Pomiary urządzeń i maszyn elektrycznych, dlaczego nie wolno ich bagatelizować?

Pomiary urządzeń i maszyn elektrycznych to bardzo ważne czynności dla ich prawidłowej pracy i eksploatacji. Dzięki nim możliwe jest szybkie zdiagnozowanie nieprawidłowości w maszynach lub urządzeniach oraz niedopuszczenie do poważniejszych zniszczeń przez nie usunięcie usterek. Dowiedz się jakie zagrożenia czyhają na ciebie i twoje sprzęty jeśli zaniedbasz ich regularne oględziny.

Jakich pomiarów dokonujemy i jakie jest ich znaczenie dla maszyn i urządzeń elektrycznych?

Jak wiadomo regularnie przeprowadzenia badania i pomiary są istotne dla poprawnej pracy wszystkich maszyn i urządzeń elektrycznych. Nie ulega wątpliwości, że badań i pomiarów urządzeń i maszyn elektrycznych należy dokonywać zawsze kiedy wprowadzamy zmiany w układach zasilających lub sterujących owych sprzętów oraz w przypadkach, gdy mamy uzasadnione podejrzenie, że wystąpiły uszkodzenia lub stan izolacji lub ochrony przeciwporażeniowej uległ pogorszeniu. Zanim jednak zagłębimy się w bardziej zaawansowane dziedziny metrologi elektrycznej należałoby odpowiedzieć sobie na pytanie "co to jest pomiar?" w znaczeniu elektrycznym i nie tylko.

Czym jest pomiar elektryczny?

Pomiarem nazwiemy wszystkie działania podejmowane celem fizycznego stwierdzenia oraz oceny ocenę stanu izolacji, napięcia znamionowego, ciągłości żył, pętli impedancji, rezystancji sieci i tak dalej, przez celowe oddziaływanie przyrządami pomiarowymi a następnie sprawdzenie organoleptyczne stanu technicznego badanego czy też mierzonego urządzenia lub sieci.

Jakie wyróżniamy rodzaje pomiarów?

Pomiary możemy klasyfikować i dzielić uwzględniając ich cel, metodę pomiarową. Ważnym elementem jest również zakres pomiarów czy też wielkości jakie będą badane podczas danego procesu. Podczas grupowania pomiarów nie powinno pomijać się także faktu, że istotne będą wartości jakie pragniemy zbadać dla przykładu do pomiaru rezystancji diody zenera użyjemy zupełnie innej metody niż do pomiaru rezystancji uzwojenia pierwotnego transformatora na dwadzieścia tysięcy volt.

Jeśli mówimy o czasie w którym pomiar będzie wykonywany dla okresu żywotności danego urządzenia możemy dokonać następującego podziału:

• Pomiary które wykonuje sie u producenta zaraz po wyprodukowaniu urządzenia elektrycznego.
• Pomiary dokonywane po montażu urządzenia elektrycznego, są to tak zwane pomiary odbiorcze.
• Pomiary wykonywane okresowo podczas eksploatacji urządzeń, takie dzięki którym dowiemy sie, jaki jest aktualny stan techniczny urządzeń pod względem niezawodności i bezpieczeństwa pracy oraz czy nie uległ on pogorszeniu w ostatnim czasie.

Jakie są cztery najważniejsze pomiary dla prawidłowego użytkowania urządzeń oraz bezpieczeństwa osób użytkujących?

Uwaga, pomiary wykonywane podczas eksploatacji urządzeń i maszyn elektrycznych są ważne nie tylko ze względu na utrzymanie właściwego trybu pracy sprzętów oraz ich produktywności. Mają one ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa samych maszyn i urządzeń a także ich żywotności. Jeśli nie przeprowadzasz regularnie wymaganych przez normy pomiarów i badań, zwiększasz także ryzyko narażenia na utratę życia i zdrowia przez osoby które używają danych maszyn i urządzeń. Oczywiście by wykonać tak skomplikowane czynności z zakresu metrologi elektrycznej, potrzebny ci jest specjalistyczny sprzęt mierniczy którego nie dostaniesz w sklepach budowlanych. Trudnością również zakupić będzie go przez zwykłego użytkownika maszyn i urządzeń elektrycznych ze względu na koszt wyżej wymienionych aparatur pomiarowych.

Nieocenioną pomocą w tym przypadku może być firma ARM Energia która dzięki niezawodnemu dzialaniu umacnia swoją pozycję na rynku. Wykwalifikowana kadra oraz wysokiej jakości sprzęt pozwalają na to, by pokusić się o stwierdzenie, iż jest to firma świadcząca wysokiej klasy usługi kontrolno-pomiarowe. Specjalizuje się ona w wykonywaniu pomiarów ochrony przeciwporażeniowej oraz wszelkich pomiarów eksploatacyjnych urządzeń do 110 kilo voltów w tym wyłączników, odgromników, przekładników, transformatorów itp.

