Діагностування проблем із живленням на розетці

Три вимірювання, проведені на одній торговій точці, можуть дати вам глибоке розуміння джерела живлення в галузі.

Коли клієнти телефонують вам, оскільки проблеми з експлуатацією їхнього обладнання 120 В викликають у них підозру щодо енергопостачання свого закладу, ви повинні вирішити, з чого розпочати розслідування. Не переходьте безпосередньо до розподільної панелі, яка спочатку подає схему. Натомість спочатку подивіться на торгову точку, найближчу до проблемного обладнання.

Наступним кроком є вирішення, яке вимірювання зробити, але у вас є лише три варіанти вибору: напруга фази до нейтралі, напруга нейтраль до землі та напруга фази до землі. За допомогою цих вимірювань ви на шляху до відповіді на наступні запитання:

Неправильна розетка?
Чи занадто сильно навантажена розгалужена схема?
Чи чутливі електронні навантаження мають необхідну напругу?

Вірте чи ні, але ви можете отримати стільки інформації з таких фундаментальних, але простих вимірювань. Три вимірювання, проведені на одній торговій точці, можуть дати вам глибоке розуміння електропостачання об'єкта та допомогти визначити неправильно підключені посудини.

Дивитися також:
Електронна книга EC&M: летальна комбінація
Отримайте ці реальні приклади того, чому електрика та вода не змішуються. Завантажити зараз.

Неправильно підключені посудини

Можливо, ви думаєте, що переважна більшість розеток 120 В підключено правильно, але це не так. Насправді, не рідко можна зустріти гарячі та нейтральні дроти, а нульові та заземлені дроти перевернутими або закороченими.

Ці умови часто можуть залишатися невизначеними протягом тривалого часу. Оскільки багато навантажень не чутливі до полярності, вони досить добре працюють з нейтральним та гарячим реверсом. Наприклад, електронні навантаження, як правило, байдужі до полярності змінного струму, оскільки їх внутрішні джерела живлення просто перетворюють змінний в постійний.

З іншого боку, робота чутливих електронних навантажень, таких як комп'ютерна техніка та прилади, залежить від чистого ґрунту - такого, що не має струму навантаження і напруги на ньому. Одноразовий розворот нейтралі та землі може скомпрометувати всю наземну систему.

Сценарій усунення несправностей Office

Ви можете зробити візуальний огляд кожної посудини на предмет правильної проводки, але це забирає багато часу. Набагато простіше проводити вимірювання за допомогою цифрового мультиметра (DMM) або затискного лічильника з можливістю вимірювання напруги.

Давайте розглянемо сценарій усунення несправностей в офісі. Припустимо, ви виконали такі вимірювання напруги протягом робочого часу та за нормальних умов навантаження:

Фаза (гаряча) - до нейтральної напруги. Це вимірювання - це напруга, яку побачить навантаження. Зазвичай в ланцюзі 120 В ви повинні отримати показники від 115 до 125 В. Припустимо, ви вимірюєте 118,5 В.

Нейтральна напруга до землі. Це вимірювання падіння напруги (також зване ІЧ-падінням). Це викликано струмом навантаження, який протікає через імпеданс нульового дроту. Припустимо, ви вимірюєте 1,5 В.

Напруга фази (гаряча) - земля. Ви можете сприймати це як джерело напруги, доступне на розетці. Припустимо, ви вимірюєте тут 120 В.

Тепер аналіз починається.

Аналіз вимірювань та виявлення неправильної проводки

UВаш перший висновок полягає в тому, що напруга від гарячого до нейтрального (118,5 В) вище, ніж напруга від нейтралі до землі (1,5 В), як і слід було очікувати. Але при подальшому аналізі ви бачите, що напруга нагрівання до землі (120,0 В) дорівнює сумі напруги нагрівання до нейтралі (118,5 В) та напруги нейтраль до землі (1,5 В). Це викликає запитання: чи нормальні ці показники? та, Чи правильно підключена розетка?

