Analyzátory kvality napájania merajú parametre napätia, prúdu a výkonu, aby identifikovali odchýlky od prijateľných hodnôt. Monitorujú tiež harmonickú aktivitu, prepätia a poklesy napätia, prechodové javy a udalosti, ktoré si vyžadujú pozornosť. Tieto nástroje pomáhajú identifikovať opakujúce sa cyklické poruchy, ktoré môžu výrazne znížiť životnosť výrobných zariadení.

Aké sú hlavné faktory, ktoré ovplyvňujú kvalitu elektrickej energie?

Kvalita elektrickej energie môže byť ovplyvnená viacerými faktormi, ako je úroveň a kolísanie napätia, elektrické rušenie, prípadne prechodné javy.

Úroveň napätia. Mnoho elektronických zariadení pracuje v určitom rozsahu napätia. Zmeny úrovne napätia môžu spôsobiť poruchu zariadenia a problémy s kvalitou napájania. Nízke napätie môže napríklad viesť k zníženiu účinnosti a poškodeniu zariadenia, zatiaľ čo vysoké napätie môže spôsobiť prehriatie a dokonca zlyhanie zariadenia.

Kmitanie. Kmitanie je momentálna alebo trvalá zmena napätia charakterizovaná rýchlymi zmenami magnitúdy. Je to spôsobené náhlymi zmenami zaťaženia, ako je napríklad štartovanie veľkých motorov, alebo prevádzkou určitých zariadení energetických systémov, ako sú oblúkové pece, zváračky alebo veľké pohony. Kmitanie môže ovplyvniť výkon a životnosť elektronických zariadení.

Elektrické rušenie. K rušeniu dochádza, keď sa k elektrickému signálu primieša signál z iných zdrojov, ako sú iné elektrické systémy, elektrické vedenia alebo dokonca rádiové prenosy. Elektrický šum môže mať za následok degradáciu signálu, ktorá môže narušiť fungovanie zariadenia.

Prechodové javy. Prechodové javy označujú náhle a krátke výkyvy napätia alebo prúdu, ktoré sa vyskytujú v krátkom časovom období. Môžu byť spôsobené udalosťami, ako sú údery blesku, spínanie alebo poruchy v napájacom systéme. Prechodové javy môžu trvať až niekoľko milisekúnd a môžu mať významný vplyv na prevádzku a spoľahlivosť elektrických systémov a zariadení.

Výber analyzátora kvality energie

Meranie kvality elektrickej energie vyžaduje použitie vhodného prístrojového vybavenia, ktoré vyhovuje danej aplikácii. Možností je niekoľko, tie najčastejšie sú opísané ďalej.

Harmonické analyzátory

Harmonické analyzátory alebo harmonické merače sú relatívne jednoduché prístroje na meranie a zaznamenávanie údajov o harmonickom skreslení. Tento druh analyzátora obvykle obsahuje merač so zobrazením tvaru vlny, napäťové vodiče a prúdové sondy. Dostupné sú ručné analyzátory, ako aj stolové. Niektoré prístroje poskytujú snímku tvaru vlny a harmonického skreslenia týkajúceho sa okamihu, počas ktorého sa meranie vykonáva. Iné nástroje sú schopné zaznamenávať momenty, ako aj nepretržitý záznam harmonického skreslenia v priebehu času.

Analyzátory kvality a spotreby na trojfázových elektrických sieťach Fluke 1770 boli navrhnuté na jednoduché a rýchle vyhľadávanie a riešenie problémov s elektrickým systémom s možnosťou záznamu nameraných hodnôt. Táto platforma umožňuje rýchlo a jednoducho zachytiť kľúčové hodnoty pri meraní kvality elektrickej siete pomocou moderného používateľského rozhrania. Séria Fluke 1770 je štandardne dodávaná so softvérom Fluke Energy Analyze Plus, ktorý vyhodnocuje údaje o kvalite elektrickej energie bez rozsiahleho školenia používateľa.

Analyzátory prechodného rušenia

Analyzátory prechodného rušenia sú pokročilé zariadenia na zber údajov na zachytávanie, ukladanie a prezentovanie krátkodobých porúch napájacieho systému s podcyklom. Vyššie vzorkovacie frekvencie poskytujú väčšiu presnosť pri opise prechodných udalostí z hľadiska ich amplitúdy a frekvenčného obsahu. Amplitúda tvaru vlny poskytuje informácie o potenciáli poškodenia postihnutého zariadenia. Frekvenčný obsah informuje o tom, ako sa udalosti môžu spojiť s inými okruhmi a ako ich možno zmierniť.

Analyzátor kvality energie Sonel PQM-707 je autonómny merač umožňujúci všestranné meranie, analýzu a zapisovanie parametrov energetických sietí. Analyzátor so sedempalcovým farebným dotykovým displejom umožňuje intuitívne a ergonomické ovládanie. Vďaka zabudovanej lítiovo-iónovej batérii umožňuje analyzátor efektívnu prácu pri meraní bez nutnosti pripojenia externého AC adaptéra.

