Strommesszangen richtig einsetzen in industriellen Anlagen und in Gebäudeinstallationen

Anwendungsbericht Wenn ein Leistungsschalter immer  wieder, und meistens ausgerechnet  zu den unpassendsten Zeitpunkten,  auslöst, ist das recht ärgerlich. Noch  ärgerlicher aber ist es, wenn man  die Ursache nicht herausfinden kann  und die gesamte Produktionslinie  stillsteht und stumm darauf wartet,  dass Sie eine Lösung finden. Dann  tut schnelles Handeln not! In diesem  Anwendungsbericht beschreiben  wir, wie Sie die Funktionen Ihrer  Strommesszange nutzen können, um  die Welt intakt zu halten. Bekanntlich werden  Strommesszangen verwendet, um  den Laststrom zu messen. Aber  wussten Sie, dass Ihnen Ihre  Strommesszange sagen kann,  welcher Leistungsschalter welche  Steckdosen steuert, und dass  sie einzelne Lasten und (sofern  vorhanden) Erdströme messen  kann? Diese Funktionen helfen  Ihnen, Lastprobleme schneller zu  lösen und Ihre Kompetenz unter  Beweis zu stellen. Strommesszangen messen den  Strom, indem sie das magnetische  Feld um einen stromführenden  Leiter bestimmen. Keine andere  Art der Strommessung in  Leitungsnetzen ist so praktisch. Das  Unterbrechen dieser Stromkreise zur  Durchführung mehrerer Messungen  im Stromkreis ist unpraktisch und  kann sogar Stillstand oder Schäden  verursachen, wenn Sie dadurch  versehentlich eine kritische Last  auftrennen! Üblicherweise werden  die Messungen am Schaltschrank  durchgeführt und umfassen die  Last-/Spannungssymmetrie an  dreiphasigen Speiseleitungen. Bei  Lasten mit Oberschwingungen  sind Neutralleitermessungen an  Schalttafeln ebenfalls zwingend  notwendig. Strommessungen  können auch zur Analyse des  Motorzustands verwendet werden. Neben diesen grundlegenden  Messungen, für die die  Strommesszangen spezifiziert  wurden, bieten moderne digitale  Strommesszangen auch die  Möglichkeit zur Messung von  Spannung und Widerstand. Das  bedeutet, dass die meisten üblichen  und alltäglichen Messungen mit  einer Strommesszange durchgeführt  werden können. Wenn ein Elektriker  nur ein einziges Messgerät zum  Einsatzort mitnehmen könnte, würde  es Sinn machen, wenn er sich für  eine vielseitige Strommesszange  entscheidet. Außerdem sollte  diese Strommesszange ein  Echteffektiv-Modell sein. Denn  das mittelwerterfassende Modell  ist zwar preisgünstiger, kann aber  den Strom nicht genau messen.  Wenn eine Schaltung elektrische  Lasten (Computer, Fernsehgeräte,  Strommesszangen  richtig einsetzen in  industriellen Anlagen und  in Gebäudeinstallationen Beleuchtung, Motorantriebe  usw.) enthält, könnte ein  mittelwerterfassendes Messgerät  ein ungenaues Ergebnis erzielen.  D. h., je größer die elektronische  Last, desto ungenauer die Messung.  Echteffektiv-Stromzangen liefern  immer ein genaues Messergebnis  (vorausgesetzt natürlich, dass sie  regelmäßig kalibriert werden). Wenn  Sie also nicht ganz sicher sind, dass  Sie nicht auf derartige Lasten treffen,  sollten Sie mit einer Echteffektiv- Stromzange arbeiten. Auf diese  Weise können Sie sich auf Ihre  Aufgabe konzentrieren und müssen  sich keine Gedanken über das  Messgerät machen. Insbesondere für  gewerbliche Standorte sind genau  messende Echteffektiv-Stromzangen  obligatorisch.

