analizator mocy hioki 3390

Ei
Met r o lo g i a
ANALIZATOR MOCY HIOKI 3390
Japońska firma HIOKI wprowadziła do produkcji analizator mocy 3390. Nowy analizator
charakteryzuje się dużą dokładnością pomiaru (±0,16% – z cęgami prądowymi), szerokim
pasmem (do 5 kHz) oraz szybkim próbkowaniem (500 kSa/s). Dystrybucję przyrządu prowadzi
firma LABIMED ELECTRONICS.
Analizator 3390 (rys. 1) ma cztery wejściowe kanały pomiarowe napięcia i cztery wejściowe kanały pomiarowe prądu,
przy czym wszystkie te kanały są izolowane. Przyrząd zależnie od potrzeb użytkownika może pracować w instalacjach
jednofazowych-dwuprzewodowych, jednofazowych-trójprzewodowych, trójfazowych-trójprzewodowych i trójfazowychczteroprzewodowych. Oprócz tradycyjnych
skutecznych. Z kolei przy pomiarze harmonicznych otrzymuje się: wartość skuteczną,
zawartość harmonicznych, kąt fazowy, odkształcenia całkowite oraz współczynnik
asymetrii.
Gdy w analizatorze 3390 zainstaluje się
opcjonalny moduł testowania pracy silnika 9791 lub 9793, to dodatkowo można
będzie mierzyć moment obrotowy, prędkość obrotową, częstotliwość, poślizg oraz
moc wyjściową silnika,
i to zarówno dla prądu stałego, jaki i przemiennego (w paśmie od
0,5 Hz do 5 kHz).
Podzakresy
i dokładności pomiaru
Rys. 1. Analizator mocy 3390
zastosowań, nowy analizator nadaje się doskonale to testowania falowników (po obu
stronach), układów falownik-silnik, oceny
pracy silników w pojazdach z napędem hybrydowym, a także urządzeń poprawiających jakość energii otrzymywanej ze źródeł
takich jak baterie słoneczne, turbiny wiatrowe czy ogniwa paliwowe.
Analizator 3390 mierzy napięcie metodą
bezpośrednią, tj. po połączeniu go przewodami
z obiektem pomiarowym,
a prąd za pośrednictwem
cęgów prądowych. Producent analizatora oferuje obecnie pięć typów
cęgów prądowych różniących się przede
wszystkim maksymalnym mierzonym prądem. Większość z nich może mierzyć zarówno prąd przemienny, jak i stały.
Użytkownik analizatora 3390 ma do dyspozycji siedem podzakresów pomiarowych
napięcia: 15, 30, 60, 150, 300, 600, 1500 V.
Podzakresy dostępne przy pomiarze prądu
zależą od typu użytych cęgów prądowych.
Na przykład używając cęgów 9709 lub 9279,
których maksymalny prąd wynosi 500 A,
dostępne podzakresy prądowe analizatora
to: 10, 20, 50, 100, 200 i 500 A. Przy analizie małych prądów przydają się z kolei
cęgi 9277 o maksymalnym prądzie 20 A.
W takim przypadku są dostępne podzakresy analizatora: 0,4, 0,8, 2, 4, 8 i 20 A.
Poszczególne podzakresy pomiarowe
mocy zależą od kombinacji wybranych
podzakresów prądu i napięcia, przy czym
pełen zakres pomiaru mocy rozciąga się
od 6,0000 W do 2,3500 MW.
Zakres pomiaru częstotliwości wynosi
od 0,5 Hz do 5 kHz.
Podstawowa dokładność pomiaru napięcia, prądu i mocy czynnej jest równa ±0,05%
wartości wskazywanej ±0,05% wartości
pełnozakresowej (w zakresie częstotliwości
od 45 do 66 Hz), przy czym przy określaniu
dokładności pomiaru dwóch ostatnich parametrów trzeba do dokładności analizatora dodać jeszcze dokładność użytych cęgów
prądowych. Używając wspomnianych już
cęgów a.c./d.c. 9709 można uzyskać dokładność równą maksymalnie ±0,16%.
