Villanyszerelők Lapja

Eszközeink

Lakatfogók újszerű szolgáltatásai

2007. március 1. | Németh Gábor |  3654 | |

Az alábbi tartalom archív, 13 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Árammérés valamilyen adott átmérőjű, illetve keresztmetszetű vezetőnEgy vezetékszálon folyó egyen- vagy váltóáram mérése ma már igen egyszerű feladat. Lakatfogó multiméterrel vagy egy lakatfogó adapter és egy normál multiméter összekapcsolásával könn...

Árammérés valamilyen adott átmérőjű, illetve keresztmetszetű vezetőn
Egy vezetékszálon folyó egyen- vagy váltóáram mérése ma már igen egyszerű feladat. Lakatfogó multiméterrel vagy egy lakatfogó adapter és egy normál multiméter összekapcsolásával könnyen megoldható.

Kezdjük a két legelső választási szemponttal: mekkora áramokat kell mérnünk, és milyen maximális átmérőjű vezető fordulhat elő mérési feladataink során?

Lakatfogó vagy lakatfogó(s) multiméter kiválasztásakor - egymással is összefüggésben - figyelembe kell venni a mérendő áramtartományt és a mérési gyakorlatunkban előforduló áramvezetők (kábelek, sínek) jellemző méreteit. A piacon lévő választék alapján áramnagyságra az alsó határérték néhányszor 10 ľA, a felső pedig 2 kA, illetve 10 kA, attól függően, hogy lakatfogó multiméterről vagy adapterről van szó. Az átkarolható vezető átmérője (illetve a sín nagyobbik mérete) multiméter esetén max. 60-70 mm.

Lakatfogó adapternél szabadabb a tervezők keze: például az egyik gyártó sorozatánál 150x64 mm a maximális átfogható méret, illetve egy különleges modell 112 mm- es körátmérőt tesz lehetővé, méghozzá a nagyobb berendezések szivárgó áramának mérésére is alkalmas 0,5 mA (!) - 400 A tartományban. Ennél is nagyobb átmérőkre (és áramokra, 10 kA-ig) már csak a - kellemesen hajlékony - Rogowski-tekercses áramváltók alkalmasak, többségük átkapcsolható méréstartománnyal. Az átmérő itt már 20 cm körül is lehet. Kisebb igényekre kiemelhető például az a lakatfogós multiméter sorozat, amely 26 mm-es átmérővel és 400 A-es méréshatárral rendelkezik, s persze "zsebbarátabb" árakkal, méretekkel is bír.

A lakatfogók specifikációjának olvasásakor az árammérés alsó határának értékelésére külön felhívjuk a figyelmet. Hiszen a mágnesanyagok fizikai tulajdonságai miatt itt minimális mérhető áramnak is szerepelnie kell! Soha ne felejtsük, hogy a megadott áramérték alatt már csak indikálásról beszélhetünk! Várható feladataink ismeretében törekedjünk kompromisszumra, illetve minél szélesebb tartományban specifikált műszerre.

Törődjünk bele abba, hogy ha igazán kicsiny (mA-es) nagyságrendben is akarunk lakatfogósan mérni, akkor arra külön eszközt kell vásárolni: például bizonyos típusú adaptereket, amelyek 0,1 mA-től 300 mA rms-ig mérnek kicsi (3,9 mm) átmérőn (viszont egyenáramot is!), vagy valamilyen szivárgó áram mérésére kifejlesztett lakatfogós multimétert, melynek mérőképessége mikroamper nagyságrendtől indul.

Tegyünk itt említést egy gyakori mérési nehézséget leküzdő speciális eszközfajtáról is: egyes lakatfogókkal csatlakozó, illetve kábelbontás nélkül is mérhetünk néhányszor tíz ampert egyfázisú két- vagy háromeres kábelen! Felbecsülhetetlen segítség ez például egy háztartási készülék (fűtőtest, mosógép, villanybojler) teljesítményfelvételének gyors detektálására - mindenféle időrabló előkészítő munka nélkül!

