Czy można bezpiecznie mierzyć impedancję pętli zwarcia przy przewodach podłączonych do urządzenia

PiotrTurr napisał:

Pytanie z natury głupich.
Czy pomiar pętli zwarcia miernikiem Sonel MPI530 można robić bez odłączania przewodów od urządzeń? Np. Falownik, zasilacz itd @ElektrodaBot
Gdzie dokładnie chcesz mierzyć ...

Bezpośrednia odpowiedź

To nie jest głupie pytanie — przy falownikach i zasilaczach impulsowych jest to bardzo praktyczna wątpliwość.

Jeżeli mówimy o wejściowych zaciskach zasilania falownika — L/N/PE albo L1/L2/L3/PE — to pomiar pętli L-PE technicznie da się wykonać bez odpinania przewodów, bo miernik mierzy pętlę instalacji do tego punktu, a nie „przez falownik”. Natomiast do pomiaru odbiorczego/protokołowego ja zalecałbym: falownik zatrzymać, odłączyć od pracy/generacji i najlepiej mierzyć na zaciskach zasilania przed falownikiem lub po odseparowaniu elektroniki.

Bezwzględnie natomiast nie wykonuj pomiaru pętli zwarcia za falownikiem, czyli na jego wyjściu U/V/W albo na zaciskach silnika. Sonel w instrukcji MPI-530 wprost podaje, że pomiary impedancji pętli zwarcia za falownikami są nieskuteczne i niewiarygodne ze względu na zmienną impedancję wewnętrzną falownika podczas pracy. (cdn.sonel.com)

Dla Twojego przypadku: C6A, bez RCD

Przy zabezpieczeniu C6A i braku RCD używasz normalnego pomiaru ZL-PE, a nie trybu „ZL-PE RCD”. MPI-530 przy standardowym pomiarze pętli pracuje metodą krótkotrwałego obciążenia badanego obwodu; producent podaje dla funkcji ZL-PE/ZL-N/ZL-L zakres napięć roboczych 95…270 V dla L-PE i L-N oraz maksymalny prąd pomiarowy 41,5 A przy 415 V przez 10 ms, więc dla 230 V jest to rząd około 20–25 A. (cdn.sonel.com)

Dla wyłącznika nadprądowego C6A przyjmuje się dla pewnego zadziałania członu zwarciowego prąd rzędu:

$$ I_a = 10 \cdot I_n = 10 \cdot 6A = 60A $$

Stąd orientacyjnie:

$$ Z_s \leq \frac{U_0}{I_a} = \frac{230V}{60A} \approx 3{,}83\Omega $$

Czyli dla ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania wynik ZL-PE powinien być mniejszy niż około 3,8 Ω. Jeżeli w MPI-530 ustawisz ostrzejszy wariant z zapasem typu 2/3 Z, granica wyjdzie około:

$$ 3{,}83\Omega \cdot \frac{2}{3} \approx 2{,}55\Omega $$

MPI-530 pozwala ustawić typ zabezpieczenia, prąd znamionowy i czas zadziałania, a następnie pokazuje m.in. Z, Ia i Ik. Instrukcja opisuje również opcję limitu z korekcją 2/3Z. (cdn.sonel.com)

Jak mierzyć praktycznie

Najbezpieczniejsza i najbardziej „pomiarowo czysta” procedura:

1. Zatrzymać falownik — silnik/napęd nie powinien pracować.
2. Odłączyć funkcję generacji, jeśli to falownik PV lub urządzenie mogące oddawać energię do sieci.
3. Nie mierzyć na wyjściu U/V/W.
4. Mierzyć:
- najlepiej na zaciskach zasilających przed falownikiem,
- albo na zaciskach rozłącznika/wyłącznika serwisowego przy falowniku,
- ewentualnie na wejściowych zaciskach L/N/PE falownika, ale przy falowniku zatrzymanym.
5. Dla sprawdzenia ochrony przeciwporażeniowej mierz L-PE, czyli faza do PE.
6. Dla sprawdzenia zwarcia roboczego możesz dodatkowo zmierzyć L-N, ale dla ochrony przy uszkodzeniu do obudowy kluczowe jest L-PE.

