Mierniki instalacji elektrycznych

Poniedziałek, 2 Styczeń 2012

Mierniki odpowiedzialne za pomiar wielkości elektrycznych są niezbędne w pracy elektryka. To właśnie dzięki nim zyskuje się chociażby możliwość diagnozowania uszkodzeń w instalacji.

Fot. 1. Sonel MPI525 to cyfrowy miernik wielofunkcyjny przeznaczony zarówno do instalatorów jak i zaawansowanych pomiarowców. Przyrząd umożliwia wykonanie wszystkich pomiarów przewidzianych normą PN-EN 61557, czyli impedancji pętli zwarciowej, parametrów wyłączników RCD, rezystancji izolacji, rezystancji uziemienia oraz ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych.

Dostępna na rynku oferta w zakresie przyrządów do pomiaru parametrów elektrycznych jest obszerna. Obejmuje ona bowiem mierniki do pomiaru pojedynczych wielkości elektrycznych, przyrządy wielofunkcyjne i kompleksowe. Bardziej zaawansowane modele umożliwiają kontrolę jakości zasilania.

Rezystancja izolacji najważniejsza

Mierniki rezystancji możemy podzielić na dwie grupy. Z jednej strony są to bowiem mierniki induktorowe, zaś z drugiej, przyrządy elektroniczne. Pamiętajmy, że mierniki elektroniczne dostępne są również w wersjach z odczytem analogowym.

Mierniki induktorowe nazywane także induktorami bazują na zasadzie działania omomierza szeregowego z magnetoelektrycznym ustrojem pomiarowym. Zasilanie prądem stałym układu pomiarowego odbywa się za pomocą wbudowanej prądnicy, która napędzana jest ręcznie. Tym sposobem urządzenie nie wymaga zasilania. Podkreślić należy, że wyniki pomiarów są niezależne od prędkości obrotowej korbki prądnicy, co uzyskano dzięki mechanicznemu stabilizatorowi obrotów. Zalety tego typu urządzeń to przede wszystkim duża moc prądnicy, dzięki czemu możliwy jest pomiar rezystancji izolacji długich linii kablowych. Właśnie w przypadku długich linii na wynik pomiaru może mieć wpływ pojemność elektryczna, która występuje pomiędzy żyłami lub żyłą a pancerzem. W induktorowych miernikach rezystancji izolacji wpływ niektórych czynników zewnętrznych, takich jak chociażby temperatura, korygowany jest za pomocą pokrętła.

Przenośne modele elektronicznych mierników rezystancji izolacji, dzięki niewielkiej, kompaktowej obudowie, mogą być stosowane niemal w każdym miejscu. Nowoczesne mierniki cechują się bardzo szerokim zakresem rezystancji izolacji osiągającym nawet 20 GΩ. Ważne jest aby miernik przeprowadził automatyczne rozładowanie sprawdzanych obiektów po zakończonym pomiarze. Nie mniej istotna jest również automatyczna kompensacja rezystancji przewodów pomiarowych. Z pewnością przydatna okaże się podręczna pamięć wyników pomiarów. Warto wspomnieć, że dzięki szerokiemu zakresowi napięć zyskuje się możliwość przeprowadzania pomiarów nie tylko w instalacjach, ale również transformatorach czy też silnikach elektrycznych. W niektórych modelach zastosowanie znajdują ograniczenia prądowe, które mają na celu zabezpieczanie przed porażeniem prądem a także uszkodzeniem przypadkowo pozostawionych odbiorników, podłączonych do badanej instalacji.

Fot. 2. Multimetr Tes 2 20 pozwala na pomiar prądu przemiennego i stałego a także napięcia, rezystancji, częstotliwości, pojemności i indukcyjności. Konstrukcja urządzenia przewiduje wodoszczelną obudowę z ABS.

Testery wyłączników różnicowo-prądowych

Warto przypomnieć, że wyłączniki różnicowo- prądowe, które znajdują zastosowanie w instalacjach elektrycznych, muszą być poddawane okresowej ocenie pod kątem spełniania parametrów technicznych. Mierzy się między innymi prąd oraz czas zadziałania wyłącznika.

