Многофункциональные измерительные приборы

2021-06-24 Промышленное  Комментариев нет

Многофункциональные измерительные приборы, они же мультиметры, анализаторы качества электроэнергии, цифровые измерители мощности, в настоящее время нашли широкое применение в системах контроля, управления электроэнергией, придя на смену аналоговым измерительным приборам — вольтметрам, амперметрам, ваттметрам. Благодаря этим приборам можно  получить полную информацию по всем основным параметрам электроэнергии, а также провести анализ состояния сетей.

Многофункциональные измерительные приборы

Данные устройства применяются для измерения параметров в двух, трех или четырехпроводных сетях с симметричной и несимметричной нагрузкой, с системами заземления TN и TT. Результаты измерений отображаются на дисплее, с возможностью сохранения полученных данных и передачи их на другое устройство, или на верхний уровень по интерфейсу RS-485, Profibus, либо Ethernet.

Из основных измеряемых прибором параметров сети можно выделить следующие:

  • Фазное и линейное напряжение, ток, частота.
  • Полная мощность по каждой фазе, активная и реактивная мощности по каждой фазе, общие полная, активная и реактивная мощности.
  • Коэффициенты мощности и амплитуды.
  • Активная и реактивная энергии.
  • Суммарный коэффициент гармонических искажений.
  • Пиковые значение напряжения.

И еще ряд других параметров.

Кроме того, устройства имеют встроенные многофункциональные цифровые входы и выходы, которые могут использоваться как импульсные. Это позволяет обеспечить сбор данных от подключенных датчиков сигналов, индикацию рабочего состояния прибора, осуществлять подсчет импульсов от счетчиков активной и реактивной энергии, а также выводить количество импульсов, пропорционально измеренной энергии.

Монтаж и подключение устройства

Анализаторы встречаются в двух различных исполнениях, соответственно и монтаж устройств в щитовом оборудовании будет осуществляться двумя разными способами.

Первый способ — это установка на стандартную DIN рейку внутри корпуса щита, второй способ — установка на дверь щита. Для этого необходимо пробить отверстие по размерам, затем установить прибор в это отверстие и закрепить фиксирующими зажимами.

Монтаж устройства на дверь

С точки зрения монтажа, установка на DIN рейку более простой и удобный способ, но при этом для доступа к устройству придется каждый раз открывать дверь щита, а если прибор уже установлен на двери, ничего не мешает доступу, поэтому такой вариант применяется чаще.

Подключение устройства

Подключение мультиметра рассмотрим на примере прибора Legrand EMDX3. Для подключения, на тыльной стороне прибора имеются винтовые клеммы.

Подключение анализатора качества электроэнергии

Питание устройства осуществляется в диапазоне от 80-265 V AC или 100-300 V DC на клеммы Aux.

I1,I2,I3 — токовые клеммы, на каждой паре зажимов имеется маркировка S1 и S2, указывающая направление протекания тока. Вход (ток, направленный от потребителя) должен быть подключен к зажиму S1, а выход – к зажиму S2. Для корректного измерения необходимо соблюдать правильную полярность.

V1,V2,V3 — клеммы напряжения, N — нейтраль.

Клеммы, обозначенные как +, — , SG — интерфейс RS-485, T1,T2 — цифровой выход прибора.

Подключение приборов других производителей может несколько отличаться, ниже на фото, как пример, мультиметр EKF SME.

EKF SME

В данном случае, к клеммам 4,6,8, подключены вторичные цепи от трансформаторов тока. К клеммам 5,7,9, подключен PE проводник. Клеммы 11,12,13 являются входными клеммами напряжения, 14 — нейтраль. Питание устройства подключается на клеммы 1,2.

Далее приведу основные схемы подключения, использующиеся на практике.

1. 1 фаза + 1 трансформатор тока.

Схема подключения однофазная

2. 3 фазы + 3 трансформатора тока, четырехпроводная, без нейтрали.

Схема подключения трехфазная

3. 3 фазы + 3 трансформатора тока, шестипроводная, без нейтрали.

Схема подключения трехфазная

4. 3 фазы + 3 трансформатора тока, четырехпроводная, с нейтральным проводником.

