اندازهگیری ولتاژ در مدارهای کنترل صنعتی
راهنمای عملی اندازهگیری ولتاژ برای تابلوهای کنترل صنعتی، شامل نقاط مرجع، انتخاب مولتیمتر، بررسی برقدار-بیبرق-برقدار، افت ولتاژ، ولتاژ کاذب، انرژی ذخیرهشده و عیبهای مقطعی.
خواندن ولتاژ تنها زمانی مفید است که مهندس بداند کدام دو نقطه با یکدیگر مقایسه میشوند، وضعیت مورد انتظار مدار چیست و محدودیتهای دستگاه اندازهگیری کداماند. یک مولتیمتر دیجیتال ممکن است عددی قابلقبول نشان دهد، در حالی که مدار همچنان دارای هادی قطعشده، اتصال ضعیف، ولتاژ القایی یا انرژی ذخیرهشده خطرناک باشد.
این روش میدانی، آزمون ولتاژ را بهعنوان فرایندی تشخیصی و کنترلشده در نظر میگیرد. این روش برای تابلوهای کنترل صنعتی، ورودی/خروجی 24 ولت DC، مدارهای کنتاکتوری، منابع تغذیه و مدارهای کمکی درایو موتور کاربرد دارد. کار باید مطابق برنامه ایمنی برق سایت و دستورالعملهای تجهیزات انجام شود.
با وضعیت مدار شروع کنید
پیش از تماس دادن پراب، مشخص کنید که آیا مدار باید برقدار باشد یا خیر. منبع، ولتاژ نامی، آرایش اتصال زمین، وسیله حفاظتی، بار و مسیر مورد انتظار جریان را شناسایی کنید. نقشه کمککننده است، اما سیمکشی میدانی و تغییرات اخیر نیز باید بررسی شوند.
ولتاژ اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه است. عبارت «این ترمینال 24 ولت دارد» ناقص است، مگر اینکه نقطه مرجع مشخص باشد. همین ترمینال ممکن است نسبت به مشترک DC، زمین حفاظتی یا هادی دیگری، قرائتهای متفاوتی ایجاد کند.
برای بررسی منابع تغذیه، قطعکنندهها، رلهها و تجهیزات مرتبط تابلو، مجموعه قطعات برق و الکتریکی را ببینید. فهرست محصولات جایگزین نقشه ماشین یا دفترچه دستگاه انتخابشده نیست.
مولتیمتر را متناسب با تأسیسات انتخاب کنید
بررسی کنید که مولتیمتر، لیدها، پرابها و متعلقات آن برای مدار و محیط موردنظر مناسب باشند. عایق، فلز裸، جاگیری کانکتورها، وضعیت فیوز و شارژ باتری را بررسی کنید. یک لید آسیبدیده میتواند حتی یک دستگاه مناسب را نیز بیاثر کند.
AC یا DC را آگاهانه انتخاب کنید. انتخاب خودکار بازه به تعیین مقیاس کمک میکند، اما نمیتواند تشخیص دهد که مهندس انتظار یک باس DC پایدار، منبع سینوسی، شکل موج مدولهشده با پهنای پالس یا یک گذرا را دارد. برخی شکل موجها به دستگاه با اندازهگیری RMS واقعی یا اسیلوسکوپ مجهز به ایزولاسیون و پرابهای مناسب نیاز دارند.
در حالت مقاومت، پیوستگی یا جریان، روی منبع ولتاژ برقدار اندازهگیری نکنید. حالت جریان، مسیری با امپدانس پایین را از داخل مولتیمتر برقرار میکند. این خطا میتواند باعث عملکردن فیوز، آسیب به دستگاه یا ایجاد قوس الکتریکی شود.