Як було зазначено раніше, найпоширенішими умовами неправильного підключення є зворотні гарячі та нейтральні дроти та зворотні або короткі замикання нульових та заземлювальних проводів. Тож як ви помічаєте ці умови?

Перевернуті гарячі та нейтральні дроти. Вимірювання напруги від гарячої до нейтральної само по собі не говорить вам, чи ці дроти змінені. Ви повинні виміряти напругу нейтраль до землі або нагрівання до землі. Якщо нейтраль до землі становить 120 В, а температура нагрівання до землі становить кілька вольт або менше, то гарячий і нейтральний дроти зворотні (Рис. 1).

З'єднання нейтраль-земля. Деякі напруги нейтралі до землі повинні бути присутніми в умовах навантаження, як правило, 2 В або менше. Якщо напруга дорівнює нулю при навантаженні на ланцюг, то перевірте наявність з'єднання нейтраль із землею в розетці, випадкове чи навмисне.

Змінений нульовий і заземлюючий дроти. Щоб перевірити наявність зворотних нульових та заземлюючих проводів, виміряйте напругу гарячого до нейтрального та гарячого до землі під навантаженням. Показник від гарячого до землі повинен бути вищим, ніж показник від гарячого до нейтрального. Чим більше навантаження, тим більше різниці ви побачите.

Якщо напруга нагрівання до нейтралі, виміряна під навантаженням, перевищує напругу нагрівання до землі, нейтраль та земля змінюються. Це слід негайно виправити.

Напруга нагрівання до землі. Це читання повинно бути найвищим із трьох показань. Заземлювальний контур в нормальних умовах, що не мають несправності, не повинен мати струму і, отже, падіння ІЧ на ньому.

Подумайте про заземлення як провід, який проходить назад до джерела (основна панель або трансформатор), де він підключений до нейтралі. На кінці розетки земної траси, де ви проводите вимірювання, земля не підключена до жодного джерела напруги. Отже, заземлюючий провід нагадує довгий випробувальний відвід назад до напруги джерела.

Коли ви підключаєте навантаження на посудині, напруга джерела нагрітої до землі повинна становити суму напруги гарячої до нейтралі (напруга на вантажі) і напруги нейтралі до землі (падіння напруги на нульовий провід аж до його підключення до схеми заземлення) (Рис.2 на сторінці 34).

Тестування на падіння напруги

На ідеальній схемі не повинно бути падіння напруги. Чим менше падіння напруги, тим більше "жорстким" чи надійним джерелом. Однак насправді завжди спостерігається деяке падіння напруги в електропроводці, яке може бути викликане одним із наступних:

Датчик дроту вплине на падіння напруги. Чим менший датчик дроту, тим вище його імпеданс.
Довжина циклу також є визначальною. Чим довше провід дроту на розгалуженій ланцюзі, тим більший опір і більший падіння ІЧ-частоти.
Величина навантаження також впливає на падіння напруги. Чим сильніше навантажена схема, тим більше падіння напруги. (V = I × R, тому чим більше струм, тим більше падіння напруги.)

Оскільки перші два фактори зазвичай “фіксовані” у існуючій схемі, це останній фактор, на який ви можете легко звернутися. В основному, ви запитуєте, чи не перевантажена схема.

Для вимірювання падіння напруги потрібно використовувати вимірювання напруги нейтраль-земля. Щоб пояснити цю напругу, давайте проведемо «експеримент».

Припустимо, ви підключаєте фен потужністю 1500 Вт до розетки на освітленій завантаженій схемі. Він повинен складати близько 12А, достатньо для створення помітного падіння напруги. Ви проводите вимірювання нагрівання до нейтралі, нейтралі до землі та нагрівання до землі (Таблиця вище). Проаналізувавши ці показники, ви можете побачити, що напруга нейтраль до землі зростає із навантаженням, як і падіння напруги (третій фактор, зазначений вище).