Folytassuk a következő fontos szemponttal, amely kapcsolatban van egy napjainkban igen gyakori alkalmazástechnikai problémával, a felharmonikusokkal terhelt, azaz nem szinuszos áramok mérésével. Tudni kell - ez a fentebb említett hatalmas lakatfogó-választéknak máris csak egy kisebb részét minősíti "általánosan" használhatónak -, hogy manapság a villamos hálózaton rengeteg nemlineáris terhelés van. Ilyen például a kapcsolóüzemű tápegységek többsége (tehát az összes számítógép és más igen elterjedt informatikai eszköz), valamint a fázishasításos elven működő teljesítmény-szabályozók, az egyenirányítók, a frekvenciaváltós vezérlések stb. A nem-linearitásból következően ezek szinuszos feszültség hatására nem szinuszos áramfelvételt produkálnak, azaz felharmonikus áramok forrásai.

A gond az, hogy a régebbi, szokásos konstrukciójú vagy újabb, de régebbi technikát használó, s így persze olcsóbb lakatfogók átlagértéket mérnek, s azt egy 1,1-es konstanssal szorozzák, mert a szinuszos jelalak rms- és átlagértéke között ez a viszony. (Lásd a mellékelt táblázatot!)

Láthatjuk tehát, hogy a számítás viszont csak szinuszgörbére igaz! Még más szabályos görbére (tehát például a szemre igen hasonló háromszög-jelre) sem! Ráadásul a jelalak szinusztól való eltérésének (torzulásának) függvényében a fenti 10%-os mértéknél a hiba jóval nagyobb is lehet, akár 30-40% körüli! (A nullavezetőn pedig sokszor jelentős nagyságú, 150 Hz jellemző frekvenciájú, szintén torzult jelalakos áram folyik, amit szintén érdemes minél pontosabban mérni, hiszen melegedést, akár nullavezető-égést is okozhat!)

A modern lakatfogók ezért valós négyzetes középértéket mérő, az angol elnevezés rövidítése alapján elnevezett, "TRMS" mérőművel rendelkeznek. Ez egy bonyolultabb áramkör, mely - bizonyos mértékig - lépést tud tartani a jelalak torzulásával. Így sokkal nagyobb eséllyel mutatja meg nekünk azt a valós, nagyobb áramértéket, amely - mondjuk például - a védelem működésbe lépését okozza, miközben a régebbi, "bejáratott", s egyébként hibátlanul működő lakatfogónk nem mutat túláramot. Mai átlagkörnyezetben dolgozó szakember figyelmébe tehát mindenképp TRMS lakatfogó multiméter beszerzését kell ajánlanunk.

Eléggé szorosan idetartozik még egy szempont, amit érvényesíteni lehet: az előbbiekben próbáltam érzékeltetni, hogy bár mindenképpen jobb, használhatóbb értékeket mérünk általa, de a TRMS módszernek is vannak korlátai. Lehet-e ezt valamennyire számszerűsíteni? Lehet! Induljunk ki a mérendő jelalakból, melyre definiálták az ún. "csúcstényező"-t, angolul Crest Factort, jelölése: CF. Ez - szemléletesen szólva - a jelben előforduló csúcsérték és a csúcsértékek között mérhető értékek (matematikus megközelítéssel: a jel rms-értékének) aránya, azaz valamennyire kifejezi a jel torzulásának mértékét (szinuszjelre - az előbbiek értelmében - értéke 1,41). Nos, a TRMS lakatfogókra meg szokták adni, hogy mekkora CF-értékig mérnek helyesen. Általánosan a 2,5…3,5 érték terjedt el, de például egyes modellek 10-es értékig is specifikálva vannak.

