ABC for strømtenger. Brukertipsartikkel. Transformatoreffekt

Transkript

1 ABC for strømtenger Hva er en strømtang, og hva kan den gjøre? Hvilke målinger kan utføres med en strømtang? Hvordan får du mest mulig ut av en strømtang? Hvilken strømtang passer best for miljøet tangen skal brukes i? Svarene på disse spørsmålene finnes i denne brukertipsartikkelen. Brukertipsartikkel Med teknologiske fremskritt på elektrisk utstyr og kretser, blir det flere utfordringer for elektrikere og teknikere. Disse fremskrittene krever ikke bare mer av dagens testutstyr, men også ytterligere ferdigheter hos dem som bruker dem. En elektriker som har gode grunnferdigheter når det gjelder det grunnleggende ved bruk av testutstyr, vil være bedre forberedt på dagens testings- og feilsøkingsutfordringer. Strømtangen er et viktig og vanlig verktøy som finnes i verktøykassene til både elektrikere og teknikere. En strømtang er en elektrisk tester som kombinerer voltmeter og strømmåler i en tang. Akkurat som multimeteret, har også strømtangen gått fra den analoge tidsalderen til dagens digitale verden. Den ble opprinnelig laget som et spesialisert testverktøy for elektrikere, men dagens modeller har flere målefunksjoner integrert, den er mer nøyaktig, og noen av instrumentene har meget spesielle målefunksjoner. Dagens strømtenger har de fleste basisfunksjonene til et digitalt multimeter (DMM), men med tilleggsfunksjonen til en strømtang bygget inn i produktet. Transformatoreffekt Strømtangens evne til å måle store vekselstrømstyrker er basert på enkel transformatoreffekt. Når du klemmer instrumentets kjever eller fleksible strømprobe rundt en leder med vekselstrøm, vil denne strømmen kobles gjennom kjevene, omtrent som på jernkjernen til en strømtransformator, og inn i en sekundær vikling som er koblet til shunten til måleinstrumentets inngang. Mye mindre strøm leveres Velg en strømtang som er godkjent for det elektriske miljøet du skal arbeide i, i tillegg til den oppløsningen og nøyaktigheten til målingene, du trenger til testingen din. til måleinstrumentets inngang grunnet forholdet mellom antall sekundærviklinger og antall primærviklinger som er pakket rundt kjernen. Den primære er vanligvis representert av den lederen som kjevene eller den fleksible strømproben er klemt rundt. Hvis den sekundære har 1000 viklinger, er den sekundære strømmen 1/1000 av den strømmen som flyter i den primære, eller i dette tilfellet den lederen som blir målt. Slik vil 1 A med strøm i lederen som blir målt, produsere 0,001 A eller 1 ma med strøm i inngangen til måleinstrumentet. Med denne teknikken kan mye større strømstyrker enkelt måles ved å øke antall svinger i den sekundære. Strømtenger måler alle kombinasjoner av vekselstrøm og likestrøm. Dette omfatter statisk likestrøm og ladelikestrøm samt

2 vekselstrøm. Strømtenger måler likestrøm ved hjelp av Halleffektsensorer. En Hall-effektsensor er egentlig et slags magnetometer, og den kan føle styrken til anvendt magnetisk fluks. I motsetning til en enkel induktiv sensor, vil Hall-effektsensoren virke når den anvendte magnetiske fluksen er statisk, ikke variabel. Den vil også virke på vekslende magnetiske felt. En strømtang inneholder en ringkjerne i jern som klemmes sammen med en Hall-effektbrikke i åpningen mellom de to halvdelene, slik at den induserte magnetiske fluksen fra den strømførende ledningen blir kanalisert gjennom den. Velge strømtang Når du skal kjøpe en strømtang, må du se på de grunnleggende spesifikasjonene, men også på egenskapene, funksjonene og den generelle merverdien som ligger i måleinstrumentets utforming og hvor møysommelig den er produsert. I dag er pålitelighet, spesielt under krevende forhold, viktigere enn noen gang. Flukes designingeniører ser