Kontrola pól elektromagnetycznych

Drastyczny wzrost zastosowania energoelektroniki w połączeniu z komputerami i wynikające z tego tytułu zakłócenia, a także bezpieczeństwo i ochrona pracy w całym przemyśle czynią pomiar elektrycznych i magnetycznych pól zakłócających obligatoryjną czynnością dla każdego kto pracuje z prądem elektrycznym.

W skutek masowego zastosowania energoelektroniki w połączeniu z wysoce kompleksowymi systemami komputerowymi możliwe stało się rozwiązanie wielu problemów związanych z automatyzacją. Wraz ze wzrastającym osieciowaniem powstaje jednakże ryzyko wzajemnego oddziaływania poszczególnych komponentów. Zakłócenie powstaje często nie bezpośrednio poprzez sieć przewodów, lecz jest przenoszone poprzez pola elektryczne oraz magnetyczne i przyprawia osoby odpowiedzialne za bezpieczeństwo eksploatacji i pracowników o ból głowy.

Nie wyszukujmy zakłóceń bez urządzeń do pól elektromagnetycznych

Przy zastosowaniu konwencjonalnych środków pomiarowych trudno jest wykryć jakikolwiek związek pomiędzy poszczególnymi zaburzeniami. Tutaj pomoże nam technika pomiaru pól elektromagnetycznych. Dzięki pomiarowi emisji zakłóceń poszczególnych komponentów oraz dokładnej analizie widma lub – w przypadku sporadycznie występujących zmiennych wartości szczytowych prądu – zapisowi za pomocą rejestratora długoterminowego łatwiej jest wykryć zakłócenia, których dotychczas nie udawało się zlokalizować.

Wymagania odnośnie urządzeń pomiarowych są bardzo wysokie. Konieczny jest jednoczesny pomiar pól elektrycznych i magnetycznych, ponieważ obydwa rodzaje pól zmieniają się niezależnie i nieprzewidywalnie od siebie oraz mogą powodować dalsze zakłócenia. Pojedynczy pomiar obydwu rodzajów pól wykonywany w różnym czasie nie pozwala na równoczesną analizę, nie daje pożądanego wyniku.

Ponieważ pochodzenie i tym samym także kierunek źródła zakłóceń nie są znane, dalszym, istotnym punktem jest trójwymiarowa, tzn. niezależna od kierunku rejestracja pól. Dzięki temu osoba dokonująca pomiaru może się skoncentrować na analizie wyników oraz usuwaniu zakłóceń. Zakłócenia nadchodzą także często naprzemiennie z różnych kierunków i pochodzą zarówno z pól elektrycznych, jak i magnetycznych. W przypadku jednowymiarowych urządzeń pomiarowych najwyższą wartość ustala się, przekręcając czujnik we wszystkie strony. Jeżeli pominiemy przy tym jakiś kierunek, to zmierzona wartość będzie błędna! Błędy pomiarowe są w takim wypadku nieuniknione, a pomiary pochłaniają o wiele więcej czasu.

Szeroki zakres częstotliwości dla szerokiej gamy zastosowań

Stosowanie wydajnej i energooszczędnej energoelektroniki, która pracuje aktualnie z częstotliwością do ok. 400kHz, skutkuje koniecznością stosowania urządzeń pomiarowych o odpowiednio szerokim paśmie przenoszenia. Z drugiej strony również pola o niższych częstotliwościach, jak np. 16,7Hz w instalacji trakcyjnej niemieckich kolei, mogą już od wartości 500nT powodować migotanie obrazu na ekranach monitorów biurowych. Jeżeli dodamy do tego sieć wodociągów i gazociągów, które dla prądu trakcyjnego tworzą niskoimpedancyjną ścieżkę „alternatywną” dla właściwego przewodu, to w pobliżu tych rur powstaną często znaczące natężenia pól, chociaż tory są oddalone od nich o kilkaset metrów. Ale nawet pola zasilania 50Hz z ich wyższymi harmonicznymi, które wydają się nieszkodliwe, prowadzą niekiedy w przypadku wyższych natężeń pola do znacznych zakłóceń. To, że urządzenia pomiarowe mogą przetwarzać zarówno te najmniejsze, jak i bardzo duże natężenia pól, jest oczywistą korzyścią dla każdego pomiarowca.

Przykładowe urządzenie pomiarowe; miernik ESM 100.

Fot.: Przykładowe urządzenie pomiarowe; miernik ESM 100.

Pomiary są obecnie nieodzowne także w zakresie bhp (kompatybilność elektromagnetyczna dot. środowiska). Uchwalono już stosowne rozporządzenie dot. ludności, a nowe rozporządzenie dot. bhp pojawi się jeszcze w tym roku. Odnośnie techniki pomiarowej obowiązują tutaj te same rozważania co w przypadku klasycznej kompatybilności elektromagnetycznej dot. urządzeń. Dużą zaletą okazał się w praktyce pomiar za pomocą zapisu długotrwałego. Po pierwsze do rejestracji chwilowych zmian natężenia pochodzących z zewnątrz, jak na przykład podczas przejazdu taboru kolejowego, po drugie do sprawdzania wartości granicznych w szerszym zakresie czasu. Bardzo korzystne jest, jeżeli dane urządzenie pomiarowe posiada tę funkcję (np. miernik ESM 100). Funkcja ta pozwala oczywiście na udokumentowanie każdego wyniku pomiaru. Jeżeli urządzenie pomiarowe posiada aktualne świadectwo wzorcowania, to mamy solidne wyniki pomiarowe, które można użyć do podjęcia działań zaradczych.

Autor : Szymon Stępa Astat Sp. z o.o.

Fot.: Astat Sp. z o.o.