Podstawowe pomiary które musisz przeprowadzać  w trosce o maszyny, urządzenia oraz ich użytkowników:

1. Próba ciągłości przewodów ochronnych

Ten pomiar jest bardzo ważny dla zachowania bezpieczeństwa w eksploatacji urządzenia ponieważ potwierdza brak przerwy w przewodach dzieki którym możliwe jest zastosowanie ochrony przeciw porażeniowej w maszynach urządzeniach oraz instalacjach. Według normy PN-IEC 60364-6-61 wymagane jest, aby próbę ciągłości przewodów przeprowadzać przy użyciu źródła zmiennego lub stałego o niskim napięciu od czterech do dwudziestu czterech voltów w stanie bez obciążenia lub na biegu jałowym i po obciążeniu prądem o wartości nie mniejszej niż dwieście miliamper. Prąd stosowany podczas próby powinien osiągnąć na tyle niewielką wartość, aby wykluczyć możliwość ryzyka powstania pożaru lub wybuchu.

Pomiar rezystancji przewodów ochronnych polega na dokonaniu pomiaru rezystancji  pomiędzy wszystkimi częściami przewodzącymi dostępnymi a najbliższym punktem w głównym przewodem wyrównawczym, przy czym musi on mieć zachowaną ciągłość z uziomem. Według wyżej wymienionej normy zmierzona rezystancja powinna spełniać następujący warunek:

Rezystancja powinna być równa lub większa ilorazowi spodziewanego napięcia dotykowego a prądowi zapewniającemu samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego. Pomiary ciągłości przewodów ochronnych a także przewodów wyrównawczych wykonujemy  pomiędzy złączem głównym przewodu ochronnego a częściami czynnymi które są ogólnie dostępne to znaczy takimi które można dotknąć bez wcześniejszego odpinania kłódek wchodzenia na drabinę czy przechodzenia w strefy odgrodzone oraz takich na których w warunkach normalnej pracy napięcie nie występuje, np.

• blachy,
• rama spawana,
• wymienne oprzyrządowania,
• zacisk na drzwiach szafy,
• rama spawana,
• profile aluminiowe.

2. Pomiar impedancji pętli zwarcia

Jest to drugi istotny pomiar z perspektywy troski o bezpieczeństwo użytkowania maszyn i urządzeń elektrycznych, ponieważ określa on skuteczność ochrony przeciwporażeniowej przy uszkodzeniu w układzie sieciowym typu TN, to znaczy sieci bezpośrednio połączonej do jednego punktu układu sieci z ziemią gdzie łączony z ziemią jest punkt neutralny instalacji a także bezpośrednio połączonej przez materiał dobrze przewodzący prąd elektryczny, z uziemionym punktem układu sieci, gdzie najczęściej jest on punktem neutralnym

Aby pomiar taki został uznany za udany jeśli spełnia określone w normach warunki takie jak:

• samoczynne wyłączenie w wymaganym czasie;
• wykonanie w sieci zasilającej i w instalacji wymaganych uziemień przewodu ochronnoneutralnego
• wykonanie wymaganych połączeń wyrównawczych

Należy również pamiętać, aby impedancją pętli zwarcia była równa lub mniejsza od ilorazu napięcia znamionowego stałego lub przemiennego (w odniesieniu do ziemi) a prądu który  powoduje samoczynne wyłączenie zasilania w czasie określonym w normach dla danego układu sieci

W maszynach pomiaru impedancji pętli zwarcia dokonuje sie na zasilaniu w szafie. Przy czym wyłącznik nadprądowy na zasilaniu ma największą wartość prądu wyłączającego bądź znamionowego, zatem jeżeli spełnimy warunek samoczynnego wyłączenia zasilania dla wyłącznika nadprądowego o największej wartości prądu znamionowego to każdy kolejny wyłącznik nadprądowy który nie będzie stosowany na większą wartość prądu od wyłącznika na zasilaniu również spełni ten warunek.