3 фазы + 3 трансформатора тока, четырехпроводная, с нейтральным проводником.

5. 3 фазы + 3 трансформатора тока, шестипроводная, с нейтральным проводником.

Схема подключения трехфазная

Кроме того, могут использоваться схемы с 2 трансформаторами тока, с трансформаторами тока и трансформаторами напряжения. Но последние две приведенные схемы являются, пожалуй, наиболее распространенными.

При выборе трансформаторов тока надо учитывать, что обычная нагрузка его первичной обмотки должна составлять примерно от 40 до 80 % шкалы измерения. Если трансформатор тока имеет большой номинальный ток первичной обмотки, а нагрузка составляет менее 10 % от его номинала, то точность измерений будет очень низкой. С другой стороны, если выбрать трансформатор тока с небольшим номинальным током первичной обмотки, то при повышении нагрузки могут перегореть и сам ТТ, и измерительный прибор.

При подключении мультиметра необходимо соблюдать ряд условий:

  1. Напряжение на входе не должно превышать номинальное значение.
  2. Для корректных измерений необходимо соблюдать прямое чередование фаз.
  3. В случае использования трансформаторов тока, при отключении устройства необходимо закоротить вторичные цепи трансформаторов.

Кстати, если при подключении перепутаны концы вторичной обмотки трансформаторов тока, то мультиметр будет показывать значения тока, мощности, со знаком — .

Неправильное подключение измерителя мощности

Также обращу внимание на то, что для защиты устройства должны использоваться предохранители, либо автоматические выключатели.

С подключением вроде все выяснили, теперь перейдем к настройкам прибора.

Настройка прибора

Прежде, чем перейти к описанию настроек, приведу таблицу значения символов, которым сопоставлены те или иные параметры.

1n1E Однофазная сеть Addr Адрес прибора
3n3E Трехфазная 4-х проводная сеть, 3 трансформатора тока bAUd Скорость коммуникационного соединения
3-3E Трехфазная 3-х проводная сеть, 3 трансформатора тока PAr Бит четности
3-2E Трехфазная 3-х проводная сеть, 2 трансформатора тока nonE Без паритета четности
3n1E Трехфазная 4-х проводная сеть, 1 трансформатор тока EVEn Контроль четности
? Средние значения odd Контроль нечетности
? Максимальные значения out Тип цифрового выхода
bASE Curr Номинальный ток вторичной обмоткитрансформаторы тока PULS tyPE Назначение импульсного выхода
bLit Подсветка дисплея EACt Активная энергия
Ct Коэффициент трансформации для трансформаторов тока ErEA Реактивная энергия
EACt POS Положительная активная энергия PULS VAL Значение импульсов
ErEA POS Положительная реактивная энергия PULS dUr Направление импульсов
EACt neg Отрицательная активная энергия ALrM tyPE Тип ошибки
ErEA neg Отрицательная реактивная энергия ALrM MEAS Назначение тревожных сигналов
MAS Максимальное значение / сигнал тревоги по верхнему порогу FrEq Частота
Min Минимальное значение / сигнал тревоги по нижнему порогу ACt Активная мощность
PASS Пароль rEat Реактивная мощность
PF Коэффициент мощности hYSt Гистерезис
rES Сброс t On Время задержки срабатывания
rUn hoUr Счетчик моточасов в зависимости от мощности или напряжение t OFF Время задержки восстановления
SyS Тип сети rMtb Контроль состояния реле через RS485
THD A Коэффициент гармонических искажений тока Ut Коэффициент трансформации для трансформаторов напряжения
THD V Коэффициент гармонических искажений напряжения C485 Интерфейс связи

Перед вводом устройства в эксплуатацию, его необходимо предварительно сконфигурировать, то есть указать тип присоединения, первичное и вторичное напряжение при измерении через трансформаторы напряжения, первичный и вторичный ток, коэффициент трансформации.

Для этого на лицевой панели имеется четыре кнопки, которые используются для настройки и просмотра параметров. Также на лицевой панели расположен дисплей для отображения измеряемых величин, с тремя строками по 4 символа и автоматическим выбором диапазона отображения. Расположенная справа от дисплея шкала показывает величину текущего значения в процентах от выбранной полной шкалы.

