Diagnostyka urządzeń elektrycznych

DeltaTech, testery diagnostyczne © YouTube/DeltaTech Electronics

Udostępnij:

Mierniki i testery cyfrowe używane w diagnostyce urządzeń elektrycznych zwane są testerami bezpieczeństwa urządzeń lub testerami PAT. Z wyglądu przypominają powszechnie znane multimetry, stosowane do mierzenia parametrów instalacji elektrycznych i wykorzystywane przez większość elektryków. Choć mają podobne przeznaczenie, używa się ich w nieco innym obszarze.

Nazwa testerów PAT pochodzi od angielskiej nazwy „Portable Appliance Tester”. Ich początki sięgają lat 70. ubiegłego wieku, kiedy to rozwój półprzewodników umożliwił produkcję elektroniki i coraz mniejszych układów cyfrowych, integrowanych w ramach jednego urządzenia. Powszechnie stosowano już analogowe lub pierwsze cyfrowe mierniki konkretnych parametrów elektrycznych – napięcia, natężenia czy rezystancji – jednak wielofunkcyjne przyrządy pomiarowe, nazwane multimetrami, zaczęły się gwałtownie rozwijać w kolejnych dekadach. Dziś testery PAT są bardzo szybkie, mają bardzo wiele funkcji, mierzą i badają liczne parametry jednocześnie, są programowalne i komunikują się poprzez najpopularniejsze protokoły, zarówno z komputerami stacjonarnymi, jak i mobilnymi urządzeniami wyposażonymi w dedykowane aplikacje.

W testerach PAT – podobnie jak w klasycznych multimetrach cyfrowych – zmierzony sygnał analogowy jest przetwarzany przez przetwornik A/C na sygnał cyfrowy, który podlega dalszemu przetwarzaniu w cyfrowych układach, tak by na koniec jego zmierzona wartość została pokazana na wyświetlaczu i zarazem zapisana w pamięci urządzenia lub od razu wysłana przewodowo (USB) bądź bezprzewodowo (Bluetooth) do komputera.


Nieskomplikowana konstrukcja
Od strony mechanicznej konstrukcja testerów PAT jest niezbyt skomplikowana – opiera się na powszechnie dostępnych elementach elektronicznych. Najważniejszym z nich jest wspomniany przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C), który z reguły opiera się na podwójnym całkowaniu. Rzadziej spotyka się przetworniki typu Sigma-Delta, cechujące się próbkowaniem nadmiarowym (z większą niż to jest wymagane częstotliwością) i składające się z modulatora oraz filtru cyfrowego.

Drugim najistotniejszym podzespołem testerów PAT jest układ sterowania, który nadrzędnie zarządza procesem pomiaru, co oznacza, że automatycznie dobiera zakres, następnie wyzwala cykl pomiarowy, a na koniec zapisuje wyniki w pamięci i jednocześnie prezentuje na wyświetlaczu – coraz częściej wykonanym w technologii LCD/IPS. Warto też wspomnieć o interfejsach komunikacyjnych, które na stałe weszły do konstrukcji wszelkich testerów i multimetrów, czyli o BT, USB, GPIB czy RS-232C.


TOP w kategorii


#Testy, pomiary i badania

testery diagnostyka urządzenia elektryczne



Rodzaje testerów
Testery bezpieczeństwa można umownie podzielić na kilka podstawowych grup, mając na uwadze urządzenia, jakie badają. Do najpopularniejszych należą uniwersalne testery PAT przeznaczone do wszelkich przenośnych urządzeń elektrycznych, takich jak elektronarzędzia, narzędzia spawalnicze, duży i mały sprzęt AGD, RTV itp. Są nieodzownym sprzętem w każdej wypożyczalni elektronarzędzi czy serwisie urządzeń elektrycznych. Specyficzną ich podgrupą są testery przeznaczone dla producentów urządzeń elektrycznych, którzy przed wypuszczeniem każdego egzemplarza do sprzedaży są zobowiązani do jego skontrolowania. Często nazywa się je „przemysłowymi testerami PAT”, bo właśnie w produkcji przemysłowej znajdują szerokie zastosowanie – kontrolują pod kątem zgodności z obowiązkowymi normami bezpieczeństwa, w tym CE.

Kolejna grupa to testery bezpieczeństwa rozdzielnic i maszyn, które często również są przystosowane do badania niewielkich przenośnych urządzeń elektrycznych. Ostatnia kategoria to testery bezpieczeństwa urządzeń medycznych.

Sprawdzane parametry
Uniwersalne testery PAT to najczęściej spotykane na rynku urządzenia, które pozwalają w sposób pełny kontrolować stan techniczny przenośnych urządzeń i narzędzi elektrycznych, sprawdzić podstawowe parametry urządzeń 3-fazowych i – równolegle – podstawowe parametry sieci zasilającej, takie jak napięcie, częstotliwość, ciągłość i napięcie na ochronnym przewodzie. Zdarzają się też modele obsługujące rozdzielnice prądu, a więc o zwiększonej uniwersalności. Zapakowane są zwykle w obudowę zamykaną w sposób typowy dla walizek, w której powinny znajdować się konieczne akcesoria, takie jak przewody pomiarowe, sondy, przewód zasilający, kabel USB i co najmniej jeden typ zacisków (popularne „krokodylki”).

