Mérési problémák, hibakeresés
2011/1-2. lapszám | Pástyán Ferenc | 12 922 |
Figylem! Ez a cikk 13 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A napi mérések jelentős részét a hibakeresés teszi ki, amelynek egyik legfontosabb eszköze a multiméter. A mérések jelentős része feszültség-, áram- és ellenállásmérés. Kiemelendő azonban az, hogy nem mindegy, hogy milyen műszerrel és mit mérünk.
A nemlineáris karakterisztikával rendelkező eszközök (motorok, transzformátorok), továbbá a szaggató típusú berendezések (frekvenciaváltók, tirisztoros berendezések) a hálózaton felharmonikusokat és feszültségtüskéket hoznak létre. Hagyományos, az egyenirányított középértéket mérő multiméterekkel ezek a problémák nem mutathatók ki. Még olyan helyeken is, ahol feltételezzük, hogy ezek a problémák nem léteznek, érdemes valódi effektív értéket (TRMS) mérő multimétereket használni.
A ma kapható multiméterek jelentős része rendelkezik ezzel a tulajdonsággal, bár áruk általában magasabb az előbb említett típusokénál. A hálózaton véletlenszerűen megjelenő tüskék mérése csak erre a célra alkalmas multiméterekkel végezhető el. A felharmonikusok kimutatása nehezebb feladat, ehhez általában valamilyen harmonikus- analizátort kell használni, melynek ára meglehetősen magas, de ma már találhatunk olyan multimétereket és lakatfogókat is, melyek ha nem is szolgáltatnak részletes mérései adatokat, általában a teljes harmonikus- torzítást jelzik ki. A felharmonikust termelő forrás ezek segítségével is viszonylag könnyedén felderíthető. Általában, ha méréseink alapján minden rendben van, és mégis hibás működések fordulnak elő, akkor arra kell gyanakodnunk, hogy a hálózaton nagy amplitúdóval rendelkező felharmonikusok vagy tüskék vannak, melyek hatást gyakorolnak a működő berendezésekre. Álljon itt erre egy példa. Egyik cégnél külföldi gépeket vásároltak és állítottak üzembe.
A kábelezést, beleértve az üzemi földelést is, az előírásoknak megfelelően építették ki, mégis az üzemelés folyamán a gépeknél véletlenszerű működési problémák léptek fel. A hagyományos mérések azt igazolták, hogy minden rendben van, de a berendezések működési problémája megmaradt.
A probléma elemzése felvetette azt a kérdést, hogy a gépek milyen vezérléssel rendelkeznek, van-e megfelelő szűrés, és azt, hogy mértek-e felharmonikus-tartalmat. A cég szakemberi kizárták (mérés nélkül!) azt, hogy felharmonikusok okoznák a problémát, de a jelenség mégis arra utalt, hogy a gépcsoport is forrása lehet a problémának. Ha egy gép működött, akkor a jelenség ritkábban fordult elő; ha mind működött, akkor a működési zavarok száma jelentősen megnőtt. Javaslatunkra kölcsönbe elvittek egy felharmonikus-tartalom mérésére alkalmas lakatfogót, és elvégezték a méréseket. Az eredmény: a problémát nagy részben maguk a gépek produkálták.
A tirisztoros vezérlésű gépeket megfelelő szűrők nélkül állították üzembe, az üzemen belül a gépcsoport működésekor a hálózat zavar-szennyezettsége lényegesen megnőtt. A sors szeszélye folytán azonban arra is fény derült, hogy egy közeli másik cég gyártó berendezései szintén nagy zavarójeleket produkáltak, növelve a gépcsoport működési problémáit. A hálózati anomáliák (feszültségcsökkenés/növekedés) és feszültség-aszimmetriák multiméteres mérésekkel nem mutathatók ki. A hálózati feszültség nagymértékű változásai, még ha azok csak rövid ideig tartanak is, jelentősen megrövidíthetik a berendezések élettartamát, esetleg azonnali tönkremenetelt is okozva.
Az anomáliák kimutatása csak olyan multiméterekkel vagy egyéb olyan berendezésekkel, pl. teljesítmény-analizátorokkal lehetséges, melyek adatgyűjtési funkciókkal rendelkeznek.
Egy hosszabb, pl. néhány napos, extrém esetben néhány hetes adatgyűjtéssel fel lehet fedni a jelenséget, jóllehet ennek a problémának az orvoslása meglehetős erőfeszítést kíván. A három-fázisú hálózat ideális esetben szimmetrikusan terhelt, azaz mindegyik fázist azonos értékű impedancia terheli. Ezt az állapotot – még gondos tervezés ellenére is – a valóságos hálózatnál szinte lehetetlen elérni.
A feszültség-aszimmetria igen veszélyes a háromfázisú elektromotorokra, azok teljesítményét és élettartamát nagymértékben csökkenti. A motor csatlakozó pontjain fellépő feszültség-aszimmetria a motor áramaiban is aszimmetriát okoz, amely messze nem arányos a kapcsokon mérhető feszültség-aszimmetriával.
Ez az áram-aszimmetria ingadozó nyomatékhoz, megnövekedett rázkódáshoz, mechanikai feszültséghez, megnövekedett veszteséghez és túlmele-gedéshez vezet, melyek lényegesen csökkentik a tekercselések szigetelési ellenállását, ezzel a motor korai tönkre-menetelét okozva. A probléma korai felismeréséhez tanácsos időszakosan ellenőrizni a motorok csatlakozóin a feszültség-aszimmetriát, melynek elfogadható értéke 1% alatti. A feszültség-aszimmetria mérése szintén nem oldható meg egyszerű multiméteres méréssel.
Ez a mérés már komolyabb műszert kíván meg, praktikusan egy erre a mérésre (is) alkalmas hálózati/teljesítmény-analizátort. Meg kell említeni azonban, hogy az olcsóbb kategóriájú teljesítmény-analizátorok közül csak igen kevés rendelkezik ezzel a funkcióval. A mérés maga egyszerűen elvégezhető, és ha műszerünk rendelkezik adatgyűjtési funkcióval is, akkor a mért értékeket utólag számítógépen alaposabban ki tudjuk értékelni.
Tekintettel arra, hogy az 1% alatti érték nem valósítható meg könnyen, olyan helyen, ahol viszonylag sok motor működik, célszerű időszaki méréseket végezni. Az ennek alapján hozott megfelelő intézkedések lényegesen megnövelhetik a motorok élettartamát, így a műszer beszerzésére fordított összeg igen hamar megtérül. A fentebb említett problémákra vonatkozó mérésekre és az eredményre álljon itt egy példa. Az egyik városban egy épületet díszvilágítással láttak el, amely ugyanakkor egy utca világítási hálózatára csatlakozott. A díszvilágtást és az utca világítását is elektronikus gyújtású fényforrásokkal oldották meg.
A világítás a táp-transzformátor egyik fázisáról történt. Az üzembe helyezést követő két hónapban azonban feltűnően sok fényforrás ment tönkre. A szokásos mérések alapján mindent rendben találtak, de a meghibásodás-sorozat folytatódott. Segítségünkkel a telepítést végző cég egy adatgyűjtési funkcióval rendelkező hálózati analizátort helyezett ki egy- hetes időtartamú mérésre. Regisztrálásra kerültek a feszültség-, áram- és harmonikus-tartalom értékek.
A mért adatokat kielemezve a következő eredmények születtek. A feszültségek a megengedett értéket 5-15 V-tal túlhaladták; este a közelben beindult valamilyen üzem, amely felharmonikusokat és nagy amplitúdójú tüskéket termelt a hálózatra; a transzformátor terhelése totálisan aszimmetrikus volt. Jóllehet a feszültségek közötti aszimmetria kicsi volt, az áramok aszimmetriája elérte a 35 A-t is, amely bizonyosan nem tett jót a transzformátornak sem. A megfelelő intézkedéseket meghozva legalább a fényforrások sorozatos, idő előtti tönkremenetelét sikerült megakadályozni.
