Analizator mocy

Wiele usług można obiektywnie zmierzyć i ocenić na podstawie zmierzonych wartości. Na przykład, jeśli chodzi o wyniki sportowe, motto wyżej, szybciej, dalej ma zastosowanie w wielu dyscyplinach lekkiej atletyki. Urządzenia do pomiaru czasów i dystansów osiąganych na treningach i zawodach to w zasadzie także analizatory mocy. Jednak w wielu obszarach specyfikacje wydajności dotyczą energii, która jest udostępniana lub zużywana w jednostce czasu. Dla różnych form energii, takich jak energia cieplna, energia mechaniczna lub energia elektryczna, rejestrowane są różne zmienne w celu określenia mocy.

Moc mechaniczna wynika z pracy wykonanej w jednostce czasu: P = W / t
Moc cieplna wynika z ilości ciepła emitowanego w jednostce czasu: P = Q / t
Moc elektryczna wynika z prądu stałego jako iloczynu napięcia i prądu: P = U x I

Jednak różne wartości wyjściowe można określić i porównać w watach. Jeden wat odpowiada jednemu dżulowi na sekundę lub jednemu niutonometrowi na sekundę. Moc cieplna systemów grzewczych lub chłodzących jest ważna, aby móc wystarczająco ogrzać lub schłodzić określone media. Z drugiej strony, właściwości mechaniczne są często określane dla pojazdów lub maszyn, aby móc określić lub porównać ich przydatność do określonych obszarów zastosowania. Poniższe sekcje dotyczą w szczególności analizatorów mocy dla systemów i urządzeń elektrycznych.

Dzięki odpowiedniemu analizatorowi mocy dane dotyczące wydajności mocy elektrycznych i odbiorników mogą być rejestrowane do różnych celów. Niezależnie od tego, czy chodzi o prywatne gospodarstwa domowe, budynki użyteczności publicznej, szpitale czy zakłady przemysłowe, analizatory mocy umożliwiają sprawdzenie danych wydajnościowych od operatorów mocy i producentów urządzeń. Częste zastosowania obejmują również pomiary w celu określenia zużycia do celów rozliczeniowych lub optymalizacyjnych oraz pomiary w celu wyizolowania przyczyn usterek w systemach elektrycznych.

Moc czynna, moc bierna i moc pozorna
Podczas użycia analizatora mocy e celu określania mocy elektrycznej należy zwrócić uwagę, że w przypadku prądu przemiennego należy rozróżnić moc czynną, moc bierną i moc pozorną. Moc czynna P in to moc dostarczana przez dostawcę do punktu poboru i tam przetwarzana. Moc bierna Q wynika z przesunięcia fazowego między napięciem a prądem. Występuje w przypadku odbiorników indukcyjnych i pojemnościowych i oznacza, że część mocy nie może być wykorzystana przez konsumenta. Aby odróżnić moc czynną od mocy czynnej, wartości mocy biernej można określić w jednostce woltamper biernej (Var). Moc pozorna S składa się z mocy czynnej i mocy biernej. Można ją podać w woltamperach (VA), aby odróżnić ją od mocy czynnej i zawsze jest ona większa lub równa mocy czynnej. Podczas projektowania linii i komponentów należy wziąć pod uwagę moc pozorną. Do poprawnego przypisania wyznaczonych wartości mierzonych przydatne jest, jeśli analizator mocy/mocy podaje wartości mocy biernej w Var oraz wartości mocy pozornej w VA.

Pomiar mocy w napędach elektrycznych (Wykrywanie strat)
Specyfikacja mocy na tabliczce znamionowej maszyny opisuje wyjściową moc mechaniczną. Ze względu na nieuniknione straty, na przykład spowodowane tarciem, moc wyjściowa jest zawsze mniejsza niż energia elektryczna pobierana przez maszynę. Stosunek generowanej mocy mechanicznej do pobieranej mocy elektrycznej nazywany jest sprawnością. Jeśli nie ma mocy wyjściowej lub jest jej za mało, na przykład prędkość jest zbyt niska, ruch jest zbyt wolny lub natężenie przepływu jest zbyt małe, można użyć odpowiedniego analizatora mocy elektrycznej, aby określić, czy napięcie zasilania jest wystarczające. Z drugiej strony można zmierzyć, czy na połączeniach i liniach występują wymagane napięcia i prądy. Na podstawie wyników pomiarów możliwe jest wyjaśnienie lub wykluczenie przyczyn uszkodzeń elektrycznych. W trakcie monitorowania, za pomocą analizatora mocy stanu można wykorzystać regularne pomiary analizatorem mocy energii elektrycznej, aby jednoznacznie zidentyfikować odchylenia w poborze mocy maszyn. Wzrost zużycia energii przez maszynę jest wyraźną oznaką zmienionych warunków pracy, na przykład z powodu zużycia części maszyny, nieszczelności lub dodatkowych strat związanych z tarciem, i zawsze powinien być powodem do wyjaśnienia przyczyny.

Wymagania dotyczące analizatora mocy różnią się w zależności od zastosowania. Aby znaleźć najbardziej odpowiedni analizator mocy do zamierzonych celów, przed wyborem urządzenia należy odpowiedzieć sobie na następujące pytania:

- Czy analizator mocy powinien być instalowany stacjonarnie, czy używany do pomiarów mobilnych?
- Czy analizatorem mocy będziemy mierzyć tylko jedną fazę, czy kilka faz jednocześnie?
- Czy natężenie prądu naszym analizatorem mocy będziemy mierzyć bezpośrednio czy pośrednio?
- Czy analizatora mocy będziemy używać jako licznika energii elektrycznej?
- Jaka będzie częstotliwość użycia i pomiaru za pomocą naszego analizatora mocy?
- Czy nasz analizator mocy powinien mieć rejestrator danych?
- Jakie interfejsy danych powinien mieć analizator mocy?
- Czy wymagany jest wysoki stopień ochrony IP naszego analizatora mocy?
- Czy wymagany jest certyfikat kalibracji do zakupionego analizatora mocy?

Użycie mobilne lub stacjonarne
Do automatycznego sterowania Zakłady produkcyjne mogą zbierać dane dotyczące wydajności elektrycznej w ważnych punktach za pomocą stacjonarnego analizatora mocy i wykorzystywać je do sterowania. Stacjonarny analizator mocy jest zwykle instalowany w systemie na stałe i w sposób ciągły mierzy prąd oraz napięcie podczas pracy systemu. Ponieważ dane są przesyłane bezpośrednio przez interfejsy, urządzenia w miejscu pomiaru często nie mają wyświetlacza do wyświetlania wartości. Z kolei mobilne mierniki liniowe przeznaczone są do okazjonalnych pomiarów w różnych punktach i posiadają wyświetlacz oraz jednostkę sterującą, do której podłączone są przewody pomiarowe i cęgi prądowe.

Analizator mocy do pomiaru prądu stałego
Aby określić dane linii, analizator mocy musi mierzyć prąd i napięcie. Ponieważ bezpośredni pomiar napięcia odbywa się równolegle do odbiornika, odbiornik może nadal działać. Jednak podczas bezpośredniego pomiaru prądu analizator mocy musi być połączony szeregowo z obciążeniem i obwód musi być w tym celu przerwany. Pomiar prądu stałego jest przydatny, gdy przerwanie obwodu nie stanowi problemu lub stacjonarny analizator mocy jest zainstalowany na stałe w systemie. Dla użytkowników końcowych z wtyczką bezpieczeństwa lub wtyczką CEE dostępne są specjalne mierniki mocy z wtyczką i złączem, do którego można łatwo włożyć wtyczkę urządzenia końcowego użytkownika. W przeciwieństwie do pomiaru pośredniego, taki analizator mocy może mierzyć poszczególne linie bez konieczności przecinania kabla.