A Crest Factor ismerete feltétlenül szükséges a kisfrekvenciás jelek mérése területén. Vegyünk például egy multimétert, melynek AC-pontossága (ezt mindig szinuszjelre specifikálják) 0,03%, valamint 1,41 és 5 közötti Crest Factor-értékekre 0,2% hozzáadódó hiba van megadva. Így háromszögjelre a mérési bizonytalanságunk 0,03% + 0,2% = 0,23%-ra módosul (azaz majdnem egy nagyságrendet romlik!). Lényeges még, hogy a lakatfogó adapterek és a lakatfogó multiméterek kisfeszültségű eszközök, tehát csakis a normál 400 V-os hálózati feszültségen lévő vezetők esetén alkalmazzuk őket árammérésre!

Feszültség mérése
A feszültségmérés olyannyira alapmérés, hogy csak rendkívül röviden térünk ki rá. Természetesen műszerünk beszerzésekor a maximálisan vele mérhető feszültség nagyságát is figyelemmel kell kísérni. Ugyanakkor itt is meg kell említeni, hogy a jelalak torzulásával kapcsolatos fentebb olvasható meggondolások a feszültségmérésre is vonatkoznak. Hiszen a felharmonikus áramok a hálózat impedanciáin, a vezetők és a kötések ellenállásán feszültségesést okoznak, így a feszültség is torzul, persze jóval kisebb mértékben. A TRMS jelzésű lakatfogók tehát a torzult jelalakkal rendelkező feszültséget is pontosabban fogják mérni.

Fázisfeszültség jelenlétének kimutatása (feszültségkémlelő-funkció)
Az árammérés előtt szükség lehet a kábelerek, vezetékek bizonyos rendezésére, hogy lakatfogóval hozzájuk férjünk. Egyes lakatfogó multiméterekkel érzékelhetjük 45 V-nál nagyobb feszültség közelségét! Így egy ellenőrzés után biztonságosabban dolgozhatunk, s nem kell másik eszközt sem elővennünk.

Jelalak-vizsgálat
Ha valamilyen elektromos vagy elektronikus készülék, illetve berendezés időnként hibás működést mutat, de belső hibáját nem sikerül kimutatni, akkor érdemes hálózati tápellátását is megvizsgálni. Hiszen a kisfeszültségű hálózaton is lehetnek olyan zavarok, "tüskék" (azaz rövid idejű, de kV-os tartományba eső amplitúdóval rendelkező, s így nagy energiájú impulzusok), melyek a szűrőkön átjutva működési problémákat okozhatnak. Például nagyobb teljesítmények, illetve induktív jellegű terhelések ki- és bekapcsolása, vagy például a villamos elosztóhálózat üzemszerű működésével járó kapcsolási jelenségek is okozhatnak zavart, s villámveszélyes helyeken a gyakori légköri kisülések hatásával is számolni kell.

A hálózati feszültség vagy az áram jelalakja fontos lehet például teljesítményelektronikai áramkörök vizsgálatánál is. Jelalakokat az elektrotechnikában általában oszcilloszkóppal szokás mérni. Az erősáramú méréseknél azonban az életvédelmi és egyéb speciális szempontokat is figyelembe kell venni. Így a közvetlenül a hálózatra történő csatlakozás (például áram vizsgálata esetén sönttel) általában nem lehetséges vagy veszélyes, illetve költséges adaptert kíván. Más esetben olyan oszcilloszkópok kellenek hozzá, amelyek Cat III/600 V-ig egymástól is leválasztott 2 vagy 4 db bemenettel rendelkeznek. Áramjel-alak figyelésénél megoldás lehet, ha olyan lakatfogó multiméter- típust keresünk (nem sok ilyen van!), mely analóg kimenettel is rendelkezik, azaz az áramváltó bemeneten mért jelet feszültségjelalak formájában rendelkezésre bocsátja egy csatlakozón. Vagy használhatjuk például a sokféle bontható áramváltó közül a gyárilag BNC-csatlakozóval ellátottakat. Ezeknek a sávszélessége általában nagyobb, azaz céljainknak jobban meg is felelnek. Egyébként az előbb említett oszcilloszkóp opciói között szerepel egy viszonylag kisebb áramú és 100 kHz-es sávszélességű lakatfogó mérőadapter is, tehát ma már a konstruktőrök is számolnak ezekkel a mérési igényekkel.

