Elbatex SK

1. Je dôvod na to, aby sa musel dávať pozor pri meraní základných elektrických veličín?

Určite. Rozvoj polovodičovej techniky v posledných desaťročiach umožnil vývoj veľmi efektívnych napájacích zdrojov, ktoré sa zaobídu bez ťažkých transformátorov. Nahradili ich malé feritové transformátory, ktoré pracujú pri podstatne vyšších frekvenciách ako je frekvencia siete. Dôsledok - napájacie prúdy takýchto zdrojov sú podstatne iné ako bývali predtým. Sú plné tzv. vyšších harmonických, na sínusový priebeh sa vôbec nepodobajú. A tým padá aj rozhodujúca podmienka pre použitie striedavých voltmetrov a ampérmetrov, ktoré boli z rôznych dôvodov konštruované iba na meranie sínusových priebehov.
Podobné problémy sú aj pri tzv. fázovom riadení výkonu, kedy sa z napájacieho prúdu "vystrihne" časť priebehu. Výkon možno takto pohodlne a efektívne riadiť, ale napájací prúd je veľmi zdeformovaný.

2. Aké je percento prístrojov v praxi, ktoré nemožno použiť na meranie reálne existujúcich prúdov a napätí?

To nevie asi nikto. Takých prístrojov sa museli vyrobiť státisíce, možno milióny a stále sa vyrábajú. Používajú sa, samozrejme, na meranie jednosmerných veličín, odporu, teploty, frekvencie - väčšina z týchto prístrojov sú totiž multimetre. Pri meraní striedavého prúdu a často aj napätia, sú však nepoužiteľné. Teda pokiaľ nemáme istotu, že meraný priebeh má sínusový priebeh.
To sa netýka prístrojov, ktoré sú označené ako TRUE RMS, tie merajú aj v tomto prípade správne. Prístroje na meranie činného výkonu a spotrebovanej energie, nenesú podobné označenia. O ich vhodnosti je potrebné sa presvedčiť u výrobcu resp. v dokumentácii.

3. Niekedy je v prúde alebo napätí aj jednosmerná zložka, a k dispozícii máme multimeter, ktorý meria TRUE RMS, ale iba AC (striedavú zložku). Čo v takom prípade?

Meranie sa uskutoční v dvoch krokoch:

1. Odmerajme hodnotu jednosmernej zložky, a to prepnutím prístroja na jednosmerný rozsah (DC). Táto hodnota je U1.
2. Odmerajme hodnotu striedavej zložky, a to prepnutím prístroja na striedavý rozsah (AC). Táto hodnota je U2.

Výslednú hodnotu dostaneme podľa vzťahu (jednoduchý súčet by bol hrubou chybou)

4. Pri nabíjaní akumulátorov sa často používa jednosmerný pulzujúci prúd kvôli predĺženiu životnosti akumulátorov. Priebehy sú neharmonické, ale s použitím tu uvedených prístrojov nebude problém odmerať veľkosť nabíjacieho prúdu...

Poriadny omyl! Pri akumulátoroch sledujeme elektrický náboj Q (jednotka Ah alebo mAh), ktorý je akumulovaný v akumulátore. Platí

kde je stredná hodnota prúdu (teda nie efektívna) a t je čas nabíjania. Prenos elektrického náboja je spojený so strednou hodnotou, ktorej hovoríme aj jednosmerná zložka. Na meranie hodnoty prúdu pri nabíjaní budeme potrebovať jednosmerný ampérmeter, alebo multimeter prepnutý na meranie jednosmerného prúdu.
Číslicové prístroje môžu mať, v tomto prípade, "nepokojný údaj", ktorý je nestály a mení sa. Snáď je lepšie použiť magnetoelektrický ručičkový ampérmeter.
Vodiče sú, samozrejme, zaťažované skutočnou efektívnou hodnotou prúdu. Podľa nej je potrebné dimenzovať priemer vodičov. Pri nabíjačkách nebýva zvykom indikovať efektívnu hodnotu prúdu.

5. Čo sú to bezpečnostné štandardy, ktoré sa uvádzajú pri multimetroch?


Základné informácie nájdete TU.



6. Čo je to činiteľ THD?

THD je Total Harmonic Distortion (celkové harmonické skreslenie). Podľa definície je to podiel vyšších harmonických k celkovej efektívnej hodnote (definícia IEC, STN) alebo k efektívnej hodnote 1. harmonickej (definícia CIGREE). Teda:

pričom vieme, že

kde U je efektívna hodnota meraného napätia.
Aby sme mali predstavu o veľkosti THD, vypočítame jeden príklad.

Máme žiarovku s príkonom 103W, ktorá je pripojená na stmievač, regulátor výkonu. Pri napájacom napätí 230V (harmonický priebeh) tečie žiarovkou 0,48A.
Znížime stmievačom príkon žiarovky približne na polovicu, 58W. Prúd v okruhu je 0,35A, jalový výkon 38VAr, faktor výkonu PF = 0,7, (namerané hodnoty). Časový priebeh prúdu je na nasledujúcom obrázku a tiež aj jeho frekvenčné spektrum.

Pretože vieme, že napätie je harmonické, musí byť výkon 58W tvorený iba 1. harmonickou prúdu. Preto I1 = 0,3A. Pre vyššie harmonické platí:

Po dosadení dostaneme Iv = 0,18A.
THD bude

Činiteľ THD je teda 50%. Príklad ukazuje, že napriek tomu, že sme výkon znížili bezstratovou reguláciou o 50%, prúd záťaže klesol o 30%. Tak isto, ohmické straty na vedení klesli iba o 30%. Zároveň sa v obvode objavil jalový (a aj deformačný) výkon.

hore