ABC för strömtänger. Användarbeskrivning. Transformatorns användning

Transkript

1 ABC för strömtänger Vad är en strömtång och vad kan den göra? Vilka mätningar är möjliga med en strömtång? Hur får du maximal nytta av din strömtång? Vilken strömtång passar bäst i olika miljöer? Svaren på alla dessa frågor får du i den här användarbeskrivningen. Användarbeskrivning Tekniska framsteg inom elektrisk utrustning och elektriska kretsar leder till allt fler utmaningar för elektriker och tekniker. Den här typen av framsteg kräver inte bara fler funktioner i dagens testutrustning, utan även större skicklighet hos personerna som använder dem. En elektriker med goda grundkunskaper om hur testutrustningen ska användas är bättre förberedd för dagens testnings- och felsökningsutmaningar. Strömtången är ett viktigt och vanligt förekommande verktyg som du kan hitta i verktygslådan hos såväl elektriker som tekniker. En strömtång är en elektrisk testare som kombinerar en spänningsmätare med en strömmätartång. Precis som multimetern har strömtången tagit steget från den analoga perioden till dagens digitala värld. Tidigare användes de primärt som ett testverktyg för elektriker, och hade inga andra användningsområden. Dagens modeller har däremot fler mätfunktioner, mindre onoggrannhet och i vissa fall väldigt specialiserade mätfunktioner. Dagens strömtänger har inte bara de flesta grundläggande funktioner som återfinns i digitala multimetrar (DMM) utan även en inbyggd strömtransformator. Transformatorns användning Strömtångens möjlighet att mäta höga AC-strömmar bygger på enkel transformators enkla användningsfunktioner. När du sätter instrumentets tång eller flexibla strömtång runt en Välj en strömtång som certifierats för användning i den elektriska miljön där du ska arbeta, som även har upplösningen och onoggrannheten som behövs för dina testmätningar. ledare med AC-ström kommer den strömmen att kopplas samman via tängerna, i likhet med en krafttransformators järnkärna, och ledas vidare till en sekundärlindning som är ansluten över mätarens ingångsshunt. En mycket mindre mängd ström levereras till mätarens ingång på grund av antalet sekundärlindningar jämfört med antalet primära lindningar runt kärnan. Den primära representeras vanligtvis av lindningen där den flexibla strömtångens tänger är fastsatta. Om den sekundära har lindningar kommer sekundärströmmen att vara 1/1 000 av strömmen i den primära, eller i det här fallet ledaren som mäts. Därför kommer 1 ampere av strömmen i ledaren som mäts att producera 0,001 ampere eller 1 milliampere ström vid mätningens ingång. Med den här tekniken kan

2 större strömvolymer enkelt mätas genom att öka mängden i den sekundära. Strömtänger mäter alla kombinationer av AC-ström och DC-ström. Det innefattar statisk DC-ström och laddande DC-ström samt AC-ström. Strömtänger mäter DC-ström med Hall-effektsensorer. En Hall-effektsensor är i grund och botten en slags magnetometer och kan känna av styrkan hos ett påfört magnetiskt flöde. Till skillnad från en enkel induktiv sensor fungerar Hall-effektsensorn när det påförda magnetiska flödet är statiskt och inte ändras. Det fungerar även för växlande magnetfält. En strömtång innehåller en toroidisk järnkärna som sätts samman med ett Halleffektchipp i mellanrummet mellan de två halvorna, så att det påförda magnetiska flödet från den strömförande ledningen kanaliseras genom den. Välj rätt strömtång Val av en strömtång kräver inte bara att man läser specifikationerna, utan även studerar funktionerna och det övergripande värde som representeras av mätarens utformning samt den omsorg som lagts ned vid produktionen. Tillförlitlighet, i synnerhet under tuffa förhållanden, är idag viktigare än någonsin. Flukes konstruktionstekniker ser till att skapa de här testverktygen på ett sätt som är robust både rent elektriskt och mekaniskt. När Flukes strömtänger väl är redo att läggas i verktygslådorna har de redan genomgått ett omfattande testnings- och utvärderingsprogram. Användarsäkerhet är en av de viktigaste aspekterna i valet av strömtång och all annan elektrisk testutrustning för den delen. Fluke designar sina strömtänger i enlighet med de senaste elektriska standarderna, och skickar dessutom varenda strömtång till certifierade testlaboratorier som CSA, TÜV etc. Det är den här typen av certifieringar som gör