A lakatfogó adapterekkel kapcsolatban egyébként fontos a fentiekhez hozzátenni, hogy amennyiben adott nagyságú áramra adott sávszélesség-igényünk van, akkor az alapadatok szerint szóba jöhető lakatfogó típusok részletes műszaki adatait is tekintsük át, mert - a vasanyagok fizikai tulajdonságaiból következően – a sávszélesség erősen függ az áramnagyságtól!

Az erősáramú jelalakok vizsgálatára még két különleges eszközt tudunk ajánlani. Ezek a lakatfogók ugyanis mátrixkijelzővel rendelkeznek, és van egy egyszerű, de jól használható oszcilloszkóp üzemmódjuk, amellyel pillanatok alatt lehet áram- és feszültség-jelalakok ellenőrzését elvégezni (sőt a jelalakot tárolni is lehet). S ha már szó esik e típusokról, akkor megemlítem, hogy a mátrixkijelző azt is lehetővé teszi, hogy a kijelzőn egyszerre négy mennyiség mérésének eredménye is látható legyen, ami esetenként jelentősen gyorsítja a diagnosztikai munkát.

Indulóáram-mérés
Van egy speciális - elsősorban (de nem csak) motorok indításakor előforduló -, rövid lefolyású jelenség, egy áramcsúcs, amelyet gyakran kell mérnünk. Amplitúdója ugyanis jóval nagyobb lehet, mint a normál üzemi állapothoz tartozó áram. Így, bár egy rövidebb időre, de igénybe veszi a hálózat elemeit a nagy áram, másrészt pedig beindíthatja a védelmeket, ami gyakorlatilag üzemzavarként jelentkezik.

Egyes lakatfogó multiméterek rendkívül kifinomult technikával 15-70 Hz tartományban mérik a - legtöbbször nagyobb méretű motorok indulásánál tapasztalható - jelentős áramcsúcsot. A mérés a periódusidő 1-, 1-, 2,5-, 5- és 10-szeresére vonatkozóan történik, azaz a műszer az első (és gyakran legnagyobb amplitúdóval bíró) félperiódus rms-értékét (!) is meghatározza. Jól észrevehető tehát az esetleges rövid idejű túláram-felvétel is.

Impulzus jellegű csúcsértékek keresése
Rövid, de legalább 500 mikroszekundumos impulzusok, avagy "tüskék" időnként tapasztalhatók a hálózati jelen. Egyik-másik korszerű lakatfogós multiméter ezeket is meg tudja nekünk "fogni", s az amplitúdót (a méréshatár függvényében) ki tudja jelezni. Ez is fontos hibakeresési, esetleg hálózatminőség-ellenőrzési teszt lehet a gyakorlat során. Ennek a mérésnek a továbbfejlesztett és tárolási lehetőséggel is bővített megoldásai a kifejezetten a feszültségimpulzusokra "vadászó" adatgyűjtők, amelyek az észlelt tüskék amplitúdóját 2600 V-ig mérik, s az észlelési idővel együtt memóriájukban tartják. A memória kiolvasása után pedig jól látszik, hogy a mért hálózat mennyire terhelt impulzusjellegű hálózati zavarokkal, s hogy az impulzusok előfordulása összefüggésben lehet-e valamely időközben történt meghibásodással.

Minimum- és maximumérték-tárolás
Készülékek és berendezések működésében nem csak a rövid idejű, hanem a hosszabb (néhány periódusidőnyitől több másodpercig vagy tovább tartó) feszültség-, ill. áramváltozások is gondot okozhatnak. Némelyik lakatfogó képes arra, hogy ha 500 ms-nál hosszabban eltér a mért érték a korábbi maximumtól vagy minimumtól, akkor a minimum-, illetve maximumérték tárolóba kerül, és onnan a mérés végén kiolvasható. Nagyon praktikus funkció, ha viszonylag rövid, de egyes készülékek működésében problémákat okozó (vagy épp belső hibát jelző) szintváltozásokat keresünk.

