Мрежови анализатори

• Мрежовите анализатори са комплексни и многофункционални измервателни инструменти с широко приложение в съвременната промишленост
  
  
• Те отчитат стойностите на различни ключови параметри във връзка с енергийната ефективност и енергопотреблението на електрически и електронни уреди, устройства и системи
  
  
• Мрежовите анализатори се подразделят основно по своя клас на точност при измерване

Съвременната индустрия до голяма степен зависи от използването на силно енергоемко и енергозависимо оборудване. Поддържането на промишлените машини и агрегати с електрозахранване в режим на работа с максимална ефективност е непрекъсната задача на техниците и мениджърите в модерните заводи и съоръжения.

Качеството на захранването изпълнява критична роля за постигането и задържането на оптимална производителност, но за съжаление е фактор, който често се пренебрегва при рутинна поддръжка или отстраняване на проблеми.
Мрежовите анализатори (Power Quality Analyzers, PQA) са комплексни и многофункционални измервателни уреди с широко приложение в съвременната промишленост.

Те отчитат стойностите на различни ключови параметри във връзка с енергийната ефективност и енергопотреблението на електрически и електронни уреди, устройства и системи в редица индустриални приложения. Могат да бъдат използвани за изпитване на силова електроника, захранвания, двигатели и задвижвания, инвертори, осветителни инсталации и други типове оборудване.

Функции и възможности

В резултат от лошо качество на захранването се наблюдават много по-високи разходи за енергия при тези системи вследствие на неизбежната свръхконсумация, като не са за пренебрегване и щетите, които понасят всяка машина или устройство като последици. Така ниското качество на електроенергията влияе крайно негативно и на разходите за поддръжка и ремонт, тъй като оборудването търпи много по-чести повреди и аварии.

За да предотвратят тези нежелани ефекти и да са в синхрон с мащабните мерки на национално и глобално ниво за повишаване на енергийната ефективност, намаляване на въглеродния отпечатък и оптимизиране на разходите си, предприятията в енергоемките отрасли на българската и европейската икономика все по-често инвестират в мрежови измерватели, които стриктно проследяват и отчитат количествените и качествените показатели на генерираната и консумираната енергия.

Мрежовите анализатори се подразделят основно по своя клас на точност при измерване. В тази област у нас и в Европа е необходимо да бъдат взети предвид изискванията на два ключови стандарта – БДС EN 50160 “Характеристики на напрежението на електрическата енергия, доставяна от обществените разпределителни електрически системи” и БДС EN IEC 61000-2-4 “Електромагнитна съвместимост (ЕМС). Част 2-4: Околна среда. Нива на съвместимост в промишлени предприятия за нискочестотни кондуктивни смущения”. Последният (в частта си БДС EN IEC 61000-4-30 “Електромагнитна съвместимост (EMC) - Част 4-30: Техники за изпитване и измерване – Тест на методите за измерване на качеството на захранването”) касае отделните класове мрежови измерватели и по-специално устройствата от висок клас А, които са най-търсени и използвани в съвременната практика. Те намират приложение в различни системи за анализ и управление на потреблението на електрическа енергия, мониторинг и контрол на захранването, както и на натоварването на отделни машини, генератори, платформи за управление на двигатели, разпределителни табла, мониторинг на хармоници и др.

Мултифункционалните мрежови анализатори от най-ново поколение на пазара гарантират прецизно измерване на всички ключови електрически параметри на съответната система. В промишлеността се използват трифазни мрежови измерватели, които отчитат характеристики като мощност, напрежение, ток, фактор на мощността, хармонично изкривяване (общо и на ниво отделна машина или система), околна температура, работни часове и др. На пазара се предлагат най-общо два типа анализатори според монтажните изисквания – за панелен монтаж и за DIN шина.

Принцип на работа и съображения при избора

Посредством мониторинг на параметрите на тока анализаторът може да измерва качеството на електроенергията и систематично да изчислява и визуализира ключови стойности във връзка с мощността и захранването, което дава цялостна картина за това как работи дадена промишлена машина или система.

Сред голямото разнообразие на модели на пазара на мрежови измерватели е важно да се избере решение, което стриктно отговаря на съответната електрическа система по отношение на дизайна и изискванията за поддръжка. Някои ключови фактори, които е необходимо да бъдат взети предвид при селекцията на модел, са типът на системата (едно- или трифазна), общата мощност, наличието на свързан ВЕИ източник (например соларен панел), съвместимостта с конкретни стандарти и др.