att du kan känna dig trygg i att din elektriska testare uppfyller de här nya säkerhetsstandarderna. Använd en flexibel strömtång för situationer av den här typen, där stora ledare gör det svårt att använda själva strömtången. Använda en strömtång i olika situationer Elektriker och tekniker behöver ofta strömtänger i ansträngande situationer. De senaste strömtängerna använder iflex flexibel strömprob på svåråtkomliga mätplatser, exempelvis små skåp, ledningar i knippen eller otympliga ledare. I de fall fjärrmätning krävs kan en strömtång med en löstagbar skärm (som Fluke 381) användas till att visa innehållet på en annan plats än där mätningen utförs. På så sätt räcker det med att en person utför mätningen. Upplösning, siffror och skalenheter Upplösning hänför sig till hur fina mätningar ett instrument kan utföra. Genom att känna till mätarens upplösning kan du avgöra om det är möjligt att se en liten förändring av den uppmätta signalen. Om strömtången exempelvis har en upplösning på 0,1 ampere på ett intervall på 600 ampere går det att se förändringar på 0,1 ampere vid avläsningar på 100 ampere. Du skulle inte köpa en linjal med segment om en centimeter om du måste mäta ned till en millimeter. Det är därför du behöver en mätare som kan visa upplösningen du behöver för dina mätningar. 2 Fluke Corporation ABC för strömtänger

3 Onoggrannhet Onoggrannhet är det största tillåtna fel som inträffar under vissa driftsförhållanden. Med andra ord är det en indikation på hur nära mätarens visade mätvärde ligger i jämförelse med det faktiska värdet hos den signal som mäts. Onoggrannhet för en strömtång uttrycks vanligen som en procentandel av avläsningen. En onoggrannhet på tre procent av avläsningen innebär att spänningens faktiska värde kan ligga någonstans mellan 97,0 ampere och 103,0, ampere för en visad avläsning på 100 ampere. Specifikationerna kan även innehålla ett sifferområde som lagts till i den grundläggande specifikationen av onoggrannhet. Det visar hur många skalenheter som siffran längst till höger på displayen får variera. Föregående exempel på onoggrannhet kan alltså anges som ± (2 % + 2). Vid en displayavläsning på 100,0 ampere ligger därmed den faktiska spänningen mellan 97,8 ampere och 102,2 ampere. Toppfaktor Det ökande antalet elektroniska strömförsörjningsenheter innebär att strömförbrukningen från dagens elektriska distributionssystem inte längre bara använder sinuskurvor med 60 eller 50 cykler. De här strömvärdena har blivit rätt förvrängda på grund av övertonsinnehållet som genereras av den här typen av strömförsörjning. Elektriska elnätskomponenter som säkringar, samlingsskenor, ledare och termiska element i strömbrytare klassas som RMS-ström eftersom deras huvudsakliga begränsning är värmeavledningsbaserad. Om vi vill kontrollera om en elektrisk krets är överbelastad måste vi mäta RMS-strömmen och jämföra det uppmätta värdet med det klassade värdet för den aktuella komponenten. Därför måste dagens testutrustning kunna göra exakta mätningar av en signals sanna RMS-värde, oavsett hur förvrängd signalen är. Toppfaktorn är en enkel kvot mellan en signals toppvärde och dess RMS-värde. Toppfaktorn är 1,141 för en ren AC-sinuskurva. Däremot får en signal med väldigt skarp puls kvoten, eller toppfaktorn, att bli hög. Beroende på pulsens bredd och frekvens går det att se toppfaktorer som är 10:1 eller högre. Man ser sällan toppfaktorer som är högre än 3:1 i verkliga kraftförsörjningssystem. Som du ser är toppfaktorn en indikation på en signals förvrängning. Toppfaktorspecifikationen återfinns endast i specifikationer för mätare som kan mäta sann RMS. Den visar hur mycket förvrängning en signal kan ha och fortfarande mätas inom mätarens onoggrannhetsspecifikation. De flesta strömtänger som kan läsa sann RMS har toppfaktorspecifikationer på 2:1 eller 3:1. Den klassningen hanterar de flesta typerna av elektrisk utrustning. Mäta ström Ström är en av de vanligaste mätningarna som görs med en strömtång. Dagens strömtänger kan mäta både AC-ström och DC-ström. Vanliga strömmätningar görs på diverse grenledningar i ett elektriskt distributionssystem. Elektriker är vana vid att fastställa hur mycket ström som flödar genom diverse grenledningar. Utföra strömmätningar 1. Välj Ampere AC eller Ampere DC. 2. Öppna strömtången och stäng den runt en enskild ledare. (Om du mäter AC-strömmen kan du växla till iflex-inställningen och använda en flexibel strömtång.) 