Analizator mocy z niepośrednim pomiarem prądu
Do niepośredniego pomiaru odpowiedni analizator mocy jest wyposażony w co najmniej jeden cęg prądowy lub cewkę Rogowskiego, która musi obejmować mierzoną linię elektryczną. Pomiar jest indukcyjny. Z zewnątrz różnią się cęgi prądowe i cewka Rogowskiego. Cęgi prądowe są sztywne i mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie prąd maszyny lub instalacji jest łatwo dostępny. Cęgi prądowe są często używane do pomiarów, gdy prądy, które analizator mocy ma mierzyć, są stosunkowo małe. Cęgi prądowe można zwykle stosować do maksymalnie 1200 A na fazę. Ze względu na sztywną konstrukcję cęgi prądowe są trudne do zastosowania w podrozdzielnicach i szafach sterowniczych. Zastosowano tu analizator mocy z elastycznymi cewkami Rogowskiego. Te pętle prądowe są idealne do pomiarów mocy, gdzie miejsce wymagane na cęgi prądowe jest niewystarczające. Ponadto cewki mogą być używane do znacznie wyższych prądów na fazę. W ten sposób cewki Rogowskiego mogą dokładnie określić do 10 000 A.

Pomiar niepośredni ma tę przewagę nad pomiarem bezpośrednim, że linia zasilająca nie musi być podłączona do analizatora mocy. Można to zatem przeprowadzić bez przerywania procesów produkcyjnych lub operacyjnych, ponieważ linie zasilające nie muszą być odłączane, a tym samym system nie musi być wyłączany. W analizatorze mocyowym nie jest też konieczne układanie kabla o dużym przekroju, aby móc mierzyć większe prądy. To często sprawia, że dla operatora bardziej praktyczne jest użycie analizatora mocy z pośrednim pomiarem prądu do pomiarów mobilnych.

Analizator mocy jako licznik energii elektrycznej do rejestrowania zużycia energii
Analizator mocy może być również używany jako licznik do rejestrowania dostarczonej energii elektrycznej. Liczniki stosowane w punkcie przesyłowym pomiędzy dostawcą energii a odbiorcą końcowym są jednocześnie licznikami energii. Do celów rozliczeniowych analizator mocy mnoży dostarczoną moc przez odpowiedni czas. Istnieją zarówno skalibrowane mierniki mocy, jak i modele, których nie można skalibrować do użytku jako liczniki. Przed zakupem urządzenia do pomiaru zużycia ważne jest, aby wyjaśnić, czy kalibrowalny analizator mocy jest wymagany do zamierzonego zastosowania.

Pomiar częstotliwości w analizatorze mocy
Prosty analizator mocy ma częstotliwość pomiarową około 1 herca. Taki analizator wydajności jest wystarczający, jeśli mają być rejestrowane tylko proste dane dotyczące wydajności. Jeśli na przykład prądy rozruchowe mają być prawidłowo rejestrowane, wymagany jest analizator mocy o znacznie wyższej częstotliwości pomiarowej. Ponieważ wysoki prąd rozruchowy podczas uruchamiania niektórych maszyn zwykle trwa tylko kilka milisekund, częstotliwość pomiarowa analizatora mocy używanego do tego celu powinna wynosić 128 Hz, aby móc rejestrować wartości szczytowe.

Interfejsy z analizatorem mocy
W wielu zastosowaniach korzystne jest, aby wartości rejestrowane i wyznaczane za pomocą analizatora mocy mogły być natychmiast lub później przesyłane do komputera lub innych urządzeń . Często stosowane są warianty urządzeń z interfejsami RS232 i USB. Z drugiej strony niektóre modele urządzeń posiadają interfejs Bluetooth, za pośrednictwem którego dane mogą być przesyłane bezpośrednio do mobilnych urządzeń końcowych bez użycia kabla. Analizator mocy z interfejsem Ethernet można zintegrować bezpośrednio z siecią lokalną. Połączenia można następnie nawiązać zdalnie w celu pobrania zmierzonych danych lub sterowania analizatorem mocy. Można to zrobić za pomocą bezpiecznego połączenia VPN.

Funkcja rejestratora danych w analizatorze wydajności
W przypadku niektórych analiz dane dotyczące wydajności muszą być rejestrowane w regularnych odstępach czasu przez dłuższy okres czasu. Wiele modeli analizatorów mocy oferuje w tym celu funkcję rejestratora danych, w której dane pomiarowe są rejestrowane w wybranym przedziale czasu i zapisywane z datą i godziną. Po ustawieniu parametrów i podłączeniu przewodów pomiarowych analizator mocy pracuje samodzielnie. Po zakończeniu pomiaru zarejestrowane dane można przesłać do komputera i poddać analizie. Na przykład dane zarejestrowane przez analizator mocy mogą być wykorzystane do określenia, czy pobór mocy lub pobór mocy podlega znacznym wahaniom i czy jest szczególnie wysoki w określonych porach.

Certyfikat ISO dla analizatora mocy
Regularna kalibracja zgodnie z ISO lub DAkkS może udowodnić, że analizator mocy spełnia określone specyfikacje dotyczące dokładności. Na życzenie nowe urządzenia mogą być dostarczone bezpośrednio z aktualnym świadectwem wzorcowania wydawanym użytkownikowi. Jeśli ponowna kalibracja nie jest możliwa w firmie użytkownika lub specyfikacje zapewnienia jakości wymagają kalibracji zewnętrznej, analizator mocy należy wysłać do odpowiedniego laboratorium kalibracyjnego.

Analizator wydajności do tworzenia audytu energetycznego
DIN EN ISO 50001 / DIN EN 16247-1 ISO 50001 to międzynarodowy standard zarządzania energią. Co roku sporządzane są nowe prognozy przyszłego zużycia energii. Oczywiście przewiduje się wzrost zużycia energii. Oszczędzanie energii jest w rzeczywistości bardzo proste. Na przykład, jeśli pomyślisz o tym, co tak naprawdę jest niepotrzebnym zużyciem energii w Twoim prywatnym środowisku, możesz szybko dostrzec potencjalne oszczędności.

Pomyślmy o nieco większej skali, na przykład w obszarze ​przemysł, handel lub organizacje, dzięki czemu szybko dochodzimy do znacznie większego potencjału oszczędzania energii. Oczywiście firmy mogą być certyfikowane na przykład zgodnie z normą ISO 50001 lub mogą traktować tę normę tylko jako materiał do przemyśleń w celu poprawy swojej ekonomii. Bo wiadomo, że ten, kto oszczędza energię, może od razu osiągnąć pozytywny sukces finansowy.

A tam, gdzie w grę wchodzą pieniądze, wszyscy zwracają uwagę, czy pieniądze są prawdziwym motorem innowacji lub jak w przypadku w tym temacie impuls do sprawdzania odbiorników elektrycznych podczas pracy za pomocą analizatora mocy. Oczywiście każdy może łatwo zsumować zużycie energii elektrycznej z tabliczek znamionowych, ale to zwykle nie wystarcza. Na przykład, jeśli chcesz zaoszczędzić energię na pracujących maszynach i systemach lub jeśli chcesz obniżyć koszty klimatyzacji i chłodzenia w swoim hotelu, musisz użyć analizatora mocy. Czy masz wyspecjalizowaną kadrę, która potrafi samodzielnie mierzyć, oceniać i analizować dane – dobrze. Możesz jednak również zatrudnić konsultanta ds. energii, który jako usługodawca zajmie się Twoim problemem.

Analizator mocy, niezależnie od tego, czy mierzy prąd jedno- czy trójfazowy, jest wyposażony w odpowiednią ocenę oprogramowania i można go opisać jako mały system zarządzania energią. Zgodnie z normą DIN ISO 16247-1 firma może przeprowadzić wstępny audyt energetyczny jako wstęp do redukcji zużycia energii. Może to być przeprowadzone na przykład przez TÜV, przez konsultanta ds. energii certyfikowanego przez TÜV. Ten ekspert zawsze używa analizatora wydajności do zbierania danych. Zasadniczo audyt energetyczny jest częścią normy ISO 50001. Ta pierwsza część tworzy podstawę do analizy energetycznej odbiorców.

PCE Instruments zapewnia odpowiedni analizator mocy do każdego zastosowania. Ty też możesz zacząć już dziś, aby zidentyfikować duży potencjał oszczędności i użyj takiego analizatora wydajności lub zatrudnij zewnętrznego konsultanta energetycznego do przygotowania pierwszego etapu ISO 50001, audytu energetycznego.