det som viktig å lage disse verktøyene robuste både elektrisk og mekanisk. Før Flukes strømtenger er klare til å legges i en verktøykasse, har de gjennomgått et omfattende program med testing og evaluering. Fokus på brukersikkerhet er noe av det viktigste når man skal velge en strømtang eller andre typer elektrisk testutstyr. Fluke utformer ikke bare strømtengene sine med det siste innen elektrisk standard, men hver strømtang er uavhengig testet og deretter listet av sertifiserte testlaboratorier som CSA, TÜV osv. Bare når verktøyet har disse sertifiseringene, kan du være sikker på at et en elektrisk tester oppfyller disse nye sikkerhetsstandardene. Bruk en fleksibel strømprobe for slike situasjoner, hvor store ledere gjør det vanskelig å bruke kjevene til strømtangen. Bruk av strømtang i krevende situasjoner Elektrikere og teknikere må ofte bruke strømtenger i krevende situasjoner. De nyeste strømtengene bruker den fleksible iflex -strømproben for å gjøre det mulig å måle på steder der det er vanskelig å komme til, for eksempel trange skap, kabler i bunt eller ledere med upraktisk størrelse. Når det er nødvendig å utføre eksterne målinger, gjør en strømtang med avtakbar skjerm (som f.eks. Fluke 381) det mulig å se skjermen på et annet sted enn der målingene utføres. Det betyr at én person, kan utføre målingen på egen hånd. Oppløsning, sifre og tellinger Oppløsningen sikter til hvor nøyaktig et måleinstrument kan måle. Hvis du kjenner til oppløsningen til et måleinstrument, kan du avgjøre om det er mulig å se en liten endring i det målte signalet. Hvis for eksempel strømtangen har en oppløsning på 0,1 A på en rekkevidde på 600 A, er det mulig å se en endring på 0,1 A når du leser av 100 A. Du ville ikke ha kjøpt en linjal som bare har centimetermål, hvis du trenger å måle helt ned på millimeternivå. Likeledes må du velge et måleinstrument som kan vise den oppløsningen du trenger å se i målingene dine. 2 Fluke Corporation-ABC for strømtenger

3 Nøyaktighet Nøyaktighet er den største akseptable feilen som kan oppstå under spesifikke driftsbetingelser. Det er med andre ord en indikasjon på hvor nærme måleinstruments viste måling er til den faktiske verdien til signalet som måles. Nøyaktighetsgraden til en strømtang uttrykkes som regel som prosent av avlesingen. En nøyaktighet på 3 % av en måling betyr at for en vist avlesning på 100 A, kan den faktiske verdien ligge et sted mellom 97,0 og 103,0 A. Spesifikasjonene kan også inkludere et utvalg sifre lagt til den grunnleggende nøyaktighetsspesifikasjonen. Dette indikerer med hvor mange tellinger sifferet lengst til høyre på skjermen kan variere. Nøyaktigheten som er oppgitt i det foregående eksemplet, kan uttrykkes som ± (2 % + 2). For en vist avlesning på 100,0 A, kan den faktiske strømmen derfor bli estimert til mellom 97,8 og 102,2 A. Crestfaktor Med økningen i elektroniske strømforsyninger, er ikke strømmen som trekkes fra dagens strømforsyningssystem lenger ren 60- eller 50-syklusers sinusbølger. Disse strømmene har blitt ganske forvrengte på grunn av de harmoniske oversvingningene som disse strømforsyningene genererer. Komponenter i elektriske kraftsystemer, som f.eks. sikringer, samleskinner, ledere samt termiske elementer i automatsikringer, måles imidlertid i RMS-strøm fordi deres hovedbegrensning er knyttet til varmestråling. Hvis man skal kontrollere en elektrisk krets for overbelastning, må man måle RMS-strømmen og sammenligne den målte verdien med den nominelle verdien for den komponenten det er snakk om. Derfor må dagens testverktøy kunne måle den sanne RMS-verdien til et signal nøyaktig, uavhengig av hvor forvrengt signalet er. Crestfaktor er forholdet mellom et signals spissverdi og dets RMS-verdi. For en ren AC-sinusbølge