Najprostsze przyrządy, nazywane często testerami, oceniają poprawność działania wyłączników RCD. Pomiar przeprowadzany jest prądem o wartości mieszczącej się pomiędzy 5 a 1585 mA. Istnieje również możliwość sprawdzenia wyłączników selektywnych. W niektórych modelach dokładność wartości prądu, przy znamionowym napięciu sieci, wynosi ±2%, przy czasie testu 40, 150, 200 oraz 500 ms. Dokładność czasu testu nie powinna być większa od ±5%. Dla czasów 40, 150 i 200 ms, w sposób automatyczny, test jest powtarzany co 5 s oraz co 12,5 s przy czasie 500 ms. Diodą LED sygnalizowane jest podłączenie testera do napięcia fazowego. Użytkownik informowany jest także o przepływie prądu testującego. Napięcie probiercze typowego testera wynosi 3 kV

O uniwersalności miernika decyduje możliwość przeprowadzenia badania wielu typów wyłączników (AC oraz A i B a także zwykłych i selektywnych). Pomiar możemy wykonać bez wyzwalania wyłącznika RCD. Z pewnością przyda się również zintegrowany tester gniazd wtykowych do szybkiej identyfi kacji nieprawidłowych połączeń lub uszkodzonych przewodów ochronnych. Oprócz tego uzyskać możemy informację o wartości rezystancji uziemienia. Istnieje możliwość wymiany danych z komputerem PC. Dzięki wewnętrznej pamięci możemy przechować do 100 pomiarów. Dostępne na rynku testery wyłączników różnicowo-prądowych wyzwalają prądem znamionowym lub narastającym prądem probierczym.

Jak zatem przebiega proces pomiaru w mierniku parametrów wyłączników różnicowo- prądowych? Po skonfi gurowaniu urządzenia należy wtyk przyrządu włożyć do gniazdka wtyczkowego. Urządzenie włączy się automatyczne a ekran zostanie podświetlony. Samoczynnie lokalizowana jest konfi guracja przewodów doprowadzonych do gniazdka wtyczkowego. Rzecz jasna odpowiednie informacje w tym zakresie pojawiają się na wyświetlaczu na przykład w postaci piktogramu gniazda wtyczkowego z wyprowadzeniem przewodu fazowego. W niektórych modelach użytkownik jest informowany o dołączonym uziemieniu ochronnym i obecności napięcia. Zwróćmy uwagę, że przeprowadzenie testu możliwe jest dopiero w momencie jednoczesnego spełnienia wszystkich warunki pomiaru. Po naciśnięciu przycisku „TEST” pomiar zostanie wykonany a na wyświetlaczu pojawi się wynik badania. Gdy podczas testu przyrząd, wysyłając w instalację prąd pomiarowy, stwierdzi obecność napięcia dotykowego przekraczającego 50 V, badanie zostanie przerwane, a po prawej stronie piktogramu gniazdka wtyczkowego wyświetli się trójkątny symbol ostrzegawczy i wartość 50 V.

Tomasz Milczarek
Lange Łukaszuk Sp.j.

Chcąc zyskać możliwość kompleksowych pomiarów parametrów instalacji elektrycznych lepiej zainwestować w jeden uniwersalny miernik czy też korzystniej jest nabyć kilka przyrządów o zawężonej funkcjonalności?

Kupić jeden wielofunkcyjny miernik czy kilka z mniejszą ilością funkcjami to jest pytanie, które zadają sobie ludzie kontrolujący instalacje elektryczne. Odpowiedź zależy to od wielu czynników; najważniejszym jest to, jak często wykorzystujemy wszystkie funkcje – jeśli często, to właściwym wyborem jest urządzenie wielofunkcyjne, jeśli sporadycznie to kupmy kilka urządzeń z mniejszą ilości funkcji … ale czy warto mieć kilka urządzeń… nie zawsze, dlatego że nosić torbę w wieloma miernikami jest po pierwsze niewygodnie, w a po drugie wiele czasu zabiera wyciąganie/chowanie kolejnego sprzętu. Mając jeden miernik z wieloma funkcjami ułatwiamy sobie pracę dzięki temu, że mamy wszystko pod ręką. Dla przykładu urządzenie BENNINGA IT120 B daje nam możliwość wykonywania pomiarów wszystkich parametrów wartości elektrycznych (i nie tylko), przez co nasza praca jest szybsza i pozwala wykonać docelowy protokół powykonawczy na komputerze (ściągnięcie danych z pamięci urządzenia do PCta), a wykonywanie pomiarów kilkoma urządzeniami (np. BENNING MM11, IT101) niesie za sobą konieczność spisywania pomiarów na kartkę i później uzupełniania protokołu ręcznie. Kolejnym czynnikiem, który przemawia za urządzeniem wielofunkcyjnym jest jeden koszt dokumentu sprawdzenia kalibracji, co nie jest bez znaczenia. Podsumowując - jeśli kontrola instalacji jest jedną z głównych dziedzin naszej pracy, to miernik z wieloma funkcjami jest jak najbardziej wskazany, jeśli jest to tylko poboczna nasza oferta, to męczmy się dalej z kilkoma urządzeniami. Nie biorę pod uwagę jakości urządzeń, dlatego że w dzisiejszych czasach mierniki są praktycznie bezawaryjne (mam na myśli urządzenia znanych marek, takich jak BENNING).