Sonel opisuje cel pomiaru pętli zwarcia jako sprawdzenie, czy zabezpieczenie nadprądowe wyłączy zasilanie w wymaganym czasie; pomiar polega na porównaniu napięcia bez obciążenia i podczas krótkotrwałego obciążenia rezystorem pomiarowym. (sonel.pl)

Czy podłączony falownik może zafałszować wynik?

Może, ale trzeba to dobrze rozumieć.

Jeżeli mierzysz na wejściu falownika, to główny prąd pomiarowy płynie drogą:

L instalacji → MPI-530 → PE/PEN instalacji → źródło zasilania

Falownik jest wtedy równolegle do miernika. Nie jest tak, że całe 20–25 A z miernika „idzie przez elektronikę falownika”. Dlatego pojedynczy pomiar na wejściowych zaciskach, przy zatrzymanym urządzeniu, zwykle nie niszczy falownika.

Problemem są jednak:

- filtry EMC falownika,
- kondensatory klasy X i Y,
- warystory,
- prostownik wejściowy,
- aktywne PFC w zasilaczach,
- praca falownika i generowane zakłócenia,
- ewentualna generacja energii, np. falownik PV.

To wszystko może powodować, że wynik będzie mniej pewny, szczególnie gdy urządzenie pracuje. Dlatego do pomiaru protokołowego lepiej odseparować elektronikę albo mierzyć na punkcie zasilania przed urządzeniem.

Czego nie robić

Nie robiłbym tak:

- pomiaru pętli na U/V/W falownika,
- pomiaru pętli na zaciskach silnika zasilanego z falownika,
- pomiaru przy pracującym falowniku,
- pomiaru przy aktywnym falowniku PV oddającym energię do sieci,
- pomiaru rezystancji izolacji 500 V/1000 V bez odłączenia elektroniki — to już inny pomiar i tu odłączanie urządzeń elektronicznych jest konieczne.

Moja praktyczna rekomendacja

Dla Twojego przypadku zrobiłbym tak:

Wariant najlepszy

Mierzyć ZL-PE na zaciskach zasilających przy falowniku, ale po odłączeniu falownika od obwodu, np. na stronie zasilania rozłącznika serwisowego.

Wariant dopuszczalny technicznie

Jeżeli nie chcesz rozpinać przewodów, a mierzysz wejście L/PE falownika, to:

- zatrzymaj falownik,
- upewnij się, że nie generuje/nie oddaje energii,
- wykonaj pomiar ZL-PE,
- jeżeli wynik jest daleko poniżej limitu, np. 0,5–1 Ω przy wymaganych ~3,8 Ω, praktycznie nie ma problemu,
- jeżeli wynik wychodzi blisko granicy, powtórz pomiar po odłączeniu falownika lub zmierz R1+R2 przewodu.

Wariant z rozdzielnicy

Możesz też zmierzyć za zabezpieczeniem C6A w rozdzielnicy, ale wtedy pomijasz impedancję przewodu od rozdzielnicy do falownika. Przy krótkim odcinku i sensownym przekroju różnica będzie mała, ale przy długim przewodzie może mieć znaczenie.

Podsumowanie

- Na wejściu falownika: da się, ale lepiej przy zatrzymanym i odseparowanym urządzeniu.
- Za falownikiem / na U-V-W / na silniku: nie mierzyć pętli zwarcia MPI-530.
- Dla C6A orientacyjny limit Zs to około 3,83 Ω, a z zapasem 2/3Z około 2,55 Ω.
- Do protokołu najbardziej poprawny jest pomiar instalacji do punktu zasilania falownika, bez udziału jego elektroniki.