تستر را پیش و پس از آزمون بررسی کنید
پیش از اندازهگیری، مولتیمتر را روی یک منبع برقدارِ شناختهشده بررسی کنید. مدار هدف را آزمایش کنید، سپس دوباره مولتیمتر را بررسی کنید. این توالی برقدار-بیبرق-برقدار به شناسایی لید خراب، عملکرد اشتباه، باتری خالی یا نقص دستگاه کمک میکند.
قرائت صفر بهتنهایی اثبات بیبرق بودن نیست. ممکن است پرابها روی نقاط نادرست باشند، مرجع شناور باشد یا هادی در بالادست قطع شده باشد. تأیید نبود ولتاژ باید توسط افراد واجد شرایط، با استفاده از روش و تجهیزات حفاظت فردی موردنیاز انجام شود.
در سراسر مسیر مورد انتظار جریان اندازهگیری کنید
برای یک بار 24 ولت DC، ابتدا تغذیه را مستقیماً از مثبت تا مشترک اندازهگیری کنید. سپس زمانی که بار فرمان روشنشدن دارد، ولتاژ دو سر بار را اندازه بگیرید. در پایان، هر طرف بار را نسبت به همان مرجع بررسی کنید. این قرائتها افت منبع، افت در بخش سوئیچینگ، سیمکشی قطعشده و مشکلات بار را از یکدیگر جدا میکنند.
یک کنتاکت بسته سالم باید هنگام کار بار، ولتاژ بسیار کمی در دو سر خود داشته باشد. افت زیاد در دو سر کنتاکت بسته، نشاندهنده مقاومت در کنتاکت، ترمینال، نگهدارنده فیوز یا هادی است. یک کنتاکت باز ممکن است تقریباً کل ولتاژ تغذیه را در دو سر خود نشان دهد.
آزمون افت ولتاژ زمانی بیشترین اطلاعات را ارائه میدهد که جریان برقرار باشد. یک مدار بدون بار ممکن است بهدلیل خوردگی یا اتصال با مقاومت بالا، ولتاژ نامی نشان دهد. افت ولتاژ تنها زمانی رخ میدهد که بار جریان طلب کند.
ولتاژ شبح و کوپلشده را تشخیص دهید
مولتیمترهای با امپدانس بالا جریان بسیار کمی میکشند. این ویژگی برای بیشتر مدارهای الکترونیکی مفید است، اما میتواند ولتاژ کوپلشده خازنی را روی هادی قطعشده نشان دهد. کابلهای موازی بلند، سیمکشی خروجی VFD و هادیهای AC مجاور این اثر را افزایش میدهند.
وقتی دستگاه و روش کار اجازه میدهند، عملکرد اندازهگیری با امپدانس پایین میتواند به تشخیص ولتاژ کوپلشده از منبعی که توان تأمین جریان دارد کمک کند. هرگز بار آزمایشی را بداهه ایجاد نکنید. ممکن است مدار واقعاً برقدار باشد و یک بار نامناسب خطر ایجاد کند.
قرائت را با توپولوژی سیمکشی مقایسه کنید. ولتاژ پایداری که در آزمون تأییدشده با امپدانس پایین ناپدید میشود، نشاندهنده کوپلشدن است. ولتاژی که باقی میماند و جریان تأمین میکند، باید بهعنوان منبع واقعی یا برگشت تغذیه بررسی شود.
بارگذاری مولتیمتر را در نظر بگیرید
ولتمتر از نظر الکتریکی نامرئی نیست. امپدانس ورودی آن همراه با مدار، یک مسیر موازی تشکیل میدهد. در مدارهای قدرت و کنترل با مقاومت پایین، این اثر معمولاً کم است. اما در شبکههای حسگر با مقاومت بالا، مدارهای تشخیص نشتی و ورودیهای الکترونیکی، مولتیمتر میتواند ولتاژ اندازهگیریشده را تغییر دهد.
