Точное измерение является абсолютной необходимостью для всех, кто хочет гарантировать точную и первоклассную работу. Вот почему необходимы элучшие измерительные приборы. Компания СОНЭЛ предлагает широкий ассортимент продукции из области измерительных приборов. К вашему вниманию различные типы контрольно-измерительных, портативных и настольных измерительных приборов. Приборы марки Sonel подойдут для выполнения вашей задачи, будь то мониторинг, анализ, измерение или тестирование.

Потребность в повышении энергоэффективности в электротехнической продукции стимулирует разработку более точных измерительных приборов. Сегодня многие электротехнические изделия, особенно двигатели, уже работают с КПД 95% и выше, поэтому повышение эффективности является сложной, но важной задачей для производителей. Возможность измерять небольшие улучшения требует анализаторов мощности, которые могут обеспечить точность, необходимые для подтверждения этих критических улучшений в эффективности.

Рисунок 1. Мотор способен работать с эффективностью 95% и выше.

Если вы разрабатываете или испытываете электродвигатели, приводы с регулируемой скоростью, силовые инверторы, системы ИБП, бытовые приборы, потребительские товары или другие типы электрических устройств, вам может потребоваться выбрать прибор для точных измерений электрической мощности. Существует множество инструментов, доступных из разных источников, поэтому важно понимать возможности измерений этих предложений и то, как они связаны или влияют на измерения, которые вам необходимо выполнить. В этой статье будут рассмотрены разные варианты и объяснено, как интерпретировать спецификации, поскольку не все производители определяют термины одинаково.

Ключевые соображения

Прежде чем смотреть на конкретные типы устройств, давайте рассмотрим некоторые ключевые атрибуты измерительных устройств и то, как они вступают в игру в более широкой картине:

Точность измерений

Каждое измерительное устройство имеет некоторую степень погрешности, поэтому точность обычно выражается в виде диапазона. В этом диапазоне инженеры рассматривают точность как основной индикатор погрешности для основных параметров измерения, таких как напряжение, ток, фазовый угол и мощность.

Диапазон измерений

Другим потенциально запутанным фактором во многих таблицах данных является диапазон измерений. Это важно, потому что указанная точность устройства измерения мощности варьируется в зависимости от того, где измерение находится в пределах диапазона. Как правило, измерительные приборы всех типов теряют точность при работе на самом верхнем и нижнем уровнях своего диапазона. Следовательно, значение точности должно указывать диапазон, в котором оно действительно; в противном случае вы не знаете, действительно ли это только при одном напряжении и токе, в нескольких точках шкалы или во всем диапазоне. Например, производитель может сказать, что указанная точность действительна от 1% до 130% диапазона измерения. Это предполагает высокий уровень достоверности для точных показаний от одного конца до другого. Другой может сказать, что он действителен только при чтении в средней трети диапазона.

Отраслевые стандарты

Если вы выполняете тесты в рамках составления спецификаций для продуктов вашей компании, дизайн и тестирование вашего продукта должны соответствовать некоторым соответствующим отраслевым стандартам. В этих стандартах обычно указываются процедуры тестирования, действительные пределы тестирования производительности и результаты для различных типов продуктов. Они могут включать спецификации, охватывающие приборы, разрешенные для использования во время внутреннего тестирования. Использование неподходящего прибора для измерений, связанных с питанием, может привести к тому, что оценка конструкции изделия не будет соответствовать применимым отраслевым тестам на соответствие. Сертификация может потребовать повторного тестирования сопутствующими затратами и потерянным временем, все из-за того, что использовался неправильный измерительный инструмент.

Измерители мощности

Многие виды устройств могут измерять соответствующие единицы мощности и другие связанные параметры, но не все подходят для видов высокоточного анализа, выполняемого для этого вида применения. Вот несколько примеров ведущих типов инструментов:

Анализаторы мощности и измерители мощности

Анализаторы мощности и измерители мощности ( рис. 2 ) десятилетиями использовались при испытаниях электротехнических изделий, поскольку они обеспечивают точность, диапазон частот и функции, необходимые для соответствия отраслевым стандартам испытаний и измерений. Они могут выполнять измерения мощности однофазных, трехфазных и трехфазных проводов, а также трехфазных и четырехпроводных. Их достоверность гарантируется сертификатом калибровки, отслеживаемым по NIST или ISO17025, с данными испытаний, но пользователи должны проверять наличие сертификата калибровки при покупке
любого типа измерителя мощности.

Рисунок 2. Прецизионный анализатор мощности. Предоставлено Yokogawa.

Анализаторы мощности и измерители мощности поставляются с различными погрешностями измерения, шириной полосы частот и ценами, чтобы обеспечить лучшее решение для каждой ситуации, оставаясь в рамках бюджета. Для высокоточных измерений эффективности высокопроизводительные анализаторы мощности могут иметь точность измерения до ± 0,01% от показаний. В зависимости от модели указанная частота измерения мощности может варьироваться от постоянного тока до 1 МГц.

Некоторые анализаторы мощности также предлагают функции измерения гармоник. Наилучшим решением является прибор, способный характеризовать гармонические данные и общее гармоническое искажение (THD) одновременно с обычными измерениями мощности. Это позволяет быстро и легко выполнять тестовые измерения. Тестирование на соответствие стандарту IEC 62301, которое включает измерения как амплитуды, так и THD, может проводиться некоторыми анализаторами мощности с использованием одновременного измерения как нормальных, так и гармонических данных.

Тестирование энергопотребления в режиме ожидания требуют измерения низкого тока и мощности. Многие приборы не могут проводить измерения тока низкого уровня в диапазоне микроампер, а некоторые — в миллиамперах. Пользователи должны убедиться, что прибор может точно выполнить эти измерения низкого уровня. Некоторые приборы предусматривают измерения мощности в режиме ожидания, используя отдельные подключения тока, один для низкого диапазона тока ожидания, а другой для более высоких нормальных рабочих токов. Это неприемлемый метод тестирования, потому что нет средств для проведения непрерывных испытаний продукта, поскольку переход из режима ожидания в рабочий режим требует физического изменения проводки.

Цифровые осциллографы

Некоторые цифровые осциллографы предлагают функции измерения мощности и / или пакет программного обеспечения для анализа мощности на базе ПК, и большинство инженеров-испытателей имеют очень высокий уровень комфорта при работе с осциллографами ( рисунок 3 ). Они обеспечивают основные функции измерения от простого анализа формы сигнала до передовых измерительных решений, но для этих видов высокоточных измерений существуют критические ограничения.


Рисунок 3. Цифровые осциллографы с функциями измерения мощности. Предоставлено Yokogawa.

Например, существуют ограничения по разрешению, поскольку большинство областей предлагают только 8-битное вертикальное разрешение, хотя более сложные конструкции могут быть 12-битными. Точность усиления также может быть проблемой, поскольку большинство не лучше, чем ± 1,5%, и это только точность напряжения постоянного тока, а не точность мощности. Несмотря на то, что у большинства осциллографов имеются широкие возможности высокочастотной полосы пропускания, обычно нет спецификации точности мощности переменного тока, и даже с блоками высокого разрешения вертикальная точность переменного тока все еще не определена.

Другой недостаток — привязка входов к земле, требующая дифференциальных датчиков для измерения напряжения, что отрицательно влияет на общую точность измерений. Для измерения мощности переменного тока входы должны быть изолированы от земли, как правило, дифференциальным датчиком. Эти датчики могут быть дорогими и может легко добавить погрешность усиления 1% или более, плюс ошибка сдвига фазы. Более того, общая точность измерения напряжения будет неизвестна.

Для измерения тока требуется датчик тока или трансформатор тока. Они удобны тем, что могут просто зажать провод и обеспечить изоляцию от земли. Существуют специальные датчики с выходом милливольт на усилитель, предназначенные для непосредственного подключения к входам напряжения осциллографа. Тем не менее, необходимо соблюдать крайнюю осторожность, поскольку эти устройства также добавляют погрешность усиления, некоторое смещение напряжения и даже фазовый сдвиг. Дополнительные ошибки могут быть вызваны неправильной настройкой коэффициента масштабирования датчика в милливольтах на усилитель и неправильной настройкой диапазона напряжения. Все эти факторы добавляют не поддающуюся количественному определению ошибку измерения к общим измерениям, выполненным осциллографом.

Наконец, некоторые цифровые осциллографы не проводят измерения мощности при определенных фазовых углах, поэтому следует соблюдать осторожность при проведении измерений мощности. Полоса пропускания анализатора мощности не будет соответствовать полосе пропускания осциллографа с высокой пропускной способностью; однако полоса пропускания анализатора мощности высокого класса обычно достаточно высока, чтобы охватить большинство приложений питания, которые редко превышают 1 МГц.

Все эти неизвестные делают осциллограф в значительной степени непригодным для серьезных испытаний производительности. Даже с учетом этих ограничений он по-прежнему является хорошим инструментом для расчета эталонных значений мощности для таких приложений, как тестирование на уровне платы и на уровне компонентов схемы, а также измерения времени на цепях в продуктах.

Системы сбора данных и регистраторы данных

Многие компании, производящие системы сбора данных (DAQ) и компании, занимающиеся регистрацией данных, разработали свое собственное программное обеспечение для измерения и анализа мощности, заявив, что предлагают лучшее решение, чем анализаторы мощности или измерители мощности. Еще раз, такие заявления могут быть запутанными и вводящими в заблуждение и могут привести к дорогостоящим ошибкам.

Системы DAQ и регистраторы данных предоставляют хорошие решения для различных типов измерений. Они могут смешивать различные входы, такие как термопара, а также входы тока и напряжения. Тем не менее, в отношении электрической мощности они не обеспечивают точного измерения мощности переменного тока в соответствии со стандартом. Как и цифровые осциллографы, эти приборы обычно измеряют два входа напряжения постоянного тока и используют программное обеспечение для умножения данных для расчета мощности. Это создает те же ограничения, что описаны выше для осциллографов.

Силовые преобразователи и измерители качества электроэнергии

Другие продукты, такие как преобразователи мощности и измерители качества электроэнергии, могут обеспечивать истинные измерения электрической мощности. Эти приборы контролируют линии электропередачи и выдают аналоговый выход постоянного тока, равный ваттам переменного тока, измеренным на входе.

Диапазоны входного напряжения и тока предназначены для соответствия вторичным выходам измерительных трансформаторов переменного напряжения и тока, поэтому типичные диапазоны напряжений — 120 В (85-135 В переменного тока) и 240 В (170-264 В переменного тока). Диапазон тока обычно составляет от 0 до 5 А переменного тока. Точность датчика основана на выходе мА постоянного тока. Стандартные ваттные преобразователи с выходом от 0 до 1 мА обычно имеют точность ± 0,5% от полной шкалы. Высокоточные ваттные преобразователи с выходом от 0 до 1 мА обычно имеют точность ± 0,1% от показания плюс ± 0,05% от полной шкалы.

Частотный диапазон этих силовых преобразователей обычно составляет от 45 до 65 Гц, поэтому выходной сигнал постоянного тока мА должен быть подключен к некоторому типу цифрового или аналогового измерителя для считывания. Следовательно, повышение точности измерения общей мощности основано на точности преобразователя мощности и точности индикатора. Кроме того, точность трансформаторов напряжения и тока также должна быть включена в общую картину результатов измерений.

Поэтому, когда силовые преобразователи используются для тестирования продукта, необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы учесть все параметры измерения, такие как точность, диапазоны напряжения и тока, а также диапазон частот. Преимущество силовых преобразователей состоит в том, что они компактны, поэтому могут устанавливаться в труднодоступных местах и даже могут быть установлены внутри изделия и обеспечивают возможность удаленного считывания.

Оставить комментарий