Transformator separacyjny

W transformatorze separacyjnym uzwojenia pierwotne i wtórne są odseparowane galwanicznie od siebie. Dzięki temu, pracując z urządzeniem zasilanym z takiego transformatora, ograniczamy ryzyko porażenia podczas jednoczesnego dotknięcia do ziemi i do przewodzących części urządzenia (będących pod napięciem). Należy więc zadbać, aby pojedyncze uszkodzenie izolacji odbiornika było mało prawdopodobne, a jeżeli już nastąpi, to prąd upływu był mniejszy od niebezpiecznego dla człowieka. Wymaga to ograniczenia kontaktu przewodzących części urządzeń podłączonych do transformatora ochronnego z "ziemią". Nie wolno uziemiać, zerować lub łączyć obwodu separowanego transformatorem ochronnym z innymi obwodami elektrycznymi lub częściami przewodzącymi innych obwodów.
Dzięki temu, że obwód do ziemi się nie zamyka, dotykając przewodzącej części zasilanej z transformatora separującego porażenia doziemnego nie będzie.

Kolejnym stopniem ochrony jest więc zastosowanie izolowanego stanowiska pracy. Izolujemy podłogę, ściany - wystarczy izolacja rzędu 100 kΩ, by ewentualny prąd ograniczyć do miliamper (w zależności od napięcia i częstotliwości). W zasięgu ręki nie powinny znajdować się żadne uziemione przedmioty, jak: metalowe obudowy urządzeń w I klasie ochronnej, nieizolowane wyjścia oscyloskopów, generatorów, grzejniki C.O., krany, przewodzące części instalacji antenowych, itp.

Z obwodu separowanego powinien być zasilany, tylko jeden odbiornik - od tej zasady są wyjątki, ale dotyczą instalacji odpowiednio dozorowanej i chronionej zabezpieczeniami informującymi o uszkodzeniu izolacji. Podłączenie więcej niż jednego odbiornika powoduje dodatkowe zagrożenie w przypadku wystąpienia dwóch uszkodzeń (izolacji, przebić, itp.). Wtedy pomiędzy różnymi urządzeniami może wystąpić napięcie zagrażające operatorowi.

Jeżeli mimo zakazu podłączymy do transformatora separacyjnego grupę odbiorników to dostępne części przewodzące odbiorników powinny być ze sobą połączone izolowanymi nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi. Takie nieuziemione połączenia wyrównawcze (PBU – protective bonding unearthed) nie dopuszczają do powstania wyczuwalnej różnicy potencjałów między jednocześnie dostępnymi elementami urządzeń. PBU powoduje również, że jeżeli wystąpi drugie uszkodzenie izolacji, w drugim torze zasilającym, to powstanie zwarcie wielkoprądowe, przez co powinny zadziałać odpowiednie zabezpieczenia.

Podsumowując: istotą separacji odbiornika jest całkowite odseparowanie obwodu odbiornika od sieci zasilającej za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy separacyjnej. Jest to dodatkowa ochrona, która nie zwalnia z obowiązku zachowania szczególnej ostrożności i myślenia. Dotyk bezpośredni urządzeń zasilanych z transformatora separacyjnego (lub sieci IT) nie jest w 100% bezpieczny. Nigdy nie ma pewności, czy właśnie nie nastąpiło przypadkowe uziemienie  i czy upływność instalacji jest na pożądanym poziomie. Należy też pamiętać, że za transformatorem separującym nie rozróżniamy zasilania "L" i "N" - mamy raczej dwa "L".

Transformatory separacyjne (o odpowiedniej mocy) są podstawowym elementem zestawów zasilających izolowaną sieć elektryczną „IT” zasilającą np.: sale operacyjne, OIOM, itp.


Transformator separacyjny, ochronny, 1000 VA:
Moc transformatora musimy dostosować do badanych urządzeń. Trywialne, ale warto zastanowić sie nad sensem kupowania jednostek o mocy 160 VA.

Pudełko chusteczek dla porównania wielkości:


Niektóre transformatory separacyjne posiadają pomiędzy uzwojeniami ekran, który ma zastąpić pojemność miedzyzwojową transformatora mniejszą pojemnością powierzchni prostej, a tym samym zmniejszenie upływności transformatora (poprzez reaktancję wzdłużną). Takie transformatory polecane są do szpitali i jako elementy zapewniające ochronę przed zakłóceniami studiów nagraniowych, reżyserek i laboratoryjnych stanowisk pomiarowych.

Jednak prąd upływu tego transformatora separacyjnego jest praktycznie niemierzalny, pomimo braku ekranu pomiędzy uzwojeniami:

Pierwszy pomiar napięcia pokazał "aż" 1,8 V, ale należy uwzględnić wysoką rezystancje miernika (około 9 MΩ):

Następnie użyłem specjalnego adaptera:

Ostatni pomiar, mający potwierdzić poprzednie wyniki

Widoczny przełącznik pozwalający dostosować napięcie zasilające:

Bezpiecznik chroniący bezpośrednio uzwojenie pierwotne:

Bardzo solidne nóżki.

Poniżej widocznym przełącznikiem można ustawić jakim napięciem transformator jest zasilany. Dzięki temu na wyjściu transformatora można uzyskać oczekiwane napięcie, nawet miejscu, gdzie napięcie jest niższe od oczekiwanego:


Jak widać transformator jest w II klasie ochronnej i oryginalny kabel zasilający jest bez bolca ochronnego. Rok produkcji 1986 - dobry rocznik!

Lekko nie ma...

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia pierwotnego transformatora 1000 VA:

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia wtórnego transformatora 1000 VA:

Zmierzone napięcie:



***

UWAGA
Napięcie pomiedzy wyprowadzeniami wyjścia transformatora separacyjnego w stosunku do potencjału ziemi zależy od podłączonych do niego urządzeń, oraz rezystancji obciążenia. Przykłady:

Do transformatora podłączony jest UPS 650 VA za pomocą przedłużacza o długości 5 m.
Przy rezystancji wejściowej woltomierza wynoszącej 9 MΩ dla kolejnych "wyjść" (nie mogę napisać L i N, ponieważ jak już, to są dwa razy L) transformatora separacyjnego napięcia wynoszą:
 

Po zmianie rezystancji wejściowej na 1 MΩ zmierzone napięcia wynoszą już:
 

Po odłączeniu UPS'a, czyli zostaje tylko przedłużacz o długości 5 m, zmierzone napięcia wynoszą (rezystancja wejścia woltomierza 9 MΩ):
 

Przy rezystancji wejścia woltomierza wynoszącej 1 MΩ:
 

Widać jak silne jest sprzężenie pojemnościowe, co może wpływać na niektóre pomiary wykonywane przy użyciu transformatora separacyjnego.

***


O pomiarach, głównie oscyloskopowych, ale nie tylko, przy użyciu transformatora separacyjnego napiszę w późniejszym terminie. Teraz tylko zasygnalizuję, że należy zwrócić uwagę na możliwość powstania pojemności pomiędzy ziemią, a obudową przyrządu (co pokazują powyższe pomiary). Nadal najlepiej jest posiadać odpowiednie sondy lub/i oscyloskop o izolowanych wejściach, nawet jak pomiędzy tymi wejściami też jest pewna pojemność...


********

Inne wpisy:



Update: 2016.05.14
Create: 2015.04.29
Autor: 1 komentarz:
Etykiety: , , , ,

Sonda pomiarowa - rezystancja izolacji

Chciałem sprawdzić rezystancje sondy pomiarowej. Pomiar wykonałem przy kilku napięciach. Celowo zmierzyłem opór bez rozróżniania rezystancji na skośną i powierzchniową. Interesował mnie łączny przepływ prądu pomiędzy końcówką pomiarową, a miejscem gdzie najczęściej trzyma się sondy pomiarowe. 
Użyłem miernika:
Wnętrze komory pomiarowej. Jako izolacje wykorzystałem dobrze wysuszoną (przez lata) książkę i podstawki ceramiczne pod kubki. Nie jestem pewien składu tych podstawek, czy nie mają przewodzących domieszek. Zadbałem więc, by tak gdzie jest to możliwe, wykorzystać przerwy powietrzne jako dodatkową izolację. Przewody pomiarowe nie stykają się ze sobą, ani z obudową.

Na czas badań komora pomiarowa została zamknięta:

Badanie sondy przy napięciu 10 V:
 1E11*10*1*2,75 = 2,75E12 Ω

Zapisując to inaczej:
2,75E12 Ω  =  2 750 000 000 000 Ω
2,75E12 Ω  =  2 750 GΩ
2,75E12 Ω  =  2,75 TΩ
Mój pierwszy pomiar teraomowy...

 Natężenie prądu:
10 V / 2,75E12 Ω = 3,36345E-12 A
Zapisując to standardowo:
3,36345E-12 A = 0,000 000 000 003 636 36 A
***

Badanie sondy przy napięciu 100 V:
  1E11*100*0,1*2,3 = 2,3E12 Ω

 Natężenie prądu:
100 V / 2,3E12 Ω = 4,34783E-011 A
Zapisując to standardowo:
4,34783E-011 A = 0,000 000 000 043 478 26 A

Przypomnę:
000 000 000 000  –  E12 tera
000 000 000  –  E9 giga
000 000  –  E6 mega
000  –  E3 kilo
0,000  –  E-3 mili
0,000 000  –  E-6 mikro
0,000 000 000  –  E-9 nano
0,000 000 000 000  –  E-12 piko

Najczęściej pracuję z napięciami do 10 V, czasami do 30 V, więc sprawdziłem sondy dwoma napięciami najbardziej zbliżonymi do ww. napięć. Badane sondy są atestowane do 1000 V, ale ich badanie wysokimi napięciami (powyżej 1000 V) przeprowadzę innym przyrządem.


********

Inne wpisy:



Update: 2015.04.29
Create: 2015.04.29
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: , , , ,

Zakłócenia w sieci elektrycznej

W Internecie niewiele jest, a przynajmniej ja mam kłopot z ich znalezieniem, oscylogramów obrazujących napięcie w sieci elektrycznej. Temat jest o tyle ciekawy, że coraz więcej urządzeń pobiera prąd w sposób "zniekształcony".

Osoby zajmujące się informatyką może też zainteresować jakie zasilanie można uzyskać z UPS'ów:

Poniżej przedstawiam wyniki pomiarów. Nie ocenię ich teraz, ponieważ mam za mało danych. Pozwolę sobie tylko na komentarz, że spodziewałem się mniejszej ilości zakłóceń.

Zmierzone harmoniczne za pomocą analizatorów programowych i karty dźwiękowej:







Na oscylogramie widoczna jest zniekształcona sinusoida napięcia zasilajacego:

Oscylogram podmiejskiej sieci energetycznej - zarejestrowane zakłócenia:

Oscylogram podmiejskiej sieci energetycznej - bez większych zakłóceń:


***


W jaki sposób powstają zakłócenia w sieci energetycznej?

Pobór energii przez komputer z zasilaczem 450W:

Pobór energii przez laptop Sony Z1:

Lodówka: oscylogram pracy sprężarki.


***

Inne wpisy:


Update: 2015.04.26
Create: 2015.04.26
Autor: Brak komentarzy:
Etykiety: , , ,

Teraomomierz i pikoamperomierz

Tym razem przedstawię wyjątkowo rzadko spotykany przyrząd pomiarowy: teraomomierz, a co za tym idzie i pikoamperomierz.