Typowy tester PAT oferuje możliwość wykonania testów w trybie manualnym, jak i automatycznym, który pozwala nieraz na ustawianie własnych sekwencji pomiarowych. Najczęściej procedura testowa obejmuje wstępne sprawdzenie ciągłości obwodu L-N i test bezpiecznika. Kolejne etapy to pomiar rezystancji przewodu uziemienia odpowiednio dobranym prądem (zależnie od badanego urządzenia może to być np. 25 A, 10 A lub 200 mA) z wysoką rozdzielczością, rzędu 1 mΩ. Pomiar taki może być wykonany z uwzględnieniem gniazda pomiarowego, jak też samych przewodów.

Następnym testem jest z reguły badanie rezystancji izolacji przy kilku dostępnych napięciach pomiarowych, np. 100 V, 250 V, 500 V i 1000 V. Tu również standardem jest możliwość wykonania testu poprzez gniazdo lub z wykorzystaniem samych przewodów urządzenia. Ważnym testem jest pomiar prądów upływu z szerokim pasmem częstotliwości, który obejmuje zastępczy prąd upływu, różnicowy prąd upływu, dotykowy prąd upływu oraz prąd upływu PE (przewód uziemiony).

Kolejny kluczowy test realizowany przez uniwersalne testery PAT to pomiar pobieranej przez urządzenie mocy przy jednoczesnym realnym pomiarze równoległego napięcia i natężenia.

Opcje standardowe i zaawansowane
We wszystkich wymienionych testach nowoczesne PAT-y oferują możliwość ustawienia czasu trwania testu i limitu wynikowego dla poszczególnych pomiarów, co ułatwia uznanie wyniku za poprawny lub niepoprawny. Koniecznością wręcz jest opcja zapisania w pamięci urządzenia każdego wyniku, programowanego limitu oraz pozostałych ustawionych przez operatora parametrów z jednoczesnym przypisaniem do daty, godziny, minuty i sekundy. Tak zgromadzone dane z reguły można wydrukować na opcjonalnej drukarce, zapisać w postaci kodu kreskowego lub QR bądź skopiować na przenośną pamięć typu flash (pendrive wpinany do portu USB).

Modele ze średniej i wyższej półki oferują też komunikację bezprzewodową i opcję wysłania danych poprzez Wi-Fi lub Bluetooth do komputera wyposażonego w skorelowaną aplikację lub program. Oprogramowanie takie powinno pozwolić nie tylko na odczyt danych i konfigurację testera, ale też na prowadzenie bazy danych i tworzenie protokołów zgodnie z normami EN, IEC oraz VDE.

Wspomniana podgrupa uniwersalnych testerów PAT stosowanych w zakładach przemysłowych to często urządzenia o identycznych jak wspomniane powyżej możliwościach, lecz przystosowane do pracy w jednym miejscu, na końcu zautomatyzowanej linii produkcyjnej, raczej stacjonarne. Zdarza się, że są przygotowane przez producenta na indywidualne zamówienie. Cechują się często zdolnością do importowania z komputerów PC predefiniowanych sekwencji pomiarowych lub kompletnych projektów oraz rozbudowaną możliwością zarządzania danymi i tworzenia statystyk oraz prezentowania trendów w określonych skalach czasowych.

Testery PAT przeznaczone dla rozdzielnic i maszyn to z reguły urządzenia przenośne, które wykonują szybkie pomiary ciągłości przewodów ochronnych, rezystancji izolacji, testy wyłączników RCD (typu A, AC, B, standardowe, selektywne i zwłoczne), badają impedancję zwarcia z wysoką rozdzielczością, dokonują pomiaru pętli bez wyzwalania i analizują prąd upływu. Ponadto mierzą pobór prądu i mocy oraz odporność na przepięcia i wykonują próby na przebicie, co jest podstawą przy ocenie bezpieczeństwa elektrycznego dużych maszyn i urządzeń wysokiej mocy.

Tryb automatyczny i manualny, głębsze analizy zebranych danych (do kilku tysięcy wyników w pamięci w odniesieniu do każdego parametru) i dwustronna komunikacja z urządzeniami zewnętrznymi to kolejne atrybuty typowych testerów maszyn i rozdzielnic. Do tego należy dodać obowiązkowe zabezpieczenia w czasie pomiaru – chroniące operatora (procedury samosprawdzania podczas pierwszych funkcji testowych) oraz chroniące zarówno operatora, jak i badane urządzenie (test napięciem sprawdzającym w czasie rzędu 100 milisekund, funkcja rozpoczęcia pomiaru po przejściu sygnału sinusowego przez zero i regulacja czasu narastania napięcia).