3. Läs av mätvärdet på displayen. Genom att läsa av strömmätningen längs med en hel grenledning kan du enkelt ta reda på hur mycket ström varje belastning i grenledningen drar från elnätet. När en strömbrytare eller transformator ser ut att vara överhettad bör du göra en strömmätning på grenledningen för att fastställa belastningsströmmen. Se dock till att du använder en mätare som visar sant RMS-värde så att du får en exakt mätning av signalen som värmer upp komponenterna. Vanliga mätare visar inte en exakt avläsning om strömmen och spänningen är ickesinusformad på grund av icke-linjära belastningar. Mäta spänning Spänningsmätning är en annan vanlig funktion för strömtänger. Dagens strömtänger kan mäta både AC-spänning och DC-spänning. AC-spänning skapas vanligtvis av en generator för att sedan distribueras genom ett elektriskt distributionssystem. En elektrikers jobb är att genomföra mätningar i systemet för att isolera och åtgärda elektriska problem. Test av batterispänning är en annan vanlig typ av spänningsmätning. I sådana fall mäts DC-strömmen eller DC-spänningen. Tester för att fastställa om nätspänningen är korrekt är vanligen det första som mäts vid felsökning av en krets. Om ingen spänning förekommer eller om den är för hög eller för låg måste spänningsproblemet åtgärdas före vidare undersökningar. En strömtångs förmåga att mäta AC-spänning kan påverkas av signalens frekvens. De flesta strömtänger kan mäta AC-spänningar med frekvenser från 50 Hz till 500 Hz noggrant, men en digital multimeters AC-bandbreddsmätning kan vara 100 kilohertz eller högre. Därför kan avläsningen av samma spänning ge helt olika resultat om de läses av med en strömtång eller en digital multimeter. Med den digitala multimetern kan mer av den högfrekventa spänningen nå mätkretsarna, eftersom strömtången filtrerar ut en del av spänningen i signalen ovanför mätarens bandbredd. När du felsöker en drivenhet med variabel frekvens (VFD) kan en mätares ingångsbandbredd vara väldigt viktig om du vill få en meningsfull avläsning. En DMM mäter nästan allt spänningsinnehåll (beroende på ingångsbandbredden), på grund av de stora mängderna övertoner i signalen från en VFD till motorn. Att mäta utspänning från en VFD är numera väldigt vanligt. En motor som är ansluten till en VFD svarar endast på signalens genomsnittliga värde, och om du vill mäta den effekten måste strömgångens ingångsbandbredd vara smalare än DMM-motsvarigheten. Strömtängerna Fluke 375, 376 och 381 har tagits fram särskilt för testning och felsökning av VFD:er 3 Fluke Corporation ABC för strömtänger

4 Utföra spänningsmätningar 1. Välj mellan AC-spänning ( ) och DC-spänning ( ). 2. Anslut den svarta testproben till COM-ingången. Anslut den röda testproben till V-ingången. 3. För probspetsarna mot kretsen över en belastning eller strömkälla (parallellt med kretsen). 4. Läs av värdet och var noga med att lägga märke till måttenheten. 5. (Valfritt) Håll ned knappen HOLD för att frysa displayvärdet. Nu kan du koppla bort mätaren från den spänningssatta kretsen och läsa av displayen på säkert avstånd från det farliga elektriska området. Genom att ta en spänningsmätning vid strömbrytaren och sedan vid belastningsingången för den brytaren går det att fastställa spänningsfallet som uppstår för de anslutande ledningarna. Ett stort spänningsfall i belastningen kan påverka hur väl belastningen fungerar. Resistansmätning Resistans mäts i ohm (Ω). Resistansvärden kan variera mycket, från några få milliohm (mω) för kontaktmotstånd till miljarder ohm för isolatorer. De flesta strömtänger mäter ned till 0,1 Ω. När den uppmätta resistansen är högre än mätarens övre nivå, eller om kretsen är öppen, visas "OL" i mätarens display. Resistansmätningar måste utföras med bruten ström till kretsen annars kan instrumentet eller kretsen skadas. Vissa strömtänger har skydd i ohmläget i händelse av oavsiktlig spänningskontakt. Skyddsnivån kan variera avsevärt bland olika strömtångsmodeller. Utföra resistansmätningar 1. Slå av strömmen till kretsen. 2. Välj resistans (W). 3. Anslut den svarta testproben till COM-ingången. Anslut den röda testproben till VW-ingången. 4. Anslut probspetsarna över komponenten eller den del av kretsen för vilken du vill fastställa resistans. 