Osciloskopy

Osciloskop je merací prístroj na meranie časových priebehov veličín, ktoré sa dajú previesť na elektrické napätie, prípadne na meranie závislosti dvoch takýchto veličín. V technickej praxi je veľmi užitočný a všestranný. Osciloskopy majú rýchlosť vzorkovania oveľa vyššiu ako analyzátory prechodného rušenia. Bežné sú osciloskopy s rýchlosťou vzorkovania niekoľko stoviek miliónov vzoriek za sekundu. To umožňuje prístroju presne zaznamenávať opakujúci sa šum a vysokofrekvenčné priebehy.

Analyzátor výkonu YOKOGAWA PX8000 slúži na meranie a analýzu výkonu rýchlych tranzientných signálov. Veľmi rýchle vzorkovanie a malá fázová chyba umožňuje presné zachytenie okamžitých hodnôt výkonu. Veľký 10,4-palcový TFT displej podporuje osciloskopické funkcie, rôzne numerické zobrazenia, ako napr. dlhodobý trend určených parametrov. Na plné využitie vlastností tohto analyzátora je k dispozícii ďalšie príslušenstvo, napr. zabudovaná tlačiareň, rozšírená vnútorná pamäť, harmonická a FFT analýza.

Záznamníky údajov a zapisovače grafov

Záznamníky údajov a zapisovače grafov sa niekedy používajú na zaznamenávanie údajov o napätí, prúde, dopyte a teplote v elektrických systémoch. Sú to zariadenia s pomalou reakciou, ktoré sú užitočné na meranie ustálených údajov počas dlhého časového obdobia. Tieto zariadenia zaznamenávajú jednu vzorku udalosti vo vopred určenom čase, ako je 1 sekunda, 2 sekundy, 5 sekúnd atď. Údaje sa ukladajú do záznamníkov, kým sa nevyhľadajú na analýzu. Výhodou záznamníkov je, že sú relatívne lacné v porovnaní s prístrojmi na zaznamenávanie kvality energie.

Trojfázový záznamník výkonu PQA 820 HT je napájaný z vnútorných dobíjacích Li-Ion batérií so zabudovaným (nastaviteľné používateľom) sieťovým napájaním z fázy strednej (L-N) alebo medzifázami (L-L). Rozhranie Wi-Fi a USB zaistí spojenie so smartfónmi, tabletmi, PDA zariadeniami a počítačmi, umožní nastavenie, spustenie a zastavenie záznamu, prevádzanie údajov a ich analýzu.

Prístroje na meranie skutočnej efektívnej hodnoty

Takmer všetky číslicové multimetre na trhu umožňujú merať striedavé napätie a prúd. Avšak nie všetky prístroje merajú skutočnú efektívnu hodnotu známu ako True RMS. Multimetre, ktoré nie sú vybavené funkciou True RMS, merajú skutočnú hodnotu signálu spriemerovaním usmerneného signálu a následne ho prevedú na skutočnú hodnotu. Meracie prístroje bez funkcie True RMS sú vhodné iba na meranie sieťového napätia, ktoré je zvyčajne sínusové. Meranie sieťového prúdu takým prístrojom môže byť nepresné, pretože prúd v spotrebičoch napájaných sieťovo nie je vždy sínusový. Presné meranie skutočnej efektívnej hodnoty ľubovoľných striedavých nesínusových signálov prúdu a napätia vyžaduje použitie multimetra True RMS.

Kliešťový multimeter Fluke 902 True-RMS je určený pre technikov v oblasti vyhrievacích, ventilačných a klimatizačných aplikácií (HVAC). Vďaka technológii True RMS a kategórii bezpečnosti CAT III 600V môžu technici bezpečne a spoľahlivo vyhľadávať problémy a robiť údržbu zariadení HVAC. Malé rozmery prístroja a kliešte dobre padnú do ruky a umožnia prístup aj do ťažko dostupných miest.

Rady, ako nastaviť prístroj

Nastavenie nástrojov na zber a analýzu údajov o kvalite elektrickej energie je pravdepodobne najdôležitejším aspektom. Nastaveniu týchto nástrojov treba venovať maximálnu pozornosť.

Ďalším krokom je dodržiavanie určitých bezpečnostných pravidiel. Vo väčšine prípadov nie je možné vypnúť napájanie elektrického zariadenia, aby sa umožnilo nastavenie prístroja. Používatelia zariadenia chcú čo najmenej prerušení, pokiaľ možno žiadne. Osobné ochranné prostriedky sú tak dôležitou súčasťou pri testovaní kvality elektrickej energie.

Zdroj

[1] Csanyi, E.: How to measure power quality? What devices should you use and what to measure? Electrical Engineering Portal. [online]. Publikované 18. 1. 2021. 
[2] Meranie striedavých signálov pomocou multimetrov s funkciou True RMS. Axiomet. [online]. Citované 8. 9. 2023. 
[3] Detecting power quality issues. FLUKE. [online]. Citované 7. 9. 2023. 

-pev-