Fot. 3. BENNING IT 120 to profesjonalny, wielofunkcyjny, ręczny miernik przeznaczony do wszelkiego rodzaju pomiarów parametrów instalacji elektrycznych w budynkach. Urządzenie jest w stanie wykonać następujące pomiary: napięcia, częstotliwości oraz sekwencji faz, ciągłości, rezystancji izolacji, RCD, impedancji pętli, impedancji liniowej, IMD, prądu TRUE RMS, rezystancji uziemienia, oświetlenia. Duży podświetlany wyświetlacz umożliwia łatwy odczyt wyników, wskazań, parametrów oraz komunikatów.

Multimetry

Dużą popularnością wśród elektryków cieszą się multimetry, bardzo często nazywane także przyrządami uniwersalnymi. Niektóre modele wyposażone są w funkcje zapamiętywania oraz odczytu wartości maksymalnej, minimalnej oraz średniej. Przydatny może okazać się również pomiar różnicowy względny i różnicowy procentowy. Niemal wszystkie multimetry wyposażone są w funkcję Data Hold, która odpowiedzialna jest za ciągłe wyświetlanie wyniku pomiaru. Funkcja Peak Hold pozwala na pomiar wartości szczytowych impulsów. W niektórych modelach zastosowanie znajduje filtr dolnoprzepustowy, eliminujący wpływ zakłóceń na wskazania.

Fot. 4. Multimetr Fluke 114 pozwala na pomiar napięcia stałego, zmiennego i rezystancji. Dobrze sprawdza się przy diagnostyce urządzeń i instalacji elektrycznych. w skład zestawu wchodzi: multimetr, przewody pomiarowe, holster, bateria 9 V (zainstalowana) oraz instrukcja obsługi w języku polskim.

Przydatny może okazać się także stoper. O realizowanych przez przyrząd funkcjach oraz o wynikach pomiarów użytkownik jest informowany za pomocą wyświetlacza. Nie mniej istotna pozostaje ochrona wejść przed przeciążeniem, która niejednokrotnie przekracza 1000 V. Dodatkową ochronę uzyskano dzięki bezpiecznikom ceramicznym. Interesujące rozwiązanie stanowi zastosowanie w niektórych modelach funkcji RMS/MEAN, która pozwala na wyświetlanie wartości skutecznych lub średnich. Tym sposobem zyskuje się dokładny odczyt, nawet w przypadku wahań wielkości mierzonej. Do interesujących rozwiązań zaliczyć należy także mechaniczną ochronę prądowych gniazd wejściowych. Dzięki temu odpowiednie gniazda są dostępne tylko w przypadku właściwego położenia przełącznika pomiarowego. Bardziej zaawansowane modele mogą współpracować z komputerem PC za pomocą złącza USB. Niektóre multimetry przesyłają dane w czasie rzeczywistym. Przydatna może okazać się także możliwość podłączenia drukarki.

Nabyć można również mierniki, które są w stanie przeprowadzić pomiar różnicowy względem ostatniej zmierzonej wartości. Niektóre przyrządy pomiarowe pozwalają na pomiar wartości skutecznej TrueRMS. Przyda się także pomiar procentowy wypełnienia impulsu oraz jego okresu.

Producenci oferują mierniki uniwersalne wykonane w ostrzowej obudowie, której konstrukcja pozwala na przechowywanie przewodów pomiarowych. Urządzenia tego typu mają kompaktowy kształt oraz dwukomponentową obudowę. Komfort pracy poprawi wbudowana latarka, umożliwiająca podświetlenie punktu pomiarowego. Celem zwiększenia wytrzymałości ostrzowej sondy, pokryto ją aretowaną osłoną.

W zakresie multimetrów cyfrowych producenci oferują kompaktowe przyrządy z cęgowymi sondami pomiarowymi. Tym sposobem zyskuje się kompaktowy a zarazem niewielki przyrząd, wyposażony w miniaturowe cęgi przeznaczone do pomiaru zarówno prądu stałego jak i zmiennego.

Fot. 5. Miernik rezystancji izolacji MIC-2510. Dzięki szerokiemu zakresowi napięć pomiarowych znajduje zastosowanie zarówno w pomiarach rezystancji linii kablowych i transformatorów jak też silników, urządzeń elektroenergetycznych oraz izolacji przewodów w instalacjach. Ze względu na możliwość wyboru niskich napięć sprawdzi się również w sieciach telekomunikacyjnych.

