltókról). A váltakozó áramú teljesítmény az áram és feszültség közötti fázistolás függvénye (cos φ). Az áram mérésére alkalmazott lakatfogó (áramváltó) további fázistolást visz be a mérőkörbe, ezzel meghamisítva a mérést. Minél rosszabb minőségű, azaz minél nagyobb a fázistolása az alkalmazott lakatfogónak, annál nagyobb lesz a mérés pontatlansága. Ez fokozottan érvényes 3-fázisú teljesítmény három lakatfogóval történő mérésekor, mert ilyenkor az egyes lakatfogók közötti fázistolás további járulékos pontatlanságot okoz. Ezért a teljesítmény mérésére alkalmas lakatfogók kis fázistolással rendelkeznek,
A külső érzékelők kizárólag a foto-ellenállást tartalmazzák, rendszerint IP65 védelemmel ellátva. Típustól függően felszerelésük történhet saját rögzítő füllel vagy szabványos védőcső rögzítő bilinccsel. Néhány típus kialakításának köszönhetően lemezszekrény falába is építhető, ezáltal diszkréten és megbízhatóan beépíthető. Gyártóktól függően az alkonykapcsoló és a külső érzékelő között javasolt kábeltípus 2x1 mm2 – 2x1,5 mm2. Ügyeljünk arra, hogy, amennyiben MT kábellel állunk ki az érzékelőhöz, azt a kültérre eső kis szakaszon védjük az UV-sugárzás káros hatásaitól. Az érzékelő kábelének maximális hosszúsága 3-fázisú méréshez pedig a lakatfogókat fázistolásuk szerint egymáshoz párosítják, hogy a fázistolás okozta mérési hiba a lehető legkisebb legyen.
A kézi teljesítménymérők jelentős része csak 1-fázisú rendszer mérésére alkalmas. Egy másik csoport a 3-fázisú mérést úgy oldja meg, hogy az egy-fázison mért teljesítményből számítja ki a 3-fázisú rendszer teljesítményét, azzal a feltételezéssel, hogy a 3-fázisú rendszer szimmetrikusan terhelt és az egyes fázisok fázistolásai azonosak. Természetesen ez a feltétel a gyakorlatban szinte soha nem teljesül, ezért a pontos méréshez olyan készülék haszná-landó, amely külön-külön méri az egyes fázisok áram- és feszültségértékeit és fázistolását.
Mivel a teljesítmény mérésére alkalmas készülékek a teljesítményértéket a feszültség és áram mért értékeiből állítják elő, általában ezen mért értékek kijelzésére is alkalmasak.
Tekintettel arra, hogy az áram méréséhez döntően lakatfogókat alkalmaznak, logikusnak tűnik, hogy a teljesítmény-mérési funkció magába a lakatfogóba legyen beépítve. Ennek az elvnek az alapján jöttek létre a teljesítmény mérésére alkalmas lakatfogók. Figyelembe véve, hogy a teljesítmény mérése nem napi feladat, a választék ebben a csoportban lényegesen alacsonyabb, mint az AC vagy akár DC áramok mérésére alkalmas lakatfogók csoportjában.
Mi több, az újabb fejlesztésű, teljesítmény mérésére alkalmas lakatfogókba általában beépítik a felharmonikus tartalom mérési funkciót is valamilyen formában (pl. teljes harmonikus torzítás).
A felharmonikusok felderítésére használhatunk bonyolult, igen drága készülékeket, de a felharmonikusok forrásának felderítése jóval olcsóbb eszközökkel is megvalósítható. A fentebb említett, felharmonikus tartalom mérésére alkalmas lakatfogók ezt a célt szolgálják. A lakatfogó kialakításától függően felvilágosítást kaphatunk a hálózat felharmonikus tartalmáról vagy az egyes felharmonikusokra lebontva, vagy csak a teljes harmonikus torzításra. Ha a lakatfogónk csak az utóbbi funkcióval rendelkezik, akkor is nagyszerűen használható a felharmonikust termelő berendezés/eszköz behatárolására.
A felharmonikus tartalom mérésére alkalmas műszerek, lakatfogók természetszerűen a mért teljesítmény (valódi, meddő, látszólagos), a teljesítménytényező (cos φ) és a mért áram és feszültség értékeinek kijelzésére is alkalmasak.
Az integrált áramkörök technikája lehetővé tette a teljesítmény- és harmonikus tartalom mérésére alkalmas olcsó áramkörök kifejlesztését, aminek eredményeképpen ma már olyan egyébként életvédelmi mérésekre alkalmas készülékek is találhatók, melyek a fenti mérési funkciókkal is rendelkeznek.
A harmonikus tartalom mérését az erre alkalmas készülékek általában a 25. felharmonikusig végzik el, de nem ritka a 49. összetevőig mérő készülék sem.
A fent említett integrált áramköri technika lehetővé tette a harmonikus tartalom mérési funkció beépítését sínre építhető műszereknél is, amelyek általában több kijelzővel alkalmasak egy- és/vagy háromfázisú rendszerek teljesítményviszonyainak és felharmonikus tartalmának mérésére és kijelzésére is az alap-paraméterek (feszültség, áram) mellett.