Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka

Transkrypt

1 1 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka Wszelkiego rodzaju mierniki są podstawowymi narzędziami pracy elektroników, konstruktorów, serwisantów, instalatorów, a nawet monterów. Najczęściej używa się multimetrów, które mają wygodną, kompaktową budowę, a jednocześnie dają możliwość pomiaru zróżnicowanych wielkości elektrycznych (nawet takich jak pojemność czy indukcyjność). Istnieje grupa urządzeń pomiarowych, które doskonale uzupełniają multimetry ze względu na możliwość pomiaru specyficznych wielkości, wyśrubowane parametry czy nietypowy sposób pomiaru. Taki właśnie jest miernik AX-3550 marki Axiomet (zdjęcie nr 1), znajdujący się w ofercie największego polskiego dystrybutora podzespołów elektronicznych firmy Transfer Multisort Elektronik. Zdjęcie nr 1 Przyrząd AX-3550 jest cęgowym miernikiem mocy. W tego typu urządzeniu pomiar dokonywany jest poprzez objęcie przewodu z prądem cęgami, stanowiącymi integralną część miernika. Cęgi te są rodzajem magnetowodu i działają jak przekładnik prądowy. Zgodnie z prawem Ampere a, prąd przepływający przez przewód, wywołuje pole magnetyczne w magnetowodzie-cęgach. Pomiaru dokonuje się za pomocą drugiej cewki (o większej liczbie zwojów) nawiniętej na magnetowód i zawartej w obudowie przyrządu. Krótka analiza zasady działania pokazuje, że miernik cęgowy służy do pomiarów wielkości elektrycznych w obwodach prądu przemiennego (aczkolwiek istnieją rozwiązania służące do pomiarów parametrów prądu stałego, ale oparte na zupełnie innej zasadzie działania). Zaletą takiego miernika jest możliwość realizacji pomiaru kilku różnych wielkości elektrycznych oraz brak konieczności przerywania obwodu przy pomiarze prądu (i mocy), które może być kłopotliwe, czasochłonne, a nawet niebezpieczne.

2 2 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki Miernik AX-3550 jest przeznaczony do pomiarów mocy czynnej, biernej, pozornej oraz współczynnika mocy cosφ w obwodach jednofazowych i trójfazowych. Rysunek nr 1 Moc czynna jest to moc pobierana przez odbiornik ze źródła i zamieniana na inny rodzaj energii. Z taką mocą w obwodzie mamy do czynienia w przypadku odbiorników o charakterze czysto rezystancyjnym. Natomiast moc bierna to taka, która w czasie normalnej pracy przepływa między źródłem i odbiornikiem w obie strony (nie jest zamieniana w odbiorniku). Mamy z nią do czynienia w przypadku odbiorników indukcyjnych czy pojemnościowych.moc pozorna jest to wypadkowa moc obwodu widziana od strony źródła, będąca sumą wektorową dwóch poprzednich. Zależność między poszczególnymi mocami widać na rysunku nr 1 obrazującym trójkąt mocy. Przedstawiony jest na nim kolejny parametr związany z mocami: współczynnik mocy cosφ. Moc bierna nie jest zamieniana na inny rodzaj energii w odbiorniku i jej przepływ w obwodzie (a konkretnie przepływ prądów z nią związanych) powoduje straty na niezerowych rezystancjach przewodów. Dlatego dąży się do maksymalnego zmniejszenia udziału mocy biernej w obwodzie (cosφ 1), co oczywiście ma szczególne znaczenie przy obciążeniach indukcyjnych (silniki) czy pojemnościowych. Miernik AX-3550 mierzy także wielkości związane z pomiarem mocy, prąd i napięcie zmienne (wartości skuteczne), energię czynną, kąt przesunięcia fazowego między napięciem i prądem φ oraz częstotliwość przebiegów mierzonych. Wszystkie wielkości możliwe do zmierzenia za pomocą urządzenia AX-3550 są wyszczególnione w tabeli nr 1. Wielkość Zakres(y) Dokładność Prąd AC 40/100/400/1000 A ±(2% + 5 cyfr) Napięcie AC 100/400/750 V ±(1,2% + 5 cyfr)

3 3 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki Częstotliwość Hz ±(0,5% + 5 cyfr) Moc czynna 0, kw ±(3% + 5 cyfr) Moc bierna 0, kvar ±(4% + 5 cyfr) Moc pozorna 0, kva -±(3% + 5 cyfr) Kąt przesunięcia fazowego ±2º Współczynnik mocy cosφ 0,3...1 ±( cyfr) Energia czynna kwh ±(3% + 2 cyfr) Temperatura -50ºC ºC - -58ºC ºC Tabela nr 1 Miernik AX-3550, jak wiele innych nowoczesnych mierników cyfrowych, posiada specyficzne funkcje ułatwiające pomiar: funkcja zatrzymania wyniku pomiaru na ekranie (HOLD), funkcja zapisu wyniku pomiaru do pamięci (SAVE) i odczytu wyniku z pamięci (MR), funkcja rejestrowania wartości maksymalnej i minimalnej (MAX/MIN), bargraf cyfrowy wskaźnik symulujący odczyt analogowy, który przydaje się do szybkich i bardzo przybliżonych odczytów, a także do pomiarów parametrów zmieniających się. Na bargrafie dużo łatwiej niż na wyświetlaczu cyfrowym można odczytać zakres i kierunek zmian. Oraz funkcje specyficzne dla opisywanego urządzenia: sumowanie mocy poszczególnych faz (Σ), wybór faz oraz ich sumy (SEL), zerowanie licznika energii (CLEAR). Na zdjęciu nr 2 są pokazane niektóre akcesoria dołączane do miernika AX Oprócz przedstawionych sond, krokodylków i przewodów pomiarowych, w zestawie znajdują się: futerał na miernik z możliwością noszenia na ramieniu lub przy pasku, kabel USB do komunikacji z komputerem, płyta ze sterownikami i programem do pozyskiwania i obróbki pomiarów z miernika oraz instrukcja obsługi w języku polskim i angielskim. Zdjęcie nr 2