Kompleksowe mierniki instalacji elektrycznych

Dużą popularnością wśród elektryków cieszą się wielofunkcyjne mierniki instalacji elektrycznych. Pomimo tego, że cechują się one niewielkimi rozmiarami, pozwalają na pomiar podstawowych parametrów instalacji elektrycznych. O funkcjonalności przyrządów tego typu decyduje możliwość przeprowadzenia pomiarów wielkości elektrycznych, takich jak impedancja pętli zwarciowej, parametry wyłączników RCD, rezystancja izolacji, rezystancja uziemienia, ciągłość połączeń ochronnych i wyrównawczych. Niektóre modele pozwalają na precyzyjny pomiar impedancji pętli zwarcia obwodów L-PE w sieciach z wyłącznikami RCD bez konieczności blokowania wyłącznika (pomiar prądem 15 mA, rozdzielczość 0,01). Na rynku nabyć można również modele, dzięki którym użytkownik zyskuje możliwość rejestrowania napięć przemiennych a także pomiaru mocy oraz sprawdzenia kolejności faz. W sposób automatyczny zmieniany jest zakres pomiarowy, a w obwodzie mierzonym rozładowywana jest pojemność. Z pewnością przydatna okaże się pamięć wyników pomiarów, pozwalająca na przechowywanie nawet do 1000 wartości. Wszystkie zarejestrowane pomiary można przeglądać. Niektóre modele wyposażone są w funkcję Live Circuit, która pozwala na informowanie o obecności napięcia w obwodzie. Ewentualne nieprawidłowe połączenia są sygnalizowane.

Interesujące rozwiązania stanowią mierniki wielofunkcyjne, które realizują również zadania analizatora jakości zasilania. Z pewnością przydatne okażą się więc funkcje związane z pomiarem oraz rejestrowaniem napięć, prądów, mocy (czynnej, biernej i pozornej) oraz harmonicznych napięć i prądów a także anomalii napięciowych. Urządzenia tego typu mogą pracować jako tradycyjny miernik oraz realizować funkcje oscyloskopu i analizatora harmonicznych. Przydatny może okazać się pomiar wskaźnika THD napięć i prądów dla wszystkich faz. Dzięki dodatkowym przystawkom istnieje możliwość pomiaru temperatury, wilgotności i natężenia oświetlenia.

Adam Jeziorski

Tomasz Milczarek
Lange Łukaszuk Sp.j.

W jaki sposób należy okresowo sprawdzać i kalibrować mierniki instalacji elektrycznych?

W przypadku przyrządów wykorzystywanych do badań związanych z ochroną przeciwporażeniową, osoba wykonująca pomiary powinna posiadać całkowitą pewność, co do sprawności używanego przyrządu. Pomiary wykonane niesprawnym miernikiem mogą przyczynić się do błędnej oceny skuteczności ochrony zdrowia, a nawet życia ludzkiego.

Obowiązek okresowej kontroli urządzeń służących do wykonywania pomiarów nakłada norma PN‑E 04700:1998 – zapis w punkcie 3.2.5: „Przyrządy pomiarowe stosowane w badaniach powinny mieć świadectwa potwierdzające ich sprawność techniczną.” Norma ta nie precyzuje jednak czasu pomiędzy poszczególnymi kontrolami, dodatkowo, nie ma tam ściśle określonego rodzaju świadectwa.

Obowiązek okresowej kontroli urządzeń (w odniesieniu do firm posiadających System Zarządzania Jakością ISO 9001) służących do wykonywania pomiarów nakłada norma PN- ‑ISO 10012‑1, zał. A „Wymagania dotyczące zapewnienia jakości wyposażenia pomiarowego. System potwierdzania metrologicznego wyposażenia pomiarowego”. Zgodnie z tą normą, producenci przyrządów pomiarowych mogą zalecać długość odstępu czasowego pomiędzy poszczególnymi kontrolami i z reguły jest to 13 miesięcy. Użytkownik miernika ma prawo do ustalenia własnego okresu kolejnych sprawdzeń biorąc pod uwagę (poza zaleceniami producenta) także częstotliwość wykorzystania urządzenia, oraz warunki środowiskowe, w jakich bywa wykorzystywany miernik.

Dokumentem potwierdzającym (dla danego egzemplarza przyrządu) zachowanie określonej przez producenta dokładności jest certyfikat kalibracji, dostarczany przez znaczną część wytwórców wraz z nowym miernikiem.

Świadectwo wzorcowania jest natomiast dokumentem potwierdzającym zgodność parametrów zadeklarowanych przez producenta badanego przyrządu, odniesione do wzorca państwowego, z określeniem niepewności pomiaru. Dokumenty takie mogą być wystawiane przez wyselekcjonowane laboratoria, posiadające odpowiednie kalibratory oraz wzorce mierzonych wielkości.

Należy pamiętać o respektowaniu przytoczonych przepisów nie tylko podczas zakupu. W trakcie eksploatacji przyrządu, w przypadku pomiarów związanych z ochroną przeciwporażeniową, pomiarowiec może w każdej chwili zostać poproszony przez inspektora prowadzącego nadzór nad pracami o aktualne świadectwo potwierdzające sprawdzenie przyrządu. Jeśli przyrząd będzie posiadał ważne świadectwo wzorcowania, można być pewnym jego sprawności, a jednocześnie nikt tego faktu nie podważy.