Измерване на напрежение в промишлени управляващи вериги

Измерването на напрежение е полезно само когато инженерът знае кои две точки се сравняват, какво е очакваното състояние на веригата и какви са ограниченията на измервателния уред. Цифровият мултиметър може да покаже правдоподобна стойност, докато във веригата все още има прекъснат проводник, лоша връзка, индуцирано напрежение или опасно натрупана енергия.

Този метод на работа разглежда измерването на напрежение като контролиран диагностичен процес. Той се прилага за промишлени пултове за управление, входове/изходи 24 VDC, вериги с контактори, захранвания и спомагателни вериги на моторни задвижвания. Работата трябва да се извършва съгласно програмата за електрическа безопасност на обекта и инструкциите за оборудването.

Започнете със състоянието на веригата

Преди да докоснете измервателна сонда, определете дали веригата трябва да е под напрежение. Идентифицирайте източника, номиналното напрежение, схемата на заземяване, защитното устройство, товара и очаквания път на тока. Схемата е полезна, но трябва да се проверят и полевото окабеляване, както и последните изменения.

Напрежението е разлика в електрическия потенциал между две точки. Твърдението „на тази клема има 24 волта“ е непълно, ако не е известна опорната точка. Една и съща клема може да даде различни показания спрямо общия проводник за постоянен ток, защитната земя или друг проводник.

Използвайте колекцията Силови и електрически компоненти, за да прегледате свързани захранвания, прекъсвачи, релета и хардуер за пултове. Описанията на продуктите не заменят машинната схема или ръководството за избраното устройство.

Изберете измервателен уред за инсталацията

Уверете се, че измервателният уред, измервателните проводници, сондите и принадлежностите са предназначени за съответната верига и среда. Проверете изолацията, открития метал, свързването на конекторите, състоянието на предпазителя и батерията. Повреден измервателен проводник може да направи неподходящ и иначе подходящия уред.

Избирайте съзнателно режим за променлив или постоянен ток. Автоматичният избор на обхват помага при избора на скалата, но не може да определи дали инженерът очаква стабилна шина за постоянен ток, синусоидално захранване, широчинно-импулсно модулирана форма на сигнала или преходен процес. За някои форми на сигнала е необходим уред с измерване на истинска средноквадратична стойност или осцилоскоп с подходяща изолация и сонди.

Не използвайте режим за съпротивление, непрекъснатост или ток върху източник на напрежение под напрежение. Режимът за ток създава път с нисък импеданс през измервателния уред. Тази грешка може да задейства предпазител, да повреди уреда или да предизвика електрическа дъга.

Проверете измервателния уред преди и след измерването

Проверете уреда върху известен източник под напрежение преди измерването. Измерете целевата верига, след което проверете уреда отново. Тази последователност „под напрежение – без напрежение – под напрежение“ помага за откриване на повреден измервателен проводник, грешно избрана функция, изтощена батерия или повреда на уреда.

Нулевото показание само по себе си не доказва, че веригата е изключена от напрежение. Сондите може да са поставени върху грешни точки, опорната точка може да е плаваща или проводникът може да е прекъснат по-нататък по веригата. Проверката за отсъствие на напрежение трябва да се извършва от квалифицирани лица съгласно изискваната процедура и с необходимите лични предпазни средства.

Измервайте по очаквания път на тока

При товар 24 VDC първо измерете захранването директно между положителния полюс и общия проводник. След това измерете напрежението върху товара, докато той е включен по команда. Накрая проверете всяка страна на товара спрямо една и съща опорна точка. Тези показания разграничават загуба в източника, загуба в превключването, прекъснато окабеляване и проблеми с товара.

Изправният затворен контакт трябва да има малък пад на напрежение при натоварване. Голям пад върху затворен контакт насочва към съпротивление в контакта, клемата, държача на предпазителя или проводника. Отворен контакт може да покаже почти цялото захранващо напрежение между двата си края.

Измерването на пад на напрежение е най-информативно, докато протича ток. Ненатоварена верига може да покаже номинално напрежение през корозия или връзка с високо съпротивление. Напрежението се срива едва когато товарът поиска ток.