4 4 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki Czas na przejście do bardziej praktycznych zagadnień. Omówię krótko metodę pomiaru każdej z wielkości. Na zdjęciu nr 3 obok widać pokrętło, służące do wyboru mierzonej wielkości. Zdjęcie nr 3 Pomiar napięcia połączenie wykonuje się klasycznie, wykorzystując zaciski L1 i COM. Pokrętło wyboru funkcji należy ustawić na VAC. Po prawej zdjęcie nr 4 przedstawia wynik pomiaru napięcia (wartości skutecznej) sieci energetycznej, a w dolnym wierszu mamy wyświetloną częstotliwość mierzonego przebiegu. Zdjęcie nr 4 Pomiar prądu obejmujemy cęgami badany przewód i ustawiamy pokrętło wyboru funkcji na AAC. Należy pamiętać, że cęgi muszą obejmować tylko jeden przewód z danego obwodu prądowego (ze względu na zasadę działania miernika) Zdjęcie nr 5 przedstawia wynik pomiaru prądu (wartości skutecznej) pobieranego przez odbiornik, na dole jednocześnie wyświetlana jest wartość napięcia między punktami, do których dołączono sondy pomiarowe. Zdjęcie nr 5 Pomiar mocy czynnej łączymy zaciski jak do pomiaru napięcia oraz obejmujemy cęgami badany przewód. Pokrętło wyboru funkcji ustawiamy na kw. Zdjęcie nr 6

5 5 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki przedstawia wynik pomiaru mocy czajnika bezprzewodowego oraz kąt przesunięcia fazowego między napięciem a prądem (PG). Zdjęcie nr 6 Pomiar mocy biernej i pozornej układ pomiarowy jak wyżej. Pokrętło wyboru funkcji ustawiamy na kvar (bierna) lub kva (pozorna). Na wyświetlaczu zawsze widoczne są obie wymienione moce, a wybrana funkcja decyduje, który odczyt znajduje się w głównym wierszu. Pomiar współczynnika mocy cosφ układ pomiarowy jak wyżej. Pokrętło wyboru funkcji ustawiamy na cosθ. Zdjęcia nr 7 i nr 8 przedstawiają wyniki pomiarów mocy biernej (kvar), pozornej (kva), współczynnika mocy (PF) oraz kąta przesunięcia fazowego między prądem a napięciem (PG) dla pracującego odkurzacza. Zdjęcie nr 7 Zdjęcie nr 8 Pomiar energii czynnej układ pomiarowy taki jak w przypadku odczytu mocy. Na wyświetlaczu widać wartość mocy w KWh oraz czas trwania pomiaru. Zdjęcie nr 9 pokazuje przykładowy wynik pomiaru energii potrzebnej do zagotowania wody w prawie pełnym czajniku bezprzewodowym. Zdjęcie nr 9 Jak już wspomniałem, miernik AX-3550 ma możliwość komunikacji z komputerem i przekazywania wyników pomiaru do programu zamieszczonego na załączonej płycie CD. Komunikacja odbywa się poprzez złącze USB i od strony miernika ma charakter optyczny. Istnieje zatem izolacja galwaniczna toru transmisji od obwodów pomiarowych miernika, co

6 6 Miernik cęgowy AX Teoria i praktyka, Janusz Janicki zapewnia bezpieczeństwo współpracy z komputerem w trakcie pomiarów wyższych napięć i prądów. Zrzut ekranowy okien programu przedstawiam poniżej (rys. nr 2). Rysunek nr 2 Wykonane pomiary można przesyłać do aplikacji na bieżąco lub z pamięci miernika, wciskając przycisk USB na przyrządzie. Sam program składa się z dwóch okien: okna listy wartości i okna charakterystyk. Wartości z listy mogą być zapisywane, drukowane lub eksportowane do arkusza kalkulacyjnego Excel. Okno obok pokazuje charakterystyki poszczególnych wielkości wykreślone na podstawie zmierzonych wartości. W tym oknie możemy obserwować przebieg wykresów, zmieniać skale oraz drukować te charakterystyki. Testowany miernik AX-3550 jest nowoczesnym, wielofunkcyjnym urządzeniem zapewniającym wygodę i bezpieczeństwo w trakcie pomiarów. To jeden ze godnych polecenia produktów z katalogu firmy Transfer Multisort Elektronik. Janusz Janicki Źródła: Instrukcja obsługi AX-3550