هنگام عیبیابی گرههای حساس، امپدانس ورودی مولتیمتر را ثبت کنید. اندازهگیریها را با مشخصات دستگاه مقایسه کنید و برای مدارهایی که خارج از محدوده مولتیمتر عمومی هستند، استفاده از اسیلوسکوپ یا الکترومتر مناسب را در نظر بگیرید.
انرژی ذخیرهشده به بررسی جداگانه نیاز دارد
خازنهای موجود در درایوها، منابع تغذیه و فیلترها ممکن است پس از قطع برق ورودی همچنان شارژ داشته باشند. زمان تخلیه و نقاط تأیید مشخصشده توسط سازنده را رعایت کنید. خاموش بودن نمایشگر را بهمعنای ایمن بودن باس DC فرض نکنید.
در ترمینالهای تعیینشده و با دستگاهی که برای ولتاژ احتمالی ردهبندی شده است اندازهگیری کنید. تا پایان زمان تخلیه مشخصشده صبر کنید و دوباره بررسی کنید. هرگز خازن را با ابزار اتصال کوتاه نکنید و روی ذخیره انرژی ناشناخته، مقاومت بداهه نصب نکنید.
سختافزارهای مرتبط با درایو را میتوانید در مجموعه درایو و کنترل حرکت بررسی کنید. دفترچه فعلی درایو همچنان مرجع اصلی تخلیه، نقاط آزمون و محدودیتهای سرویس است.
یک توالی تشخیصی تکرارپذیر ایجاد کنید
از یک منبع شناختهشده شروع کنید و به سمت بار پیش بروید. هرجا عملی است، یک نقطه مرجع ثابت نگه دارید. وضعیت ماشین، وضعیت فرمان، مقدار اندازهگیریشده، بازه و نقاط آزمون را ثبت کنید. تغییر مراجع بدون مستندسازی، مقایسههای گمراهکننده ایجاد میکند.
برای خطاهای متناوب، هنگام وقوع رویداد اندازهگیری کنید. تنها پس از تأیید اینکه سیگنال میدانی و کانال ورودی همان وضعیت را نشان میدهند، مقدار آنالوگ PLC را روندیابی کنید. مولتیمتر دستی ممکن است یک قطع کوتاه را از دست بدهد، زیرا نمایشگر آن با سرعت کمی بهروزرسانی میشود.
وقتی مدت رویداد با قابلیت دستگاه سازگار است، از ثبت حداقل/حداکثر یا یک ثبتکننده با پیکربندی مناسب استفاده کنید. برای گذراهای سریعتر از اسیلوسکوپ استفاده کنید. هرجا خطاهای مرجع زمین ممکن است اتصال کوتاه ایجاد کنند، روشهای اندازهگیری تفاضلی یا ایزوله را انتخاب کنید.
قرائت را تفسیر کنید، نه فقط عدد را
تشخیص درست، ولتاژ اندازهگیریشده را با رفتار مورد انتظار مدار مقایسه میکند. ولتاژ نامی در یک ترمینال بدون بار، توان قابلاستفاده را اثبات نمیکند. صفر ولت نیز ایمنی را اثبات نمیکند. نصف ولتاژ مورد انتظار میتواند ناشی از تقسیم ولتاژ، نشتی، مرجع شناور یا بارگذاری مولتیمتر باشد.
قویترین نتیجه از چند اندازهگیری سازگار به دست میآید: ولتاژ منبع، ولتاژ دو سر بار، افت ولتاژ در هادیها و کنتاکتها و رفتار مدار زیر بار. راهنمای علوم برق وزارت انرژی ایالات متحده، اطلاعات پایهای درباره نظریه AC، القاگرها، موتورها و ابزارهای آزمون ارائه میدهد.
بنابراین، آزمون خوب ولتاژ فرایندی استدلالی است. مرجع را مشخص کنید، وضعیت مدار را کنترل کنید، تستر را بررسی کنید، تحت بار مناسب اندازهگیری کنید و هر قرائت را به یک مسیر فیزیکی جریان مرتبط سازید.