Wyświetlanie
Analizator 3390 wyposażono w czytelny,
wielokolorowy wyświetlacz ciekłokrystaliczny WVGA o przekątnej 9 cali i rozdzielczości 800 na 480 punktów. Szybkość odświeżania wskazania tego wyświetlacza wynosi
200 ms i jest niezależna od wewnętrznej
szybkości odświeżania danych przyrządu.
Użytkownik analizatora ma do wyboru wiele różnorodnych ekranów zawierających
tablice z danymi liczbowymi lub przebiegi.
Mierzone parametry
Analizator 3390 mierzy napięcie (U),
prąd (I), stosunek wartości szczytowej napięcia do wartości szczytowej prądu (Upk/
Ipk), moc czynną (P), moc bierną (Q), moc
pozorną (S), współczynnik mocy (λ), kąt
fazowy (φ), częstotliwość (f), całkę prądu
(Ih), całkę mocy (WP), sprawność (η), straty (Loss) i stosunek tętnień napięcie/prąd
(Ufr/Ifr).
Przy pomiarze zakłóceń (z przetwarzaniem FFT) uzyskuje się widmo wartości
Elektroinstalator 6/2009
www.elektroinstalator.com.pl
34
Rys. 2. Ekran
podstawowy
z danymi
pomiarowymi
Metrologia
Ei
Rys. 4. Ekrany
analizy
harmonicznych
Rys. 3. Ekran ze schematem połączeń pomiarowych analizatora 3390
Podstawowy ekran z wartościami liczbowymi przedstawiony na rys. 2 może zawierać
zależnie od wyboru użytkownika wyniki
pomiarów jednocześnie 32, 16, 8 lub 4 parametrów, przy czym o tym, które parametry
mają wejść do danego zestawu, decyduje też
użytkownik.
Drugi z ważnych ekranów (rys. 3) jest
wyświetlany po włączeniu zasilania analizatora. Przedstawia on schemat połączeń
analizatora z obiektem pomiarowym oraz
wykresy wektorowe. Posługując się tym
ekranem można sprawdzić konfigurację
połączeń przewodów pomiarowych i cęgów
i uniknąć ewentualnych pomyłek.
Jeszcze inne ekrany są wyświetlane przy
analizie harmonicznych, analizie zakłóceń,
ocenie parametrów falowników i silników
itd.
Pomiar i analiza harmonicznych
Analizę harmonicznych, niezbędną przy
projektowaniu i ocenie pracy falowników,
analizator 3390 przeprowadza jednocześnie w czterech kanałach, wraz z pomiarem
mocy, z synchronizacją w zakresie częstotliwości od 0,5 Hz do 5 kHz. Rząd najwyższej
analizowanej harmonicznej jest równy 100.
Użytkownik ma do dyspozycji dwa ekrany
analizy: listę i wykres (rys. 4). Liczba obliczanych i analizowanych parametrów wynosi 14.
Analizę FFT wykorzystuje funkcja analizy zakłóceń, która przydaje się np. przy
badaniu zakłóceń wprowadzanych przez
falowniki. Analizator wykorzystuje wtedy
02-796 Warszawa, ul. Migdałowa 10
tel./fax: 0-22 649-94-52,
649-58-11, 648-96-84
1 kanał wybrany przez użytkownika z czterech, mierząc w nim napięcie i prąd oraz
obliczając widmo wartości skutecznej. Przyrząd oblicza poziom (wartość maksymalną)
oraz częstotliwość impulsów napięcia i prądu dla dziesięciu górnych punktów.
Opcja testowania silników
Na życzenie przyszłego użytkownika analizatora producent montuje w analizatorze
trzykanałowy moduł przeznaczony do testowania silników. Wejścia poszczególnych
kanałów modułu służą do doprowadzania
sygnałów niosących informację odnośnie
momentu obrotowego silnika, jego prędkości obrotowej oraz fazy Z. Na podstawie
otrzymanych danych pomiarowych, wykorzystując odpowiednie algorytmy matematyczne analizator oblicza wartość momentu obrotowego, liczby obrotów na minutę,
mocy wyjściowej silnika oraz poślizgu.
W układzie zawierającym źródło napięcia trójfazowego, falownik, silnik elektryczny i analizator 3390, lecz bez opcji analizy
pracy silnika, można wykonywać pomiary
po obu stronach falownika, uzyskując tylko dane odnośnie napięcia, prądu, mocy,
współczynnika mocy, energii (pobieranej
i oddawanej) analizy harmonicznych, zakłóceń i częstotliwości. Znacznie więcej
danych można uzyskać korzystając z analizatora 3390 wyposażonego w opcję analizy
pracy silnika. Można dokonywać pomiarów
w układach zawierających oprócz analizatora 3390 np.: źródło napięcia stałego, falownik, silnik elektryczny, czujniki momen-
tu i prędkości obrotowej oraz obciążenie
(rys. 5). W ten sposób można uzyskać dane
niezbędne do oceny np. silnika elektrycznego pracującego w pojeździe z napędem
hybrydowym.
Producent analizatora oferuje obecnie
dwie opcje przeznaczone do analizy pracy
silnika oznaczone symbolami 9791 i 9793.
Opcja 9793 zawiera oprócz modułu testowania silników, moduł wyjścia przetwornika c/a, który jest też oferowany samodzielnie jako opcja 9792.
Interfejsy
W standardowej wersji analizatora 3390
producent montuje: dwa łącza USB (serii mini-B i typu A), interfejs LAN (złącze
RJ-45), stację kart CF (akceptującą karty
o pojemności co najmniej 32 MB), interfejs
RS-232C (złącze D-sub, 9 wyprowadzeń)
oraz interfejs synchronizujący pracę kilku
połączonych ze sobą analizatorów 3390.
Wygodną funkcją jest automatyczny zapis danych pomiarowych na karcie pamięci
CF. Dane są zapisywane z wybranym odstępem w popularnym formacie CSV. Dane
pomiarów oraz przebiegów można zapisywać też ręcznie na karcie CF lub pamięci
przenośnej typu pendrive.
Ze strony producenta można pobrać
bez opłat oprogramowanie, które po zainstalowaniu na komputerze PC umożliwia
35
Elektroinstalator 6/2009
www.elektroinstalator.com.pl
Ei
Met r o lo g i a
torami 3390 z możliwością jednoczesnego
pobierania danych.
Falownik
Czujnik
momentu
Enkoder
Wyposażenie standardowe i opcjonalne
Obciążenie
Silnik
Akumulator
+
Czujnik
momentu
• Moment
• Obroty
Rys. 5. Przykład zestawu pomiarowego użytego do oceny i analizy silnika pracującego w napędzie
hybrydowym
realizację funkcji, takich jak: pełne zdalne sterowanie analizatorem dołączonym
do komputera za pośrednictwem interfejsu
LAN lub USB, zapisywanie danych na komputerze PC w czasie rzeczywistym (z moż-
Elektroinstalator 6/2009
www.elektroinstalator.com.pl
36
liwością zapisu z wybranym odstępem czasowym), ładowanie danych zapisanych
na pamięci przenośnej typu pendrive lub
na karcie CF, zdalne sterowanie maksymalnie czterema połączonymi ze sobą analiza-
Z analizatorem 3390 producent dostarcza: przewód zasilający, kabel USB i złącze
do gniazda D-Sub (wykorzystywane wraz
z opcjami 9792 i 9793). Producent oferuje
też szeroki zestaw wyposażenia opcjonalnego zawierającego zarówno opcje montowane wyłącznie fabrycznie (9791, 9792 i 9793)
jak i akcesoria, które można dokupić później. W bogatym zestawie akcesoriów są
cęgi prądowe a.c./d.c. (5 typów o prądach
maksymalnych 20, 200 i 500 A), komplety
przewodów pomiarowych napięcia z różnego typu chwytakami, karty CF (9727 – 256
MB, 9438 – 512 MB i 9729 – 1 GB) i drukarka termiczna 9670 (z akcesoriami).
Mgr inż. Leszek Halicki
LABIMED ELECTRONICS