Niedziela, 31 stycznia 2021

Aparatura pomiarowa - najważniejsze zmysły inżyniera

Potencjał rynkowy mierników energetycznych rośnie wraz z tym, jak wzrasta znaczenie energii elektrycznej we współczesnej gospodarce. Bez względu na obszar aplikacyjny i grupę produktową widać, że urządzeń elektrycznych jest coraz więcej. Nowoczesne systemy sterowania, napędy, maszyny, systemy HVAC, obojętnie, czy w przemyśle, czy w sprzęcie konsumenckim bazują na energii elektrycznej i jej zużycie z roku na rok rośnie. Im więcej odbiorników, tym instalacje elektryczne stają się coraz bardziej złożone, przez co liczba miejsc, które trzeba kontrolować, się zwiększa, bo im bardziej złożony system dystrybucji, tym niestety ryzyko uszkodzeń prowadzących do utraty możliwości bezpiecznego korzystania z prądu się zwiększa.

Aparatura pomiarowa - najważniejsze zmysły inżyniera

Mierniki energetyczne

Złożoność instalacji elektrycznych rośnie też na skutek dołączania do sieci źródeł OZE, które wprowadzają do dystrybucji trudną w zarządzaniu nieprzewidywalność i zmuszają operatorów do kontroli takich źródeł pod kątem zapewnienia jakości energii i źródeł prądu dla elektrycznej motoryzacji.

Zagadnienia związane z bezpieczeństwem użytkowania instalacji elektrycznych i kontrolą prawidłowego wykonania inwestycji są coraz istotniejsze. Wynika to z wymagań prawnych, które narzucają okresowe kontrole, jak też potrzeby minimalizacji ryzyka odpowiedzialności. Wymagania bezpieczeństwa wymuszają odpowiednią jakość wykonania sieci, instalacji i stopień ich zabezpieczenia oraz precyzują konieczność regularnych badań stanu technicznego. Do takich badań trzeba mieć mierniki. Liczy się też ogólnie rozumiana jakość, czyli dążenie do tego, aby produkty i usługi nabywane od kontrahentów i oferowane klientom były jak najdoskonalsze.

Energia elektryczna jest coraz droższa, bo ciągle przybywa w jej cenie podatków i opłat, przez co potrzeba rynkowa w zakresie minimalizacji strat jest znacznie wyraźniej zarysowana niż kiedyś. Mierniki energetyczne pozwalają na ocenę staniu instalacji i urządzeń pod tym kątem, a także na ciągłe monitorowanie zużycia. W tym drugim obszarze przyrządy te stają się źródłem danych do analiz, a w dalszej kolejności do decyzji o modernizacji, inwestycji lub też do zarządzania odbiornikami.

Zapotrzebowanie na aparaturę pomiarową w obszarze energetyki ciągnie też w górę znaczenie jakości energii, a więc to, aby miała ona oczekiwane parametry. Napięcie, częstotliwość są oczywiście tutaj podstawą, niemniej kryterium jakości definiuje znacznie więcej parametrów będących podstawą oczekiwań konsumenckich.

W kolejce na debiut czeka elektryczna motoryzacja, czyli w omawianym zakresie są to stacje ładowania pojazdów. Muszą zostać podłączone do sieci, a ich działanie okresowo kontrolowane i serwisowane, dlatego dla energetyki i przyrządów pomiarowych dziedzina ta wydaje się kolejnym perspektywicznym obszarem zastosowań. To samo dotyczy źródeł OZE, zwłaszcza tych małych przydomowych, które są coraz popularniejsze.

Najważniejsze cechy aparatury od strony technicznej
 
Ocena, jakie oczekiwania techniczne w zakresie możliwości pomiarowych mają nabywcy mierników energetycznych w Polsce. Pierwsze dwa miejsca przypadły na wiele funkcji pomiarowych w jednym mierniku oraz na komunikacji z komputerem. Wyraźnie wskazuje to, że chodzi o to, aby mieć jeden miernik do wszystkiego, który po dokonaniu pomiarów w terenie można podłączyć do peceta po to, aby przygotować dokumenty. Podobne znaczenie ma automatyka pomiarów i obróbki wyników, pozwalająca operatorowi dokonać badań za pomocą naciśnięcia pojedynczego klawisza, który wywołuje wykonanie całe procedury i zapisanie wyników w pamięci. Taka wygoda podczas pracy w terenie jest bardzo pożądana.

