Problemy cyfrowych pomiarów elektrycznych w układach napędów średniego i niskiego napięcia

Mimo ogromnych postępów w modelowaniu półprzewodnikowych przekształtników energii, jak również kompletnych układów napędowych, ostateczną weryfikację wyników modelowania stanowi pomiar w układzie rzeczywistym. Równolegle z rozwojem technik napędowych rozwijana jest technika pomiarowa, mająca na celu identyfikację i weryfikację algorytmów sterowania oraz ocenę sprawności rozwiązań układów napędowych. Pomiar w warunkach przemysłowych jest najczęściej przedsięwzięciem jednorazowym. Wykonanie takiego pomiaru wiąże się przeważnie z koniecznością dwukrotnego krótkotrwałego przerwania procesu technologicznego w celu zainstalowania i zdemontowania oprzyrządowania. Problemy pomiarów są więc wielorakiego rodzaju: organizacyjne, bezpieczeństwa sprzętu i personelu, dostępu do obwodów elektrycznych i sterujących badanego obiektu, doboru właściwych czujników pomiarowych i elementów kondycjonowania sygnałów, oceny maksymalnych wartości sygnałów w celu optymalnego doboru zakresów kanałów pomiarowych i na koniec interpretacji uzyskanych wyników. Zebrane w rejestracji przemysłowej wyniki pomiaru wymagają właściwej interpretacji. O ile problemy, np. aliasingu są dość łatwe do rozwiązania, to wyznaczenie mocy pobieranej przez układ napędowy oraz pomiar momentu mechanicznego maszyny stanowi poważne wyzwanie. W artykule opisano specyfikę przygotowania typowych pomiarów w warunkach przemysłowych. Opisano tor pomiaru napięcia i prądu przy uwzględnieniu dostępnych przyrządów pomiarowych i zasad bezpiecznego użytkowania tych przyrządów. Ponadto zaprezentowano technikę instalowania czujników pomiarowych ze szczególnym uwzględnieniem możliwości ich zamontowania. Na zakończenie przedstawiono przykładowy opis metod analizy uzyskanych wyników pomiarowych.

Despite significant progress in modelling of semiconductor energy converters and complete motive systems, measurement in real time systems serves as the ultimate verification of modelling results. Along with a gradual improvement of motive systems, measurement techniques, which allow for identifying and verifying steering algorithms, and assessing the efficiency of motive systems, are being improved as well. For the industrial purposes, one-off measurements are most common. Such measurements require two short interruptions of production process - while installing and dismantling the measurement sets. Measurement involves various challenges, such as management, safety procedures for measurement devices and staff, access to electronic and steering networks, proper selection of measurement sensors and signal conditioning items, assessment of maximum signal values for optimum choice of measurement channel range, and last but not least proper interpretation of the obtained results. While e.g. aliasing issues are relatively easy to solve, transmission of power by the motive system or torque measurement are serious challenges. This paper discusses particularities of typical real time measurements for industrial purposes. It describes voltage and electric current waveforms taking into account the accessibility of measurement devices and safety procedures. In addition, it presents the manner of installing measurement devices. In the final part of the paper, we show examples of how to analyze the measurement outcomes.