Крім того, зверніть увагу, як падіння напруги на гарячому до нейтралі (5,2 В) майже дорівнює сумі змін напруги між нейтраллю та землею (2,4 В + 2,7 В = 5,1 В). Комбіновані чорно-білі дротяні ІЧ-краплі віднімають від напруги, доступної для навантаження (напруга від гарячого до нейтрального). ІЧ-падіння білого дроту так само легко виміряти, як і напруга нейтраль до землі, але збільшений струм спричиняє падіння ІЧ-сигналу на чорному проводі, а також на білому дроті. Цю ІЧ-падіння чорного дроту (2,4 В) можна виміряти, приймаючи різницю між напругою холостого місця на холостому ходу (121,6 В) і напругою гарячого навантаження (119,2 В).

Насправді не так просто включити та вимкнути всі навантаження, щоб зробити це вимірювання, ось чому вимірювання напруги нейтраль до землі є настільки корисним.

У більшості офісних середовищ типове значення напруги нейтраль до землі становить близько 1,5 В. Якщо показники високі (вище від 2 В до 3 В), то ланцюг відгалуження може бути перевантажена. Інша можливість полягає в тому, що нейтраль на панелі перевантажена. Для розміщення ПК та інших електронних навантажень із джерелами живлення в режимі перемикання нейтральний живильник повинен бути принаймні таким же великим, як фазні провідники, і бажано вдвічі більшим.

Вимірювання пікової напруги

Вихід із розетки є точкою в електромережі, що знаходиться найдальше від джерела. Це означає, що він найбільш вразливий до проблем з напругою. Для підключеного до нього однофазного навантаження важливим є єдиний момент у системі, надійний чи ні.

Усі попередні вимірювання були в середньоквадратичних значеннях. Однак вам також потрібно виміряти пікове значення, оскільки електронні навантаження дбають про пікове значення, оскільки саме це вони використовують для живлення своїх схем перетворення змінного струму в постійний. Коли майже всі навантаження на ланцюзі електронні, вони всі одночасно черпають потужність з піку хвилі. В результаті синусоїда, як правило, стає «плоскою». Це ускладнює зарядку електронних джерел живлення. Лише середньоквадратичне читання не помітить цієї проблеми.

Нормальний пік, припускаючи, що змінна напруга є більш-менш ідеальною синусоїдою, в 1,4 рази перевищує середньоквадратичну напругу. Отже, для схеми 120 В це дорівнює приблизно 168 В.

Багато вимірювачів визначатимуть середньоквадратичне значення піку або піку утримання. Оскільки напівцикл 60 Гц становить приблизно 8,3 мс, функція середньоквадратичного піку 1 мс повинна фіксувати пік напівцикла.

Якщо на розетці все тестується нормально, ви можете сміливо дійти висновку, що щось інше, ніж неправильне підключення розетки, спричинило проблеми з обладнанням. Проблемою можуть бути коливання напруги або перехідні процеси, спричинені іншими проблемами на об'єкті або в системі електропостачання. Звичайно, це може спричинити саме навантаження.

Наступним кроком буде підключення пристрою, що реєструє напругу, до розетки та перевірка напруги з часом.

Сміт є спеціалістом з продуктів Fluke Corp., Everett, Wash.

Бічна панель: безпечна робота

Напруга та струм, присутні в електромережах, можуть спричинити серйозні травми або навіть смерть. Принаймні, дотримуючись цих вказівок під час проведення вимірювань:

Використовуйте захисне обладнання, таке як захисні окуляри, ізольовані рукавички та ізолюючі килимки.

Переконайтеся, що все живлення вимкнено, заблоковано та позначено тегами в будь-якій ситуації, коли ви будете безпосередньо контактувати з компонентами ланцюга. Також переконайтеся, що живлення не може вмикати ніхто, крім вас.

Перш ніж застосовувати інформацію, зазначену в цій статті, прочитайте та зрозумійте всі відповідні посібники. Зверніть особливу увагу на всі заходи безпеки та попередження в інструкціях з експлуатації.

Не використовуйте інструменти в додатках, для яких вони не призначені. Крім того, завжди пам’ятайте, що якщо ви не використовуєте обладнання способом, визначеним виробником, захист, який надає обладнання, може бути порушена.