Разпознавайте фантомно и капацитивно свързано напрежение

Високоимпедансните измервателни уреди консумират много малък ток. Това е полезно за повечето електронни вериги, но може да покаже капацитивно свързано напрежение върху разкачен проводник. Дълги успоредни кабели, изходно окабеляване на честотни регулатори и съседни проводници за променлив ток засилват този ефект.

Функция за измерване с нисък импеданс може да помогне за разграничаване на свързано напрежение от източник, способен да отдава ток, когато уредът и процедурата го позволяват. Никога не импровизирайте с изпитателен товар. Веригата може действително да е под напрежение, а неподходящ товар може да създаде опасност.

Сравнете показанието с топологията на окабеляването. Стабилно напрежение, което изчезва при одобрена проверка с нисък импеданс, предполага капацитивно свързване. Напрежение, което се запазва и отдава ток, изисква проверка като реален източник или обратно захранване.

Отчитайте влиянието на измервателния уред върху веригата

Волтметърът не е електрически невидим. Входният му импеданс образува паралелен път с веригата. В силови и управляващи вериги с ниско съпротивление ефектът обикновено е малък. В мрежи от датчици с високо съпротивление, вериги за откриване на утечки и електронни входове измервателният уред може да промени измереното напрежение.

Записвайте входния импеданс на уреда при диагностика на чувствителни възли. Сравнявайте измерванията със спецификацията на устройството и обмислете подходящ осцилоскоп или електрометър за вериги извън обхвата на универсален мултиметър.

Натрупаната енергия изисква отделна проверка

Кондензаторите в задвижвания, захранвания и филтри могат да останат заредени след изключване на входното захранване. Следвайте времето за разреждане и точките за проверка, посочени от производителя. Не приемайте, че тъмен дисплей означава безопасна шина за постоянен ток.

Измервайте на определените клеми с уред, предназначен за възможното напрежение. Изчакайте посочения период за разреждане и проверете отново. Никога не свързвайте накъсо кондензатор с инструмент и не монтирайте импровизиран резистор върху неизвестен акумулиран енергиен запас.

Свързания хардуер за задвижвания може да бъде прегледан в колекцията Задвижвания и управление на движението. Ръководството за конкретното задвижване остава водещият източник относно разреждането, измервателните точки и ограниченията при обслужване.

Изградете повторяема диагностична последователност

Започнете от известен източник и се придвижвайте към товара. Когато е практично, използвайте една и съща опорна точка. Записвайте състоянието на машината, състоянието на командата, измерената стойност, обхвата и измервателните точки. Смяната на опорните точки без документиране създава подвеждащи сравнения.

При периодични повреди измервайте по време на самото събитие. Проследявайте аналогова стойност от PLC само след като потвърдите, че полевият сигнал и входният канал отразяват едно и също състояние. Ръчният измервателен уред може да пропусне кратко отпадане, тъй като дисплеят му се обновява бавно.

Използвайте функцията за минимална/максимална стойност или правилно конфигуриран регистратор, когато продължителността на събитието е в съответствие с възможностите на уреда. Използвайте осцилоскоп за по-бързи преходни процеси. Избирайте диференциални или изолирани методи за измерване, когато грешките в опорната точка спрямо земя могат да създадат късо съединение.

Интерпретирайте показанието, а не само числото

Добрата диагностика сравнява измереното напрежение с очакваното поведение на веригата. Номиналното напрежение на ненатоварена клема не доказва наличието на използваемо захранване. Нулевото напрежение не доказва безопасност. Половината от очакваното напрежение може да е резултат от делител, утечка, плаваща опорна точка или натоварване от измервателния уред.

Най-надеждният извод се основава на няколко съгласувани измервания: напрежението на източника, напрежението върху товара, падът на напрежение по проводниците и контактите и поведението при натоварване. Наръчникът Electrical Science на Министерството на енергетиката на САЩ предоставя основна информация за теорията на променливия ток, индуктивността, двигателите и измервателните уреди.

Следователно доброто измерване на напрежение е процес на разсъждение. Определете опорната точка, контролирайте състоянието на веригата, проверете измервателния уред, измервайте при правилното натоварване и свързвайте всяко показание с физическия път на тока.