Adatgyűjtés
Viszonylag sokszor fordul elő időszakos hiba a gyakorlatban. Ez nagyon meg tudja keseríteni a javítással kísérletező szakember életét, mert amikor éppen a helyszínen tartózkodik és méréseket végez, akkor általában - "Murphy szerint" - minden rendben van. Ilyenkor jól jöhet az egyes lakatfogó multiméter-típusokba épített 2000, 5000, illetve 8000 cellás memória, ahova meghatározott időközökben, automatikusan lehet az értékeket beíratni. Vagyis a készüléket a mérési helyen hagyhatjuk, s bizonyos idő múlva visszatérve a mátrixkijelző vagy számítógép segítségével visszanézhető, hogy mikor, pontosan mi is történt.

Felharmonikusok és torzításmérés
Néhány lakatfogó még bizonyos h/hálózati analizátor-funkciókat is be tud tölteni. Egyes modellek - tárolt jelalakból az opcionális szoftverrel, illetve a kijelzőn oszlopdiagram formájában - közvetlenül meg tudják jeleníteni a felharmonikusokat, s kiszámolják a THD%-ot (azaz a teljes harmonikus torzítás értékét). Mint már említettük, a felharmonikusok napjainkban sok problémát okoznak, ezért nagyon értékesek e funkciók.

Teljesítmény mérése
A hálózat, illetve az adott fogyasztó működésének megítéléséhez hozzátartozhat még a teljesítmény mérése, beleértve a látszólagos, hasznos és meddő teljesítmény értékeit. A szóba jöhető modellek például 1-fázisú teljesítményt s teljesítménytényezőt is mérnek, illetve számolnak. Más típus pedig ezt még megfejeli 3-fázisú teljesítményméréssel (természetesen csak szimmetrikus terhelésű háromfázisú hálózaton). Ez utóbbi mérésnél helyettesítő kapcsolást kell alkalmazni: a lakatfogó feszültségbemenete valamelyik két fázis közé kerül, míg az árammérést a harmadik fázison végezzük.

Fázissorrend-ellenőrzés
Egyes lakatfogó multiméterekbe beépítik ezt a gyakran szükséges funkciót, mely általában a feszültségkémlelők műszerkategóriájában, vagy külön erre a célra szolgáló kis teszterben található meg. A különleges megoldásnak köszönhetően az ellenőrzés a gyakorlatban kétvezetékesen végezhető el.

Szokásos multiméter funkciók
Ezekre (ohmmérés, félvezetőmérés, frekvencia mérése, hőmérsékletmérés) itt nem térünk ki, mert a lakatfogó multiméterek nem hoznak semmilyen különlegességet ezekben a funkciókban.

Kényelmi szolgáltatások
A korszerű műszerek szükségesnek tekinthető jó tulajdonsága az automatikus kikapcsolás és (tekintettel az üzemcsarnokok, kapcsolószekrények gyér világítására, no meg az óhatatlanul előforduló esti/éjszakai munkákra, hibaelhárításokra) a kijelző háttérvilágítása. Nagyon praktikus, ha a kijelző nem csak egysoros, mert akkor egyetlen pillantással több paraméter értéke felől is tájékozódhatunk. E tekintetben azok a készülékek viszik el a pálmát, amelyek 4 db érték egyidejű megjelenítésével tűnnek ki.

A fenti ismertetőből jól látható, hogy a korszerű lakatfogó adapter- és lakatfogó multiméter típusok hihetetlenül sokféle módon tudják munkánkat segíteni. Egyik-másik még az egyre inkább előtérbe kerülő hálózatminőség-ellenőrzés területén is tud bizonyos segítséget adni. De cikkünk végén azért meg kell annyit jegyezni, hogy aki a hálózatminőséggel komolyabban kíván foglalkozni, az mindenképpen célműszert, azaz hálózati analizátort próbáljon beszerezni, mert pontosabb, teljeskörű háromfázisú méréseket, adatgyűjtéseket csak azokkal lehet végezni.

Lakatfogó


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem