Анализ качества электропитания в полевых условиях портативным осциллографом R&S Scope Rider RTH1000

На этапе монтажа, а также в рамках технического и экстренного обслуживания электрических систем сервисные инженеры сталкиваются с ошибками, связанными с множеством факторов, в частности, таких как качество электроэнергии и неисправности цепей электропитания. Проанализировать основные причины подобных ошибок можно с помощью портативного измерительного прибора, оснащенного сенсорным экраном.

Для управления системами и  механизмами, которые применяются в  сфере автоматизации зданий и  производства, используются системы шин, оснащаемые радио-, веб- и/или LAN-интерфейсами, а  также современными электронными компонентами. При этом неполадки возникают по многим причинам: неудовлетворительное качество электроэнергии, плохой контакт или недостаточное экранирование преобразователя частоты.

Сильные электромагнитные поля, порождаемые станками для массового производства, могут оказывать влияние на сигналы управления и приводить к неустойчивому поведению системы. Таким образом, инженерам, отвечающим за установку, техническое обслуживание или отладку компонентов системы автоматизации, необходим измерительный прибор, который позволил бы безопасно измерять напряжение питания переменного тока, а также анализировать чувствительные сигналы управления в электронных цепях.

Проверка качества электроэнергии

Пользователи, выполняющие измерения опасных для жизни напряжений, должны уделять особое внимание выбору категории прибора согласно стандарту IEC61010-1 (МЭК 61010-1). В  электрооборудовании, соответствующем классу безопасности CAT IV,– устройствах, расположенных перед вводным предохранителем системы энергоснабжения зданий – уровни перенапряжения могут достигать 8000 В при измерении максимального напряжения 600  В.  Безопасность пользователя гарантируется лишь в том случае, если измерительный прибор допускает работу с  такими уровнями перенапряжения и  имеет соответствующий сертификат. Осциллограф R&S Scope Rider, например, сертифицирован на проведение измерений напряжений до 600  В  для электрооборудования класса безопасности CAT IV и до 1000 В для электрооборудования класса безопасности CAT III (рис.2).

Как следствие, он может быть использован для контроля качества электроэнергии на всех этапах электромонтажных работ.

Гальваническая развязка входных каналов между собой также имеет большое значение. При использовании обычных осциллографов непреднамеренное ошибочное подключение сигнального и заземляющего проводов приводит к  короткому замыканию, что может повлечь за собой разрушительные последствия. Изолирование входных каналов прибора R&S Scope Rider (рис.3) предотвращает возникновение коротких замыканий, одновременно обеспечивается возможность проведения дифференциальных измерений. Это избавляет от необходимости использования дорогостоящих дифференциальных пробников и  гарантирует максимальную безопасность при измерении сигналов силовой электроники.

Обнаружение спорадических прерываний напряжения электропитания

Типичная проблема при работе с  электрооборудованием – потеря контакта, приводящая к спорадическим прерываниям напряжения электропитания. Такие прерывания зачастую вызываются механическими вибрациями и  могут быть настолько кратковременными, что не затрагивают обычную электрическую нагрузку, однако влияют на работоспособность чувствительного электрооборудования. Различные функции запуска позволяют целенаправленно обнаруживать и  анализировать основные причины возникновения прерываний. Кратковременные прерывания напряжения электропитания, например, могут быть легко обнаружены с помощью функции запуска по длительности импульса (рис.4).

Измерения сигналов электроприводов и силовой электроники

Электроприводы и силовая электроника, применяемые в сфере производства, могут подвергать источник питания повышенной нагрузке. При этом нагрузка на сеть электропитания будет различаться в  зависимости от времени суток и графика работы оборудования. Осциллограф определяет нагрузку на сеть путем вычисления активной, полной и  реактивной мощностей, а  также коэффициента мощности на основании измеренных уровней тока и  напряжения (рис.5).

Встроенный регистратор данных позволяет пользователю автоматически записывать данные сконфигурированных измерений в течение 23 дней и легко анализировать долгосрочные тенденции при работе в режиме регистратора.

Сигнал напряжения электропривода или преобразователя частоты не является синусоидальным и содержит гармоники. Европейский стандарт EN50160 определяет предельные значения сигнала напряжения, позволяющие предотвратить сбои. С помощью функции анализа гармоник, которой оснащен R&S Scope Rider, можно быстро проверить соответствие этим пределам.

Пользователи могут анализировать гармоники вплоть до 64-го порядка по четырем каналам одновременно. Для каждой обнаруженной гармоники прибор измеряет уровень, фазу, частоту и  использует эти значения для определения СКЗ и  суммарного коэффициента гармонических искажений. Все это позволяет обнаружить даже трудноопределимые фазовые сдвиги, которые могут приводить к возникновению значительных токов в нейтрали. Осциллограф отображает измеренный уровень для всех подключенных каналов (рис.6) наряду с  максимальным измеренным значением, слегка затененным и  наложенным на изображение.

Предельные значения, определенные в стандарте EN50160, отображаются синими линиями для всех уровней. При нарушении предела прибор выдает сообщение об ошибке. Функция анализа определена для основных частот 50, 60 и  400 Гц и  может быть сконфигурирована для конкретной основной частоты до 1 кГц.