Testery PAT dla urządzeń medycznych muszą też spełniać wymagania kilku dodatkowych norm i standardów, z IEC 60601 na czele. Najczęściej mają wgrane specjalne sekwencje testowe dla takich urządzeń medycznych jak EKG, USG RTG i oferują dużo większą dokładność pomiarów prądu upływowego, niż ma to miejsce w przypadku uniwersalnych testerów PAT.

Urządzenia specjalistyczne
Wszystkie opisane testery mimo pewnego dopasowania do odpowiednich grup urządzeń elektrycznych są testerami bardzo uniwersalnymi, niewielkiej specjalizacji. W odniesieniu do mierzenia podstawowych parametrów każdy z nich oferuje podobne możliwości – różnią się jedynie dokładnością bądź czułością, funkcjami związanymi z oprogramowaniem, możliwościami komunikacji czy współpracy z urządzeniami zewnętrznymi (skaner kodów kreskowych, drukarka itp.).

Obok nich jednak dostępne są też testery specjalistyczne, znajdujące zastosowanie bp. w laboratoriach badawczych, których funkcjonalność jest ograniczona tylko do pewnego wycinka możliwych pomiarów. Mowa o testerach prądów upływu, testerach rezystancji, wyłączników RCD itd. Urządzenia te badają tylko wspomniane parametry i robiąc to znacznie dokładniej i wszechstronniej, często też prezentują wyniki w różnych formach graficznych dzięki dołączonemu specjalistycznemu oprogramowaniu.

Zdecydowaną dominantą rynkową są jednak klasyczne testery PAT przeznaczone dla przenośnych urządzeń elektrycznych, maszyn i rozdzielnic (również przy przemysłowych liniach produkcyjnych) oraz dla urządzeń i sprzętów medycznych.

Bezpieczeństwo
Stosowanie testerów urządzeń elektrycznych wiąże się z zapewnieniem bezpieczeństwa i wynika m.in. z przepisów prawa, które nakładają na producentów odpowiedzialność za stan techniczny ich wyrobów. Dotyczy to nie tylko momentu opuszczenia zakładu przez dany produkt, ale też sytuacji związanych z serwisowaniem urządzeń elektrycznych, które jeśli nie zostaną po naprawie skontrolowane, mogą np. wskutek wadliwej izolacji przyczynić się do takich zdarzeń jak pożar czy porażenie elektryczne. Te zaś, jak wiadomo, pociągają za sobą skutki finansowe i prawne i często blokują wypłatę odszkodowania przez ubezpieczyciela.

Mimo że w Polsce nie ma precyzyjnych zapisów prawnych zgromadzonych w jednym akcie, to producenci i użytkownicy urządzeń elektrycznych muszą przestrzegać regulacji zawartych w kodeksie pracy, prawie budowlanym i energetycznym oraz w ustawie o ochronie przeciwpożarowej. Dodatkowo regulacje te podpiera kilka norm, w tym PN-EN 60745-1, która określa zasady wykonywania badań urządzeń elektrycznych przez ich producentów, oraz kilka europejskich certyfikatów – z VDE 701/702 na czele.

Dalsza ewolucja
Oczywiste jest, że testery PAT wyposażane będą dalej w coraz więcej funkcji i coraz szersze możliwości komunikacyjne. Rozwój technologii jest czymś naturalnym i oczekiwanym w każdej dziedzinie i każdej branży. I choć wygląda to nieraz na wyposażanie przyrządów we wszelkie nowinki techniczne trochę na siłę, to jednak taki kierunek ich rozwoju wynika z prostego założenia: producenci implementują technologie i rozwiązania, które pozwalają specjalistom wykonywać pracę szybciej. W sposób naturalny wiąże się to z natychmiastowym przekazywaniem informacji o wszelkich zmierzonych parametrach w sposób pozwalający operatorom testerów PAT na błyskawiczne podejmowanie właściwych kroków i jednocześnie zapisanie wszystkich zmierzonych parametrów oraz wysłanie tych danych do późniejszej analizy.

Pakowanie coraz bardziej złożonej elektroniki do urządzeń wymusza jednak na ich operatorach posiadanie wiedzy o oprogramowaniu, systemach operacyjnych, sposobach realizowania komunikacji bezprzewodowej itd. Wymaga też pewnej biegłości w poruszaniu się po menu tego typu urządzeń i w ogólnej obsłudze cyfrowych narzędzi, co nieraz stanowi barierę nie do przejścia dla fachowców starszej daty.

Rozważając dalszy rozwój testerów PAT, trzeba uwzględnić też rozwijającą się strukturę internetu rzeczy. Choć dziś dla wielu jest to idea science-fiction, to bardzo szybko może się okazać, że czwarta rewolucja przemysłowa w ciągu najbliższej dekady lub dwóch przeniknie każdą branżę. Można oczekiwać, że wywrze też wpływ na testery urządzeń elektrycznych, szczególnie te stosowane w przemyśle wytwórczym.

Udostępnij:

Drukuj





Łukasz Lewczuk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również