Mierniki MILWAUKEE – wiesz co masz, wiesz co mierzysz

Dla elektryka pomiar prądu, napięcia czy rezystancji przy pomocy multimetrów jest czynnością bardzo prostą. Załączamy odpowiednio miernik do układu, odczytujemy na wyświetlaczu wartość i często popełniamy błąd, gdyż rzeczywista wartość prądu  lub napięcia w układzie może być zupełnie inna niż wskazywana przez przyrząd pomiarowy. Dlaczego tak się dzieje? Prawidłowy pomiar wartości skutecznej wymaga zastosowania multimetrów oznaczonych TRUE RMS (TRMS). Wykorzystują one przetworniki wartości skutecznej umożliwiające dokładne pomiary zarówno przebiegów sinusoidalnych, jak i odkształconych. 

 

Odkształcenie napięcia w systemie elektroenergetycznym powodowane jest przez odkształcone prądy pobierane przez nieliniowe

odbiorniki zainstalowane u odbiorców. Zasilanie napięciem odkształconym oraz przepływ prądów odkształconych mogą powodować m.in.:  przeciążenie przewodów neutralnych, nieprawidłowe zadziałanie urządzeń automatyki przemysłowej, nieprawidłowe działanie wyłączników różnicowoprądowych, błędne wskazania przyrządów pomiarowych, przegrzewanie się  i zwiększenie strat transformatorów, dodatkowe straty i osłabienie izolacji silników elektrycznych, przeciążenie baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy, zmniejszenie wytrzymałości izolacji kabli, zmniejszenie przepustowości sieci, zakłócenia w liniach telekomunikacyjnych.

Ważnym zagadnieniem staje się zatem poprawny pomiar wartości skutecznej napięcia i prądu zarówno przy przebiegach sinusoidalnych jak i odkształconych.  Poniżej przedstawiono wyniki testu multimetrów 2205-40, C12 CMH oraz 2217-40 amerykańskiej firmy MILWAUKEE przy pomiarach napięcia sinusoidalnego i silnie odkształconego (o przebiegu prostokątnym). Test przeprowadzono w Laboratorium Jakości i Użytkowania Energii Elektrycznej Politechniki Radomskiej

Na fotografii 1 przedstawione zostały wskazania kilku multimetrów mierzących sinusoidalne napięcie wyjściowe UPS-a, którego współczynnik THD_U wynosił 0,8%.  Wszystkie przyrządy wskazują podobną wartość napięcia, co wydawać się może sprawą oczywistą. Przy pomiarach napięć i prądów sinusoidalnych większość multimetrów dostępnych na rynku pokazuje zbliżoną wartość wielkości mierzonej. Niewielkie różnice we wskazaniach wynikają z klasy dokładności czy zastosowanego zakresu pomiarowego.

W większości przypadków, podczas pomiarów prądów i napięć nie jest znany kształt przebiegu lub stopień jego odkształcenia od sinusoidy. Odczytując wskazanie z miernika, uważamy, że wartość wskazywana przez przyrząd jest poprawna. Istnieją jednak przypadki, gdzie rzeczywista wartość skuteczna może dalece odbiegać od wskazywanej przez przyrząd pomiarowy. Fotografia 2 przedstawia wskazania multimetrów mierzące jednocześnie napięcie wyjściowe innego UPS-a.

Różnice we wskazaniach sięgają ok. 56 V. Zatem który miernik wskazuje poprawną wartość? Ten, na obudowie którego widnieje napis TRMS, gdyż napięcie wyjściowe UPS-a ma kształt zbliżony do przebiegu prostokątnego (THD_U wynosi 66,9 %).

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można stwierdzić, że cyfrowe przyrządy bez funkcji TRUE RMS (najczęściej najtańsze na rynku multimetry), wykazują przy typowych przebiegach odkształconych prądów i napięć niedoszacowanie rzeczywistej wartości skutecznej, które wzrasta wraz ze stopniem odkształcenia.

W przypadku przebiegów prostokątnych napięcia multimetry te mogą wskazywać wartość różną od wartości rzeczywistej. Może to mieć miejsce w przypadku pomiarów  napięcia wyjściowego niektórych zasilaczy impulsowych, przetwornic czy agregatów prądotwórczych.

Testowane multimetry posiadają kilka przydatnych funkcji, z których elektrycy zapewne często będą korzystać. Jedną z nich jest zbliżeniowa detekcja napięcia, która działa już od ok. 43V. O obecności napięcia informuje diodowa sygnalizacja (Multimetry 2205-40 oraz C12 CMH) – Foto 3. Drugą przydatną funkcją, szczególnie pomocną podczas pomiarów prowadzonych w terenie oraz miejscach słabo oświetlonych, jest doświetlenie powierzchni roboczej.

Na uwagę zasługuje również bardzo ciekawe rozwiązanie pomiaru prądu w widełkowym multimetrze  2205-40 . Pozwala on zmierzyć prąd w przewodzie (o średnicy do 16 mm) trudnodostępnym np. ułożonym na płaskiej powierzchni,  gdzie pomiar za pomocą tradycyjnego miernika cęgowego jest niemożliwy. Już przy pomiarach prądów o niewielkiej wartości zarówno sinusoidalnych, jak  i odkształconych miernik widełkowy 2205-40 oraz cęgowy C12 CMH  charakteryzowały się dużą dokładnością.

 

 

Wskazania multimetrów przy pomiarze sinusoidalnego napięcia  wyjściowego UPS

 

 

 

Wskazania multimetrów przy pomiarze odkształconego napięcia  wyjściowego UPS