3. Pomiar sprawdzający prawidłowe działanie urządzeń ochronnych różnicowoprądowych

Jest to kolejny bardzo ważny pomiar ponieważ to od prawidłowej pracy aparatu różnicowoprądowego zależeć będzie czy w przypadku pojawienia się napięcia na przewodzących elementach konstrukcyjnych danego urządzenia bądź maszyny przy potencjalnym porażeniu osoby napięcie zostanie niemal natychmiastowo wyłączone. Czas takiego wyłączenia liczony jest w milisekundach jest to istotne ponieważ od długości oddziaływania napięcia a w konsekwencji wymuszenia prądowego na ciało ludzkie zależeć będzie szkoda wyrządzona w organizmie danej osoby

Urządzenie różnicowoprądowe jest najlepszym środkiem służącym do ochrony przeciwporażeniowej. Wyłącznik ochronny różnicowoprądowy porównuje wartość prądu który dopływa do niego oraz ten który powraca w od strony odbiornika co za tym idzie ma możliwość rozpoznania każdej powstałej w przypadku uszkodzenia różnicy pomiędzy tymi wartościami prądów w wyniku płynącego do ziemi prądu różnicowego. Nie będzie on w stanie przeciwdziałać wystąpieniu prądu różnicowego. Jednakże w takim wypadku gdzie wystąpi niebezpieczny dla ludzi, zwierząt lub dla materii nieożywionej prąd, wyłącznik będzie w stanie wyeliminować takie zagrożenie poprzez szybkie rozłączenie wszystkich biegunów. Wyłącznik ochronny różnicowoprądowy (RCD) zapobiega występowaniu niebezpiecznych napięć dotykowych na korpusach urządzeń I klasy ochronności. Gdy z powodu zwiększonej upływności, dotknięcia przewodu fazowego przez człowieka lub zwierzę lub zwarcia z ziemią,  różnica wartości wyżej wymienionych prądów przekroczy wartość prądu uszkodzeniowego to wyłącznik odłącza uszkodzoną część.

4. Pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej

Ostatnim pomiarem wielkiej wagi dla bezpieczeństwa maszyn urządzeń oraz ich użytkowników jest pomiar wartości rezystancji izolacji elektrycznej pomiar ten pomoże nam określić stan izolacji przewodów co ma znaczenie jeśli chcemy uniknąć porażenia poprzez kontakt z uszkodzoną instalacją oraz gołym przewodem. Pomiar ten zniweluje ryzyko przepięcia fazowego lub miedzy fazowego z przewodu roboczego na neutralny lub w przypadku instalacji trójfazowej przepięcia miedzyfazowego

Pomiar rezystancji izolacji ma zatem decydujący wpływ na bezpieczeństwo podczas eksploatacji oraz prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych. Izolacja zachowana w dobrym stanie gwarantuje również ochronę przed dotykiem bezpośrednim, czyli przed porażeniem prądem elektrycznym, szczególnie podczas pomiaru między żyłami roboczymi a przewodem ochronnym lub przewodem neutralnym a przewodem ochronnym. Natomiast badanie wartości rezystancji izolacji pomiędzy przewodem roboczym a przewodem neutralnym lub między dwoma przewodami roboczymi daję nam informację na temat ochrony przeciwpożarowej.

Pomiar rezystancji izolacji może być wykonany tylko jeśli dana instalacja, urządzenie lub maszyna jest odłączona od sieci zasilającej. Rezystancję izolacji powinno się mierzyć między parami przewodów czynnych to znaczy pomiędzy przewodami fazowymi lub neutralnym oraz pomiędzy każdym przewodem czynnym i ziemią. Przewody ochronne i ochronno-neutralne powinniśmy potraktować jako zerowy potencjał elektryczny, a przewód neutralny jako przewód czynny. Jeśli będziemy dokonywać pomiaru rezystancji izolacji kabli w obwodach z falownikami i prostownikami i przemiennikami częstotliwości, to przed badaniem kable należy rozłączyć od urządzenia lub maszyny energoelektronicznej.

Określone przepisy i normy określają jak należy przeprowadzić pomiar pomiędzy połączonymi wspólnie przewodem ochronnym a przewodami czynnymi. Jeśli dany wynik będzie budzić wątpliwości dane należy powtórzyć dla każdego z przewodów z osobna a następnie szukać uszkodzenia. Jeśli poddajemy badaniu przewody oświetleniowe to należy dokonać ich obwodzie z rozłączonym zabezpieczeniem, załączonym łączniku oraz rozłączonym punkcie oświetleniowym. Wartość rezystancji izolacji zależy od wielu czynników, są to między innymi:

• czystość powierzchni izolowanej,
• wartość napięcia przy jakim przeprowadzany jest pomiar,
• temperatura,
• wilgotności atmosfery,
• czas w jakim wykonywany jest pomiar pomiaru.

Co do zasady pomiary rezystancji izolacji wykonuje sie w temperaturze nie innej niż temperatura o wart 20 stopni Celsjusza.