vil crestfaktoren være 1,414. For et signal som har en veldig skarp puls, vil imidlertid forholdet, eller crestfaktoren, bli høy. Avhengig av pulsens bredde og frekvens vil man kunne se crestfaktorer på 10 : 1 eller høyere. I ekte kraftdistribusjonssystemer er det sjelden med crestfaktorer høyere enn 3 : 1. Som du ser er crestfaktoren en indikasjon på et signals forvrenging. Spesifikasjoner på crestfaktor vil kun finnes i spesifikasjonene for måleinstrumenter som kan utføre målinger av sann RMS. Den indikerer hvor mye forvrengning et signal kan ha og fremdeles bli målt innenfor måleinstrumentets nøyaktighetsspesifikasjon. De fleste strømtenger for måling av sann RMS har crestfaktorspesifikasjoner på 2 : 1 eller 3 : 1. Den godkjenningen kan håndtere de fleste elektriske bruksområder. Måling av strøm En av de mest grunnleggende målingene til en strømtang er strøm. Dagens strømtenger kan måle både veksel- og likestrøm. Vanlige strømmålinger utføres på diverse forgreningskretser i et strømforsyningssystem. Det å avgjøre hvor mye strøm som strømmer gjennom ulike forgreningskretser, er en ganske vanlig oppgave for en elektriker. Slik foretar man strømmålinger 1. Velg Ampere AC ( ) eller Ampere DC ( ). 2. Åpne kjevene til strømtangen, og lukk dem rundt en enkel leder. (Hvis du måler vekselstrøm, kan du bytte til iflex-innstillingen og bruke en fleksible strømprobe.) 3. Se avlesningen på skjermen. Hvis du utfører strømmålingene langs en forgreningskrets, kan du enkelt finne ut hvor mye hver belastning langs forgreningskretsen trekker fra forsyningssystemet. Når det virker som om en automatsikring eller transformator er overopphetet, er det best å utføre strømmålingen på forgreningskretsen for å finne belastningsstrømmen. Sørg imidlertid for at du bruker en måler med sann RMS-respons, slik at du kan få en nøyaktig måling av signalet som varmer opp disse komponentene. Et måleinstrument med gjennomsnittlig respons vil ikke gi en riktig avlesning hvis strømmen og spenningen er ikke-sinusoidale på grunn av ikkelineære belastninger. Måle spenninger En annen vanlig funksjon for en strømtang er måling av spenning. Dagens strømtenger kan måle både veksel- og likespenning. Vekselspenning opprettes vanligvis av en generator og blir deretter distribuert gjennom et strømforsyningssystem. Jobben til en elektriker er å kunne utføre målinger i hele systemet for å isolere og utbedre elektriske problemer. En annen vanlig spenningsmåling er testing av batterispenning. I dette tilfellet måler du likestrøm eller likespenning. Testing av egnet matespenning er som regel det første man måler ved feilsøking i en krets. Hvis det ikke finnes spenning, eller hvis det er for høy eller lav spenning, bør spenningsproblemet utbedres før man utfører ytterligere undersøkelser. En strømtangs evne til å måle vekselspenning kan påvirkes av signalfrekvensen. De fleste strømtenger kan måle vekselspenninger med frekvenser fra 50 til 500 Hz helt nøyaktig, men båndbredden for vekselmålinger på et digitalt multimeter kan være 100 khz eller høyere. Dette er grunnen til at måling av den samme spenningen med en strømtang og et digitalt multimeter kan gi veldig ulike resultater. Det digitale multimeteret slipper mer av den høyfrekvente spenningen gjennom målekretsen, mens strømtangen filtrerer ut noe av spenningen i signalet som er høyere enn båndbredden til måleren. Når du feilsøker på en frekvensregulert motor (VFD), kan inngangsbåndbredden bli meget viktig for å få en avlesning som gir mening. På grunn av det høye harmoniske innholdet i signalet som kommer ut av en frekvensregulert motor, 3 Fluke Corporation-ABC for strømtenger

4 vil et DMM måle det meste av spenningsinnholdet (avhengig av inngangsbåndbredden). Måling av spenningsutgangen til en frekvensregulert motor er nå en standardmåling. En motor som er koblet til en frekvensregulert motor, vil bare respondere på den gjennomsnittlige verdien av signalet, og for å måle denne effekten må inngangsbåndbredden til strømtangen være smalere enn DMM-motparten. Flukestrømtengene 375, 376 og 381 er spesielt utviklet for testing og feilsøking på frekvensregulerte motorer. Slik foretar man spenningsmålinger 1. Velg Volt, AC ( ) eller Volt, DC ( ). 2. Plugg den svarte testproben inn i COM-inngangen. Plugg den røde testproben inn i V-inngangen. 3. Berør probespissene på kretsen på tvers av en belastning eller spenningskilde (parallelt med kretsen). 4. Se avlesningen, og noter deg måleenheten. 5. (Valgfritt) Trykk på HOLDknappen for å fryse målingen på skjermen. Nå kan du fjerne måleren fra den strømførende kretsen, og deretter kan du lese av skjermen når du er på trygg avstand fra elektrisiteten. Hvis du utfører en spenningsmåling på automatsikringen og deretter på inngangsbelastningen på denne sikringen, kan du finne spenningsfallet som oppstår på ledningene som kobler dem sammen. Et betydelig spenningsfall kan påvirke hvor godt belastningen fungerer. Måle motstand Motstand måles i ohm (Ω). Motstandsverdier kan variere mye, fra noen få milliohm (mω) for kontaktmotstand til flere milliarder ohm for isolasjon. De fleste strømtenger kan måle ned til 0,1 Ω. Når den målte motstanden er høyere enn den øvre grensen til måleren, eller kretsen er åpen, vises "OL" på måleinstrumentets skjerm. Motstandsmålinger må gjøres uten strøm i kretsen, ellers kan måleinstrumentet eller kretsen bli skadet. Enkelte strømtenger gir beskyttelse i ohm-modus i tilfelle utilsiktet kontakt med høye spenninger. Beskyttelsesgraden kan variere mye på forskjellige strømtangmodeller. Slik foretar man motstandsmålinger 1. Slå av strømmen til kretsen. 2. Velg motstand (W). 3. Plugg den svarte testproben inn i COM-inngangen. Plugg den røde testproben inn i VW-inngangen. 4. Koble probespissene på tvers av den komponenten eller delen av kretsen som du vil fastslå motstanden for. 5. Se avlesningen på måleinstrumentets skjerm Kontroller at strømmen er slått av før du utfører motstandsmålinger. Kontinuitet Kontinuitet er en raskt godkjent / ikke-godkjent motstandstest som skiller mellom en åpen og en lukket krets. En strømtang med et lydsignal for kontinuitet gjør det mulig å utføre mange kontinuitetstester raskt og enkelt. Måleinstrumentet avgir et lydsignal når den finner en lukket krets, slik at du ikke trenger å se på måleren når du tester. Motstandsnivået som kreves for å utløse lydsignalet, varierer fra måler til måler. Den typiske motstandsinnstillingen som aktiverer lydsignalet, er en avlesning på mindre enn mellom 20 og 40 ohm. Spesialfunksjoner Avlesning av frekvensen til en vekselstrøms bølgeform er en ganske vanlig målefunksjon. Fest kjevene til strømtangen (eller en fleksible strømprobe) rundt en leder som fører vekselstrøm og slå på frekvensfunksjonen. Måleinstrumentets skjerm vil deretter vise frekvensen til signalet som går i lederen. Dette er en nyttig måling ved sporing av problemer med harmoniske oversvingninger i et strømforsyningssystem. En annen funksjon som finnes på noen strømtangmodeller, er lagring av min.-, maks.- og gjennomsnittsverdier. Når denne funksjonen er aktivert, vil alle avlesninger strømtangen foretar, bli sammenlignet med alle tidligere lagrede avlesninger. Hvis den nye avlesningen er høyere enn den høyeste i avlesningsminnet, vil denne avlesningen erstatte denne som den høyeste avlesningen. Den samme sammenligningen gjøres også mot den laveste i avlesningsminnet. Hvis den nye avlesningen er lavere, vil denne erstatte den lagrede laveste avlesningen. Den gjennomsnittlige avlesningen oppdateres på samme måte. Såfremt min.-, maks.- og gjennomsnittsfunksjonen er aktiv, vil alle avlesninger bli behandlet på denne måten. Når dette har pågått en stund, kan du hente frem disse minneverdiene til skjermen og finne høyeste verdi, laveste verdi og gjennomsnittsverdi over et bestemt tidsrom. Tidligere kunne ikke alle strømtenger måle kapasitans. Målefunksjonen for kapasitans er nå integrert i funksjonssettet i mange nye strømtenger. Denne funksjonen er nyttig for å kontrollere startkondensatorer på motorer, eller for å måle verdier av elektrolytiske kondensatorer i kontrollere, strømforsyninger Måling av strøm med en strømtang. 4 Fluke Corporation-ABC for strømtenger

5 eller motordrev. For elektrikere som arbeider med motorer, kan muligheten til å finne spenningsmengden som en motor trekker når den starter opp, fortelle mye om motorens tilstand og belastning. På Fluke-strømtengene 374, 375, 376, og 381 er måling av oppstartsstrøm en del av funksjonssettet. Fest kjevene til strømtangen (eller den fleksible strømproben) rundt en av motorens inngangsledninger, og aktiver oppstartsmodus. Slå deretter på motoren. Skjermen på strømtangen vil vise den maksimale strømmen som motoren trekker i løpet av de første 100 millisekundene av startsyklusen. Patentbeskyttet teknologi for startstrømmåling filtrerer ut støy og registrerer motorstartstrømmen nøyaktig slik beskyttelseskretsen ser den. Strømtangsikkerhet Sikre målinger begynner med å velge riktig måleinstrument for bruksområdet og miljøet der måleinstrumentet skal brukes. Når riktig måleinstrument et valgt, bør du bruke det ved å følge gode målingsprosedyrer. International Electrotechnical Commission (IEC) har etablert nye sikkerhetsstandarder for arbeid med elektriske systemer. Pass på at du bruker et måleinstrument som oppfyller den IEC-kategorien og spenningsangivelsen som er godkjent for det miljøet der målingen skal utføres. Hvis en spenningsmåling for eksempel skal utføres på en strømtavle med 480 V, må du bruke et måleinstrument med sikkerhetsklassifisering CAT III 600 V eller høyere. Dette betyr at inngangskretsen på måleinstrumentet er beregnet på å kunne motstå spenningstransienter som ofte finnes i dette miljøet, uten at brukeren kommer til skade. 1 Hvis du velger en måler med denne sikkerhetsgodkjenningen, som også har CSA- eller TÜV-sertifisering, betyr det at måleinstrumentet ikke bare er utviklet etter IEC-standarder, men har også vært testet av en uavhengig instans og oppfyller disse standardene. (Se artikkel i margen om uavhengig testing). Mange nye strømtenger har nå fått Cat IV-sikkerhetsklassifisering, noe som betyr at de kan brukes utendørs eller i underjordiske miljøer der lynet slår ned eller transienter oftere kan oppstå og på høyere nivåer. Sjekkliste for sikkerhet Bruk et måleinstrument som oppfyller de aksepterte sikkerhetsstandardene for miljøet det skal brukes i. Se etter fysiske skader på testledningene eller de fleksible strømprobene før du foretar en måling. Bruk måleinstrumentet til å sjekke testledningenes eller de fleksible strømprobenes kontinuitet. Bruk bare testledninger som har skjermede kontakter og fingervern. Bruk bare måleinstrumenter med forsenkede inngangskontakter. Forsikre deg om at måleinstrumentet er i god stand. Koble alltid fra den aktive (røde) testledningen først. Ikke jobb alene. Bruk et måleinstrument som har overbelastningsvern for ohmfunksjonen. 1 Se i ABC om multimetersikkerhet (litteraturkode ) for å lære mer om IEC-1010 og hvordan den anvendes til multimeterbruk. Spesialfunksjoner Følgende spesialfunksjoner og funksjoner kan gjøre det lettere å bruke strømtangen din. Signalgivere (skjermikoner) som på et øyeblikk viser hva som måles (volt, ohm osv.) Data Hold gir deg muligheten til å fryse målingen på skjermen. Betjening med bare én bryter gjør det enkelt å velge målefunksjoner. Overbelastningsbeskyttelse hindrer skader på både måleinstrumentet og kretsen, og den beskytter samtidig brukeren. Med automatisk områdeskift beregner instrumentet riktig måleområde. Med manuelt områdeskift kan du låse deg til et bestemt område for gjentatte målinger. Indikatoren for lavt batterinivå varsler deg når det er på tide å bytte batteriet. Skjerm med bakgrunnsbelysning, tegn som er lette å lese samt bred visningsvinkel som gjør målingene lettere å se under alle typer forhold. Skjermen med bakgrunnsbelysning angir automatisk riktig måleområde, slik at du ikke trenger å bytte bryterposisjoner mens du foretar en måling. Integrert lavpassfilter og toppmoderne signalbehandling for bruk i støyende elektriske miljøer, som også gir stabile avlesninger. 5 Fluke Corporation-ABC for strømtenger

6 R Ordliste Analogt måleinstrument. Et instrument som bruker en viserbevegelse for å vise verdien av et målt signal. Brukeren vurderer avlesningen basert på viserens posisjon på en skala. Ikke-sinusoidal bølgeform. En forvrengt bølgeform, f.eks. et pulstog, firkantbølger, trekantbølger, sagtannsbølger og spisser. Måleinstrument med gjennomsnittlig respons. Et måleinstrument som måler sinusoidale bølgeformer nøyaktig, men som måler ikke-sinusoidale bølgeformer mindre nøyaktig. Nøyaktighet. Hvor tett den viste målingen er opp til det faktiske målesignalet. Uttrykt som en prosentandel av avlesningen eller prosentandel av full skala. Oppløsning. I hvor stor grad man kan vise små endringer i en måling. RMS. DC-verdien som tilsvarer en AC-bølgeform. Signalgiver. Et symbol eller ikon som identifiserer et valgt område eller en valgt funksjon Sinusoidal bølgeform. En ren sinusbølge uten forvrengning. Sann-RMS-måler. Et måleinstrument som kan måle både sinusoidale og ikke-sinusoidale bølgeformer på en nøyaktig måte. Uavhengig testing er nøkkelen til sikkerhetsgodkjenninger Hvordan kan du vite at du får et måleinstrument som oppfyller kravene for CAT III- eller CAT IIklassifisering? Dessverre er det ikke alltid så enkelt. Produsenten har mulighet til å egensertifisere måleinstrumentene sine som CAT II eller CAT III helt uten uavhengig verifisering. Legg merke til ordbruk som "Utviklet for å oppfylle kravene...". Utviklerens planer kan aldri erstatte en virkelig, uavhengig test. IEC (International Electrotechnical Commission) utarbeider og foreslår standarder, men er ikke ansvarlig for å håndheve dem. Se etter symbolet og listenummeret for et uavhengig testlaboratorium, for eksempel UL, CSA, TÜV eller andre anerkjente godkjenningsinstanser. Dette symbolet kan bare brukes hvis produktet har vært gjennom og bestått fullstendig testing i tråd med instansens standard, som er basert på nasjonale/internasjonale standarder. UL 3111, for eksempel, er basert på IEC , 2. utgave. I en verden der feil forekommer, er dette det nærmeste vi kan komme en garanti for at det multimeteret du velger, faktisk har blitt sikkerhetstestet. LISTED 950 Z N10140 Klassifiseringene og kapasitetene til måleinstrumenter varierer etter produsent. Før du tar i bruk et nytt måleinstrument, må du gjøre deg kjent med alle bruks- og sikkerhetsprosedyrer for måleinstrumentet, som du finner i brukerhåndboken. Fluke. Keeping your world up and running. Fluke Norge AS Postboks 6054 Etterstad 0601 Oslo Tlf: Fax: info.no@fluke.com Web: Copyright 2014 Fluke Corporation. Med enerett. Trykt i Nederland 11/2014. Informasjonen kan endres uten varsel. Vi tar forbehold om trykkfeil. Pub_ID: nor Endring av dette dokumentet er ikke tillatt uten skriftlig samtykke fra Fluke Corporation. 6 Fluke Corporation-ABC for strømtenger