Настройки цифрового измерителя мощности

По отдельности каждая кнопка отвечает только за отображение измеряемых параметров электроэнергии. Кнопка со стрелкой влево отображает текущее напряжение, стрелка вверх — текущее значение тока, стрелка вниз — значение полной, активной и реактивной мощности и последняя кнопка быстрого доступа, с изображением стрелки возврат, отвечает за отображение коэффициента мощности, частоты, энергии.

Для перехода в режим программирования необходимо нажать комбинацию клавиш со стрелками вверх и вниз. После этого отобразится экран ввода пароля (по умолчанию =1000).

Legrand EMDX3

Чтобы ввести пароль, кнопками вверх-вниз выбираем необходимую комбинацию и подтверждаем выбор кнопкой быстрого доступа. Для выхода из режима программирования необходимо еще раз нажать клавиши вверх+вниз.

После того, как перешли в режим программирования, можно уже задать необходимые настройки.

Помимо обязательных, необходимых для корректного отображения значений, таких как определение типа присоединения, задание коэффициента трансформации и т.д.,можно также задать степень подсветки экрана в процентном соотношении, время интеграции тока, напряжения, настроить счетчик наработанных часов, установить пользовательскую страницу, которая будет отображаться по умолчанию при включении прибора, настроить параметры связи и еще целый ряд других настроек. Правда, язык отображения измеряемых значений выбрать не получится, у данной модели он только один.

Для примера, настроим тип сети. Для этого в режиме программирования, выбираем параметр SyS, перелистывая экраны кнопкой быстрого доступа. Теперь кнопками вверх-вниз выбираем необходимый тип присоединения, в данном случае 3n3E, то есть трехфазная четырехпроводная сеть, с тремя трансформаторами тока.

Настройка многофункционального измерительного прибора

Теперь установим номинальный ток вторичной обмотки трансформаторов тока. При помощи кнопки быстрого доступа находим параметр bASE Curr. И также кнопками вверх-вниз выбираем из списка необходимое значение, обычно это 5А.

Настройка многофункционального измерительного прибора

Более подробно о настройках можно узнать из документации на мультиметр, правда на русском языке мне не встречалась.

Коммуникация

Данная модель Legrand EMDX3 имеет стандартный интерфейс RS-485 и в качестве протокола использует Modbus-RTU.

Физическое подключение устройств по RS-485 стандартно.

К одной шине могут быть присоединены до 32 устройств. Для соединения используйте экранированную витую пару. Общее расстояние для устройств не должно превышать 1200 м. Для уменьшения отражения сигнала в сети используйте оконечный резистор, сопротивление которого должно соответствовать импедансу кабеля RS-485, составляющему обычно 120 Ом.

Для конфигурации сети необходимо войти в режим программирования и настроить параметры связи прибора — адрес, скорость передачи, четность, интерфейс связи.

Формат данных представлен в следующем виде:

Legrand EMDX3

Адрес — Адрес ведомого устройства, диапазон — 1-247

Код функции — Команда, которую должно выполнить устройство. Устройство поддерживает коды функций:

  • 3 (0×03 HEX) — Чтение значений нескольких регистров хранения
  • 6 (0×06 HEX) — Запись одного регистра хранения
  • 16 (0×10 HEX) — Запись нескольких регистров хранения

Данные — Содержат необходимую информацию для выполнения заданной функции или значения данных, передаваемые ведомым устройством в ответ на запрос ведущего.

CRC16 — Код проверки ошибки. Осуществляется проверка целостности данных пакетов. Принимающее устройство пересчитывает значение CRC и сравнивает со значением в коде CRC, если эти два значения не равны, CRC выдает ошибку.

Для работы с данными необходима таблица регистров устройства, в которой указываются описание параметров прибора, адреса регистров, по которым идет обращение к запрашиваемым параметрам, код функции, количество регистров, тип данных.

Таблица регистров Legrand EMDX3

Подробнее о работе протокола Modbus, его структуре вы можете узнать из статьи Протокол Modbus, здесь я не буду заострять на этом внимание.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Яндекс

Комментарии

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>