5. Läs av mätvärdet på mätarens display Kontrollera att strömmen är avstängd innan resistansmätning börjar. Kontinuitet Kontinuitet är ett snabbt "fungerar/ fungerar inte"-resistanstest som skiljer mellan en öppen och en sluten krets. En strömtång med kontinuitetssummer ger möjlighet att genomföra många kontinuitetstester enkelt och snabbt. Mätaren avger en ljudsignal när det upptäcker en sluten krets, så du behöver inte titta på det medan du utför testet. Den resistansnivå som krävs för att utlösa signalen varierar mellan olika strömtänger. Den vanliga motståndsinställningen för att aktivera ljudsignalen är en avläsning som är mindre än 20 till 40 ohm. Specialfunktioner En ganska vanlig mätfunktion är avläsningen av en AC-strömvågform. Fäst en strömtång (eller en flexibel strömtång) runt en ledare med AC-ström och slå på frekvensfunktionen så visas frekvensen för signalen som flödar genom ledaren i mätarens display. Det här är en väldigt användbar mätning när du vill spåra övertonsproblem i ett elektriskt distributionssystem. En annan funktion som finns i vissa strömtångsmodeller är lagring av lägsta, högsta och genomsnittliga värden. När den här funktionen har aktiverats jämförs alla avläsningar med strömtången med tidigare lagrade avläsningar. Om den nya avläsningen är högre än den högsta lagrade avläsningen så ersätts den i lagringen. Samma jämförelse görs med den lägsta lagrade avläsningen, och om den är lägre så ersätts den i lagringen. Den genomsnittliga lagringen uppdateras automatiskt. Alla avläsningar behandlas på det här sättet så länge funktionen för lägsta, högsta och genomsnittliga värden är aktiverad. Efter ett tag kan du därför kontrollera alla de här lagrade värdena på displayen och fastställa den lägsta, högsta och genomsnittliga avläsningen för en viss tidsperiod. Tidigare gick det inte att mäta kapacitans med alla strömtänger. Men funktionen för kapacitansmätning finns numera i de flesta nya strömtänger. Funktionen är användbar när du vill kontrollera motorstartkondensatorer eller mätvärdena för elektrolytkondensatorer i en styrenhet, strömförsörjning eller motorstyrning. Elektriker som arbetar med motorer kan läsa av strömförbrukningsmängden för en motor när den startas, vilket kan ge mycket information om motorns tillstånd och belastning. Startströmsmätning ingår i funktionslistan för strömtängerna Fluke 374, 375, 376 och 381. Aktivera startströmsläget när du har fäst strömtången (eller den flexibla strömtången) runt en av motorernas ingångsledningar. Starta sedan motorn. Strömtångens display visar Att mäta strömmar med en strömtång. 4 Fluke Corporation ABC för strömtänger

5 motorns högsta strömförbrukning under startcykelns första 100 millisekunder. Den här tillverkarspecifika tekniken filtrerar ut störningar och fångar motorstartströmmen precis när kretsskyddet ser den. Strömtångssäkerhet Att utföra säkra mätningar börjar med att välja ut rätt mätare för miljön där den skall användas. När rätt instrument valts bör du använda det enligt rätt mätnormer. International Electrotechnical Commission har etablerat nya säkerhetskrav för arbete på elektriska system. Kontrollera att du använder ett instrument som uppfyller IEC-kategorin och den nominella spänning som godkänts för miljön där mätningarna skall utföras. Om t.ex. en spänningsmätning måste utföras i en elektrisk panel med 480 V, måste en mätare som klassificerats för att uppfylla säkerhetskraven kategori III 600 V eller högre användas. Detta betyder att mätarens ingångskrets måste vara konstruerad för att klara högspänningstransienter som vanligtvis finns i den här miljön utan att skada användaren. 1 Att välja en mätare med den här klassificeringen, som även har ett CSA- eller TÜV-certifikat, betyder inte bara att mätaren utformats enligt IEC-krav, utan den har även testats oberoende och uppfyller dessa krav. (Se sidospalten oberoende testning). Många nya strömtänger har numera säkerhetskravet Cat IV, vilket innebär att de kan användas i utomhusmiljöer eller i underjordiska miljöer där blixtnedslag eller transienter inträffar oftare och med högre nivåer. Säkerhetskontrollista Använd en mätare som uppfyller godkända säkerhetsstandarder för den miljö i vilken den ska användas. Kontrollera att testkablarna eller den flexibla strömtången inte har fysiska skador före mätningar. Använd mätaren för att kontrollera testkablarnas eller den flexibla strömtångens kontinuitet. Använd bara testkablar som har isolerade anslutningar och fingerskydd. Använd bara mätare med försänkta ingångsuttag. Försäkra dig om att mätaren är i gott skick. Koppla alltid bort den "heta" (röda) testkabeln först. Arbeta inte ensam. Använd en mätare som har överbelastningsskydd för ohmfunktionen. 