Parametry teraomomierza EK6-7:

Podstawowe zakresy pomiarowe A i Ω:
  • 108
  • 109
  • 1010
  • 1011
  • 1012

Dostępne mnożniki skali:
  • A, V, Ω:  0,1 – 0,3 – 1 – 3 – 10
  • Ω:  1 – 10 – 100 – 1000

Napięcie probiercze przy pomiarze Ω:
  • 1 V
  • 10 V
  • 100 V
  • 1000 V
Maksymalna niedokładność od odczytanego wskazania:
± 4% od E-7 do E-12 Ω
± 6% od E-12 do E-15 Ω
± 10% od E-15 do E-17 Ω
, oraz:
± 4% od E-7 do E-10 A
± 6% od E-10 do E-14 A

Rezystancja wewnętrzna woltomierza wynosi od 100 MΩ do 1 TΩ. Jest zmieniana przełącznikiem wyboru zakresu pomiarowego.
Przy pomiarze upływności kondensatora zwiększana jest jeszcze zewnętrznym rezystorem o wartości 100 GΩ włączanym szeregowo z badanym kondensatorem. Tak więc mierzy rezystancję kondensatora za pomocą woltomierza nieprawdziwego, czyli takiego, przez którego ustrój płynie jakiś prąd, lub inaczej: ma skończoną rezystancję wewnętrzną. W tym przypadku jest to olbrzymia rezystancja i minimalny prąd.

Rezystancje, które może mierzyć EK6-7:
E7  – 10 000 000 Ω  – 10 mega
E8  – 100 000 000 Ω  – 100 mega
E9  – 1 000 000 000 Ω  – 1 giga
E10  – 10 000 000 000 Ω  – 10 giga
E11  – 100 000 000 000 Ω  – 100 giga
E12  – 1 000 000 000 000 Ω  – 1 tera
E13  – 10 000 000 000 000 Ω  – 10 tera
E14  – 100 000 000 000 000 Ω  – 100 tera
E15  – 1 000 000 000 000 000 Ω  – 1 peta
E16  – 10 000 000 000 000 000 Ω  – 10 peta
E17  – 100 000 000 000 000 000 Ω  – 100 peta
Dopiero takie pełne i kolorowe przedstawienie możliwości pomiarowych EK6-7 pozwala docenić jego możliwości.

Niektóre popularne multimetry mogą mierzyć rezystancję, aż do około 200 MΩ (E8). Oznacza to, że za pomocą teraomomierza EK6-7 można zmierzyć o dziewięć rzędów wielkości większy opór.

Napięcie probiercze: 1 V  –> rezystancja od E7 Ω do E14 Ω
Napięcie probiercze: 10 V  –> rezystancja od  E8 Ω do E15 Ω
Napięcie probiercze: 100 V  – > rezystancja od E9 Ω do E16 Ω
Napięcie probiercze: 1000 V  – > rezystancja od E10 Ω do E17 Ω

Natężenia prądu mierzone przez EK6-7:
E-7  – 0,000 000 1 A  – 100 nano
E-8  – 0,000 000 01 A  – 10 nano
E-9  – 0,000 000 001 A  –  1 nano
E-10  – 0,000 000 000 1 A  – 100 piko
E-11  – 0,000 000 000 01 A  – 10 piko
E-12  – 0,000 000 000 001 A   – 1 piko
E-13  – 0,000 000 000 000 1 A  – 100 femto
E-14  – 0,000 000 000 000 01 A  – 10 femto

********

Wyjątki z instrukcji obsługi тераомметр  ек6-7:

Измерение сопротивлении  с заземленным
Измерение объемного сопротивления
Измерение поверхностного сопротивления
Измерение напряжении
Измерение токов

Измерение сопротивления утечки конденсаторов
подверженных помехам при использовании добавочного сопротивления

Следить, чтобы при присоединении измеряемого сопротивления, а также при измерении напряжении и токов, кнолка "измер. Ω" не была нажата

Положение переключателя "множитель Ω и A" при измерении напряжении показывает входное сопротивление вольтметра в омах


********

Teraomomierz i pikoamperomierz:

Obudowa (walizka) transprtowa, oraz... to opisze poniżej:






Obudowa teraomomierza:


Widać dodatkowe ekranowanie niektórych podzespołów:



Ten teraomomierz jest przyrządem lampowym. Proponuję jednak porównać jego parametry ze współczesnymi przyżądami:



Ciekawiło mnie, jak są izolowane wejścia pomiarowe przyrządu potrafiącego mierzyć przepływ prądu przez izolacje...