Важно е да се прецени дали устройството и потребителят се нуждаят от съвременни възможности за свързаност, комуникация и регистриране на данни, какви параметри е необходимо да бъдат отчитани и какви събития – проследявани (спадове и пикове, трептения, хармоници, преходни процеси и др.), изискват ли се други изчисления (като пиков фактор, ефективност на инвертори и т. н.), приложим ли е монтаж на панел или е необходимо монтиране към DIN шина и др. При избора на устройство и определяне на допустимия бюджет е добре да се обърне внимание и на очакваните ползи в дългосрочен план по отношение на редуцирането на загубите на енергия, повишаването на енергийната ефективност и намаляването на разходите.

Усъвършенстван анализ на захранването

Съвременните мрежови анализатори в качеството си на мултифункционални измерватели осигуряват много по-голяма добавена стойност по отношение на мониторинга на захранването от опростените средства за отчитане на стойностите на ключовите параметри. Освен количествен, те осъществяват и разширен качествен анализ на енергийната система, като в редица приложения се използват за проследяване на различни характеристики на механичната енергия като скорост и въртящ момент. Тези променливи често са критични фактори при провеждане на различни тестови и изпитвателни мероприятия, като мониторингът им е препоръчителен и в редица производствени приложения.

Комплексните измервания осигуряват надеждна информация за работата и производителността на електромеханичните системи в индустрията. Сред допълнителните изчисления и аналитични методи, които често се прилагат посредством мрежови анализатори в съвременната промишленост, са: т. нар картографиране на ефективността, метод на бързо преобразуване на Фурие (FFT), изчисляване на фундаментална мощност и средноквадратични (RMS) стойности, полярни диаграми и симетрични компоненти, както и пространствени вектори и DQ-токове (техника за векторно управление на трифазни променливи токове).

Мрежовите анализатори са инструменти за прецизно измерване и мониторинг, които са с нарастваща важност в производството, електронната индустрия и електротехниката. Посредством отчитането на стойностите на редица ключови параметри на промишлените системи във връзка с генерирането и консумацията им на електрическа енергия при честоти от 50 – 60 Hz до килохерцовия диапазон тези решения гарантират изправната и енергийноефективна работа както на малки уреди и устройства, така и на мащабни машини, агрегати и съоръжения. Мрежови анализатори от ново поколение могат да бъдат открити в каталозите на всички водещи глобални производители на контролно-измервателно оборудване за индустрията в отговор на нарастващите потребности на предприятията да проследяват и намаляват потреблението си на електроенергия.

Съвременни технологии за мониторинг

Макар този продуктов сегмент от години да е доминиран от различни типове измервателни инструменти със сходни функции (мултимери, осцилоскопи, многофункционални измервателни уреди – DMM, анализатори на смущения, спектроанализатори, анализатори на хармоници и др.), мрежовите анализатори намират устойчива пазарна ниша благодарение на своята мултифункционалност при мониторинга на качеството на захранването и тестването на широка гама устройства, които произвеждат, преобразуват или консумират електрическа енергия. В редица приложения тези системи успяват най-пълноценно да отговорят на комплексните изисквания на електроинженерите за единно измервателно решение с максимално разширени функционални възможности.

Ключово предимство на съвременните мултифункционални мрежови измерватели са възможностите за събиране, регистриране и съхранение, обработка и анализ на множество различни типове данни. За целта някои модели разполагат с голяма вътрешна памет за съхранение или функции за бърз трансфер на информация към външни носители и компютърни устройства чрез USB или Ethernet връзка. Някои модели са предназначени за измервания на системи с висока мощност и са оборудвани със специални сензори.

Мрежовите анализатори често се използват за дългосрочен мониторинг на индустриално оборудване при променливи условия на околната и работната среда, а нерядко и в агресивни условия. За тази цел е необходимо да се избират системи в специално промишлено изпълнение с висок клас на защита срещу навлизане на влага, прах и замърсители в корпуса на устройството. Изключително полезни в подобни сценарии са функциите за дистанционно управление и автоматизирано снемане на данни от мрежовите измерватели, които позволяват на базовото компютърно устройство за мониторинг и контрол и на инженерния екип, ангажиран със задачите във връзка с анализа, да се намират в отдалечена локация, практически във всяка точка на света. Подобни възможности са особено ценни при провеждане на тестове за температурна и вибрационна устойчивост на индустриално оборудване – условия, които традиционно са неблагоприятни за персонала.