1 Mer information om IEC-1010 och hur den är tillämpbar för multimeteranvändning finns i Säkerhets-ABC för multimetrar (litteraturkod ). Specialfunktioner Följande specialfunktioner gör det enkelt att använda strömtången. Indikeringar (displayikoner) visar i sammanfattning vad som mäts (volt, ohm osv.) Använd funktionen Data Hold till att frysa avläsningen på displayen. En knapptryckning gör det enkelt att välja mätfunktioner. Överbelastningsskydd förhindrar mätar-, krets- och personskador. Automatiskt mätområdesval väljer automatiskt rätt mätområde. Med manuellt område kan du låsa ett särskilt område för repetitiva mätningar. Batteriindikatorn varnar dig när det är dags att byta batteri. Displayen har bakgrundsbelysning och lättlästa tecken, och den breda tittvinkeln gör det enklare att läsa avläsningen i alla tänkbara förhållanden. Den bakgrundsbelysta displayen ställer automatiskt in rätt mätområde så du inte behöver byta omkopplarposition när du utför en mätning. Kan användas i elektriskt störande miljöer tack vare ett integrerat lågpassfilter och avancerad signalbehandling samtidigt som den ger stabila mätvärden. 5 Fluke Corporation ABC för strömtänger

6 R Ordlista Analog mätare. Ett instrument som använder en nålrörelse för att visa värdet hos en uppmätt signal. Användaren bedömer avläsningen baserat på nålens position på en skala. Icke-sinusformad vågform. En vågform med distorsion, t.ex. ett pulståg, fyrkantsvågor, trekantsvågor, sågtandsvågor och spikar. Indikator. En symbol eller en ikon som identifierar ett valt område eller en vald funktion Mätare för sann RMS. En mätare som noggrant kan mäta både sinusformade och ickesinusformade vågformer. Medelvärdesavkännande mätare. En mätare som mäter sinusformade vågformer noggrant medan icke-sinusformade vågformer mäts med mindre noggrannhet. Onoggrannhet. Hur nära det visade mätvärdet ligger jämfört med det faktiska värdet hos den signal som mäts. Uttrycks som en procentandel av avläsningen eller en procentandel av hela skalan. RMS. DC-värde som motsvarar en AC-vågform. Sinusformad vågform. En ren sinusvåg utan distorsion. Upplösning Den grad i vilken små ändringar i en mätning kan visas. Oberoende tester är nyckeln till säker användning Hur vet du att du verkligen får ett CAT III- eller CAT II-instrument? Tyvärr är det inte alltid så lätt. Tillverkaren kan själv certifiera sina mätare som CAT II eller CAT III utan oberoende kontroll. Var uppmärksam på formuleringar som "Tillverkad för att uppfylla kraven ". Konstruktionsplaner kan aldrig ersätta oberoende tester. IEC (International Electrotechnical Commission) utvecklar och föreslår krav, men ansvarar inte för att kraven efterföljs. Titta efter symbolen och kontrollnumret från ett oberoende testlaboratorium som t.ex. UL, CSA, TÜV eller annan erkänd godkännande myndighet. Den symbolen får endast användas om produkten klarat tester i enlighet med myndighetens krav, som grundar sig på nationella/internationella krav. Som ett exempel kan nämnas UL 3111 som baseras på IEC , andra utgåvan. I dagens läge är det så nära du kan komma att försäkra dig om att den multimeter du väljer faktiskt har genomgått ett säkerhetstest. Fluke LISTED 950 Z N10140 Mätarklassningar Preferred size och funktioner varierar mellan olika tillverkare. Var noga med att bekanta dig med alla drifts- och säkerhetsanvisningar i användarhandboken för respektive mätare innan du börjar arbeta med en ny mätare. Agilent N10140 Minimum size N10149 N10149 Preferred size Minimum size Fluke. Keeping your world NOTE: The N number is up different and running. for each company Fluke Sverige AB Solna Strandväg Solna Tel: Fax: info@se.fluke.nl Web: Copyright 2014 Fluke Corporation. Med ensamrätt. Tryckt i Nederländerna 11/2014. Data kan komma att ändras utan föregående meddelande. Pub_ID: swe Ändringar får inte göras i det här dokumentet utan skriftligt medgivande från Fluke Corporation. 6 Fluke Corporation ABC för strömtänger