Użycie lamp wymusza nawet 2 godzinne nagrzewanie miernika. Przy zakresach od E8 do E10 wystarczy tylko 30 minutowe nagrzewanie.
 Pamiętajmy jednak, że jest to przyrząd laboratoryjny, a mierzone wartości są tak ekstremalne, że zakłócać pomiar może bardzo wiele czynników.






Typowy montaż przy konstrukcjach lampowych:










Na wyposażeniu znajduje się rezystor przydatny przy badaniu kondensatorów:



***



Miernik z 1974 roku, a wygląda jak wyprodukowany wczoraj...


Piękno inżynierii: walizka transportowa, opakowanie i ochrona mirnika - jest jednocześnie komorą pomiarową. Zapewnia ekranowanie, co jest niezbędne przy pomiarach rezystancji od E10.
Miernik z komorą pomiarową połączony jest za pomocą dwóch śrub. Łączy się jeszcze zaciski uziemiające: miernika i komory, a sama komora ma wyprowadzenie zacisku uziemienia jeszcze w środku.
Teraomomierz dostosowany jest oczywiście do pracy z tą komorą i wyjścia jego zacisków pomiarowych są umiejscowione z lewej strony, a komora ma odpowiedni otwór na przewody po swojej prawej stornie. Dlatego przewody pomiarowe prowadzi się od miernika do badanego elementu  bezpośrednio w komorze pomiarowej.
W ten sposób stałem się posiadaczem własnej klatki klatka Faraday'a. Przyda się przy różnych pomiarach.


Pomiary tak dużych rezystancji i małych prądów wymagają nauki i zdobycia praktyki. Jak do wszystkiego, tak i do tego potrzebna jest wiedza. Dlatego będę sukcesywnie rozbudowywać ten wpis, tak samo jak będę wykonywać teraomomierzem wiele pomiarów - mam nadzieję, że będą to ciekawe doświadczenia.


***

Testowy pomiar rezystorów firmy VISHAY 1GΩ 5% 100ppm/°C napięcie maksymalne 45kV. 
Mam kilka takich rezystorów i rezystancja jednego z nich przekracza jego tolerancję, co potwierdził również poniższy pomiar teraomomierzem.

Komora pomiarowa. Do izolacji badanego elementu nie przygotowałem jeszcze żadnego porządnego mocowania, wybrałem więc suchą książkę i jakąś ceramikę z Grecji. Docelowo będę musiał pomyśleć o lepszych wspornikach i izolatorach, może ceramicznych lub teflonowych?
Podczas pomiarów komora jest zamknięta.

10 * 1E9 * 0,1 * 1,1 = 1,10E9 

10 * 1E8 * 0,1 * 14 = 1,4E9 
Przekroczyłem zakres pomiarowy

100 * 1E8 * 0,1 * 1,1 = 1,10E9 

1 * 1E9 * 1 * 1,16 = 1,16E9 
Bardzo niskie napięcie pomiarowe, wynoszące 1V, wpłynęło na dokładność pomiaru.


Wraz z miernikiem Mierniki izolacji P435 MERATRONIK mam teraz możliwość mierzenia dużych rezystancji napięciami: 1V, 10 V, 100 V i od około 140 V do 10000 V. Mogę niskimi napięciami mierzyć duże rezystancje. Mogę je też mierzyć wysokim napięciem...


********

Inne wpisy:



Update: 2016.05.13
Create: 2015.04.26
Autor: 4 komentarze:
Etykiety: , , , , ,
Subskrybuj: Posty (Atom)