JAKOŚĆ ENERGII – TEMAT CAŁY CZAS AKTUALNY

Problemy z jakością energii w dużej mierze wynikają z jej coraz większego znaczenia w gospodarce. To, że odbiorników jest coraz więcej, nikogo nie zaskakuje, niemniej faktem jest, że wiele odbiorników energii ma dzisiaj charakter nieliniowy. Prostowniki diodowe z pojemnościowym układem filtrującym, jakie są częścią większości aplikacji małej i średniej mocy, regulatory fazowe, napędy silników, inwerterowe systemy spawalnicze i grzewcze to tylko kilka wybranych przykładów popularnych aplikacji, które pobierają prąd z sieci nieliniowo, generują duże zaburzenia i w efekcie psują jakość energii, bo wprowadzają harmoniczne, generują moc bierną i utrudniają zarządzanie mocą.

Falowniki dla silników, zasilacze stabilizowane i regulatory fazowe zapewniają wielu urządzeniom stabilne zasilanie, niemniej z punktu widzenia energetyki ich działanie jest nierzadko źródłem kłopotów, bo przy wahaniach napięcia wymuszają one zmianę prądu, która kompensuje spadek napięcia. Aby utrzymać stałą moc wyjściową, na spadek napięcia w sieci takie urządzenia reagują wzrostem poboru prądu i odwrotnie co utrudnia stabilizację i zwiększa wahania obciążenia. Takie zjawiska także psują jakość energii w sieci, bo nasilają wahania parametrów.

Główne trendy w aparaturze dla energetyki
 
Zestawienie głównych trendów zmieniających rynek aparatury dla energetyki otwiera kategoria "prostota obsługi i ergonomia", ale kolejne dwie pozycje, a więc "przyrządy wszystko w jednym (kombajny)" oraz "komunikacja bezprzewodowa", mają minimalnie mniej wskazań. Wykres dobrze opisuje kierunek zmian, który innymi słowy sprowadza się do tego, aby mieć jeden miernik zapewniający proste korzystanie na miejscu i możliwość wygodnego przetwarzania danych po pracy na obiekcie.

Odnotowania wymaga to, że także w miernikach energetycznych wiele konstrukcji umożliwia na definiowanie funkcjonalności przez oprogramowanie, co pozwala utrzymać przydatność miernika w dłuższym czasie, dzięki aktualizacjom lub możliwości dokupienia licencji na jakiś dodatek funkcjonalny.

PRODUKTY Z OBSZARU MIERNIKÓW ENERGETYCZNYCH

Mierniki energetyczne służą głównie wszystkim do kontroli instalacji elektrycznych pod kątem bezpieczeństwa. Zagadnienie te obejmuje pomiary rezystancji izolacji za pomocą wysokiego napięcia pomiarowego, sprawdzanie działania, pomiar czasu i prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych (RCD). W dalszej kolejności są to pomiary rezystancji uziemienia metodą dwu-, trzy- lub czterobiegunową za pomocą prądu zmiennego o różnych częstotliwościach oraz wyznaczanie rezystywności gruntu. Podstawowym pomiarem ochronnym jest również sprawdzenie impedancji i rezystancji pętli zwarcia. Na podstawie otrzymanego wyniku obliczany jest prąd zwarciowy, a pomiar może odbywać się bez wyzwalania wyłączników różnicowoprądowych. Aparatura do pomiaru parametrów pętli podaje również składowe impedancji, czyli reaktancję, rezystancję i kąt fazowy pętli zwarcia. Mierniki tej grupy sprawdzają także ciągłość przewodu PE przed pomiarem oraz mierzą spodziewaną wartość napięcia dotykowego. Mniej popularne funkcje obejmują sprawdzenie kolejności faz, pomiar małych rezystancji prądem stałym, pomiar prądów upływu oraz monitoring pobieranej z sieci energii, a nawet bezdotykowe wskaźniki napięcia. Do tego wszystkiego dochodzą mierniki wielofunkcyjne oraz rozwiązania specjalizowane, np. rejestratory.

Oddzielną kategorię stanowią analizatory jakości energii pozwalający, badać długoterminową stabilność wartości napięcia, wahania, zniekształcenia, zmiany częstotliwości lub przerwy w dostawach. Analizatory rejestrują i analizują parametry dla 3-fazowych systemów zasilania i mierzą napięcia, prądy, moce, współczynnik mocy, energię, analizują harmoniczne, dokonują analizy statystycznej, migotania i innych anomalii.

Jak widać, pojęcie mierniki energetyczne kryje całkiem spory asortyment aparatury, który na dodatek poszerza się o nowe konstrukcje dopasowane do zmieniających się wymagań metrologicznych, norm lub wymagań użytkowników.

Zobacz również

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie