Klešťový měřič AX-3550: teorie a praxe

Měřicí přístroje všeho druhu jsou základním nástrojem práce elektroniků, konstruktérů, servisních techniků, elektrikářů, ba i montérů. Nejčastěji se používají multimetry, které mají šikovný kompaktní kryt a zároveň skýtají možnost měřit různé elektrické veličiny (dokonce i kapacitu či indukčnost). Existuje skupina měřicích přístrojů, které dokonale doplňují multimetry s ohledem na možnost měření specifických veličin nebo na netypickou měřicí metodu. Takový je právě měřič AX-3550 značky Axiomet (obr. 1), který najdete v nabídce největšího polského distributora elektronických součástek, firmy Transfer Multisort Elektronik.

Obr. 1

Přístroj AX-3550 je klešťový měřič výkonu. U přístroje tohoto typu se měření provádí obejmutím vodiče, kterým protéká proud, kleštěmi tvořícími integrální část měřiče. Kleště jsou druhem magnetického jádra a fungují jako proudový transformátor. V souladu s Ampérovým zákonem vyvolává proud tekoucí vodičem magnetické pole v magnetickém jádře – kleštích. Měření se provádí pomocí druhé cívky (s velkým počtem závitů) navinuté na magnetickém jádře a nacházející se v krytu přístroje. Krátká analýza principu funkce ukazuje, že se klešťový měřič používá k měření elektrických veličin v obvodech střídavého proudu (i když existují řešení, která slouží k měření stejnosměrného proudu, ale založená na zcela jiném principu). Předností takového měřiče je možnost realizace měření několika různých elektrických veličin a měření proudu (a výkonu) bez potřeby přerušování obvodu, které může být nesnadné, časově náročné, nebo dokonce nebezpečné.

Měřič AX-3550 je určen k měření činného, jalového a zdánlivého výkonu a účiníku cos φ v jednofázových a třífázových obvodech.

Činný výkon je výkon, který odebírá spotřebič ze zdroje a přeměňuje na jiný druh energie. S takovým výkonem v obvodu máme co do činění v případě spotřebičů s čistě odporovým charakterem. Zatímco jalový výkon je takový, který se při normálním provozu přelévá mezi zdrojem a spotřebičem oběma směry (ve spotřebiči se neproměňuje). Máme s ním co do činění v případě indukčních nebo kapacitních spotřebičů. Zdánlivý výkon je výsledný výkon obvodu viděný ze strany zdroje, je vektorovým součtem dvou předchozích. Jalový výkon se nemění na jiný druh energie ve spotřebiči a jeho tok v obvodu (a konkrétně proudy s ním spojené) způsobuje ztráty na nenulových odporech vodičů. Proto se snažíme maximálně zmenšit podíl jalového výkonu v obvodu, což je samozřejmě zvlášť důležité u indukčních zátěží (motory) nebo kapacitních.

Měřič AX-3550 měří také veličiny spojené s měřením výkonu, střídavý proud a napětí (efektivní hodnoty), činnou energii, fázový úhel mezi napětím a proudem φ a kmitočet měřených průběhů. Všechny veličiny, které lze měřit pomocí přístroje AX-3550, jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

Měřič, jako mnoho jiných moderních číslicových měřičů, má specifické funkce usnadňující měření:

• funkci zadržení výsledku měření na displeji (HOLD)
• funkci záznamu výsledku měření do paměti (SAVE) a odečtu výsledku z paměti (MR)
• funkci záznamu maximální a minimální hodnoty (MAX/MIN)
• bargraf – číslicový ukazatel simulující analogový odečet, který je vhodný k rychlému a velmi přibližnému odečtení výsledků a také k měření proměnlivých parametrů. Na bargrafu můžeme mnohem snadněji než na číslicovém displeji odečítat rozsah a směr změn.

A funkce specifické pro popisovaný přístroj:

• sčítání výkonu jednotlivých fází (Σ)
• výběr fází a jejich součet (SEL)
• nulování počitadla energie (CLEAR)

U měřiče AX-3550 najdeme následující příslušenství: sondy, krokodýlky, měřicí šňůry a pouzdro na měřič s možnosti nošení přes rameno nebo na opasku, kabel USB pro komunikaci s počítačem, disk s ovladači a programem pro sběr a zpracování měření z měřiče a také návod k obsluze.

Dále si popíšeme metodu měření každé z veličin. Na obr. 2 vidíme knoflík sloužící k volbě měřené veličiny.

Obr. 2

Měření napětí – propojení se provádí klasicky při použití svorek L1 a COM. Knoflík volby funkcí nastavte na VAC. Obr. 3 ukazuje výsledek měření napětí (efektivní hodnoty) energetické sítě a na dolním řádku máme zobrazený kmitočet měřeného průběhu.

Měření proudu – kleštěmi obejmeme měřený vodič a knoflík volby funkce nastavujeme na AAC. Nesmíme zapomenout, že kleštěmi musíme obejmout pouze jeden vodič z daného proudového okruhu (s ohledem na princip funkce měřiče). Obrázek 4 představuje výsledek měření proudu (efektivní hodnoty), který odebírá spotřebič, dole se zároveň zobrazuje hodnota napětí mezi body, ke kterým jsou přiloženy měřicí sondy.

Měření činného výkonu – připojíme svorky pro měření napětí a také obejmeme kleštěmi zkoušený vodič. Knoflík volby funkce nastavíme na kW. Obrázek 5 prezentuje výsledek měření výkonu varné konvice a fázový úhel mezi napětím a proudem.

Měření jalového a zdánlivého výkonu – měřicí obvod zapojíme jako v minulém případě. Knoflík volby funkce nastavíme na kVAr (jalový) nebo kVA (zdánlivý). Na zobrazovači jsou vždy zobrazeny oba jmenované výkony a zvolená funkce rozhoduje, který výsledek se nachází na hlavním řádku.

Měření účiníku cos φ – měřicí obvod zapojíme jako v minulém případě. Knoflík volby funkce nastavíme na cos θ. Obrázky 6 a 7 představují výsledky měření jalového výkonu (kVAr), zdánlivého výkonu (kVA), účiníku (PF) a fázového úhlu mezi proudem a napětím (PG) zapnutého vysavače.

Měření činné energie – měřicí obvod stejný jako při měření výkonu. Na zobrazovači uvidíme hodnotu energie v kWh a dobu trvání měření. Obrázek 8 ukazuje příklad výsledku měření energie potřebné k uvaření vody v téměř plné varné konvici.

Jak jsme uvedli, má měřič AX-3550 možnost komunikovat s počítačem a posílat výsledky měření do programu, který se nachází na přiloženém disku CD. Komunikace probíhá prostřednictvím portu USB a ze strany měřiče má optický charakter. Přenosový port je tedy galvanicky oddělený od měřicích obvodů měřiče, což zajišťuje bezpečnost spolupráce s počítačem při měření vyšších napětí a proudů.

Provedená měření lze odesílat do aplikace průběžně nebo z paměti měřiče použitím tlačítka USB na přístroji. Program samotný se skládá ze dvou oken: okna seznamu veličin a okna charakteristik. Hodnoty ze seznamu lze ukládat, tisknout nebo exportovat do tabulkového procesoru Excel. Okno vedle ukazuje charakteristiky jednotlivých veličin vykreslené na základě naměřených hodnot. V tomto okně můžeme sledovat průběh křivek, měnit měřítko nebo charakteristiky tisknout.

Měřič AX-3550 je moderní, vícefunkční přístroj zaručující pohodlí a bezpečnost při měření. Je jedním ze 120 000 výrobků hodných doporučení z katalogu firmy Transfer Multisort Elektronik. Více informací na níže uvedených webových stránkách:

www.tme.eu

www.axiomet.eu