2 Fluke Corporation   Strommesszangen richtig einsetzen in industriellen Anlagen und in Gebäudeinstallationen  Strommesszangen für  Anwendungen in der  Gebäudeinstallation  Hauselektriker benötigen Strom-  messzangen, um an der Einspeisung  Lasten auf einzelnen Abzweig-  leitungen zu messen. Obwohl  eine punktuelle Strommessung oft  ausreicht, liefert sie nicht immer ein  komplettes Bild, weil die Lasten ein-  und ausschalten, Zyklen durchlaufen  usw. Die Spannung sollte in einem  elektrischen System stabil sein, der  Strom kann jedoch ein sehr dyna- misches Verhalten aufweisen. Um  die Spitzen oder die höchste Last in  einem Stromkreislauf zu prüfen, soll- ten Sie eine Stromzange mit einer  Min/Max-Funktion nutzen, mit der  hohe Ströme erfasst werden können,  die länger als 100 ms oder ca.  acht Perioden lang vorliegen. Diese  Ströme führen zu intermittierenden  Überlastungsbedingungen, die das  lästige Auslösen der Leistungsschal- ter zur Folge haben können. Führen Sie Messungen auf der  Lastseite des Leistungsschalters  oder der Sicherung durch. Der  Leistungsschalter unterbricht  den Stromkreis im Fall eines  versehentlichen Kurzschlusses.  Dies ist besonders bei Spannungs- messungen mit direktem Kontakt  sehr wichtig. Obwohl die Klemm- backen der Strommesszange  isoliert sind und daher einen  besseren Schutz bieten als bei  Spannungsmessungen mit direktem  Kontakt, sollte man immer noch sehr  vorsichtig vorgehen. Ein häufiges Problem bei  Arbeiten an der Hauselektrik ist die  Zuordnung der Steckdosen zu den  Leistungsschaltern. Eine Stromzange  hilft herauszufinden, an welchem  Stromkreis eine bestimmte Steck- dose angeschlossen ist. Zunächst  müssen Sie an der Einspeisung die  Grundwerte des im Stromkreis vor- handenen Stroms messen. Schalten  Sie die Stromzange anschließend  in den Min/Max-Modus. Gehen Sie  nun zu der betreffenden Steckdose,  schließen Sie eine Last an – ein  Föhn ist ideal – und nehmen Sie das  Gerät ein oder zwei Sekunden lang  in Betrieb. Sehen Sie nach, ob sich  der auf der Stromzange angezeigte  maximale Strommesswert geändert  hat. Ein Föhn zieht normalerweise  10-13 A, so dass ein deutlicher  Unterschied festzustellen sein sollte.  Wenn immer noch der gleiche Mess- wert angezeigt wird, haben Sie den  falschen Leistungsschalter. Strommesszangen in  industriellen Umgebungen Strommesszangen werden ver- wendet, um an der Schalttafel den  Laststrom auf Speiseleitungen oder  Abzweigstromkreisen zu messen.  Messungen an Abzweigleitungen  sollten immer auf der Lastseite des  Leistungsschalters oder der   Sicherung durchgeführt werden. •     An den Speisekabeln sollten  immer die Ströme und die  Symmetrie zwischen den Phasen  geprüft werden: der Strom auf  allen drei Phasen sollte mehr  oder weniger gleich sein, um den  Rückstrom auf den Neutralleiter  zu minimieren. •     Der Neutralleiter sollte auch auf  Überlastung geprüft werden. Bei  Strömen mit Oberschwingungen  ist es möglich, dass der  Neutralleiter mehr Strom führt als  eine Speiseleitung – selbst wenn  die Speiseleitungen symmetrisch  sind. •     Jeder Abzweigstromkreis sollte  auf mögliche Überlastung geprüft  werden. •     Schließlich sollte die  Erdungsverbindung geprüft  werden. Es sollte nur minimal  Strom auf der Erdleitung fließen. Prüfen von Leckströmen Um zu prüfen, ob ein Leckstrom auf  einem Abzweigstromkreis vorhanden  ist, sind sowohl der stromführende  Leiter als auch der Neutralleiter  in die Backen der Stromzange zu  legen. Wenn nun Strom gemessen  wird, handelt es sich um einen  Leckstrom, d. h. um Strom, der auf  der Erdungsverbindung zurückfließt.  Versorgungs- (schwarzer Draht) und  Rückströme (weißer Draht) erzeugen  entgegengesetzte Magnetfelder.  Die Ströme sollten gleich und  entgegengesetzt sein, und die  entgegengesetzten Felder sollten  einander aufheben. Wenn dies nicht  der Fall ist, fließt Strom, der sog.  Leckstrom, auf einem anderen Weg  zurück, und der einzige verfügbare  andere Weg ist die Erde. Wenn Sie eine Stromdifferenz  zwischen dem Versorgungsstrom  und dem Rückstrom erfassen,  sehen Sie sich die Eigenschaften  der Last und der Schaltung an. Bei  einer fehlverdrahteten Schaltung  kann bis zur Hälfte des gesamten  Laststroms durch das Erdungssystem  streuen. Wenn der gemessene Strom  sehr hoch ist, liegt wahrscheinlich ein  Verdrahtungsproblem vor. Leckstrom kann  auch durch „undichte” Lasten oder eine  mangelhafte Isolation verursacht werden.  Oft ist die Ursache des Problems bei  Motoren mit verschlissenen Wicklungen  oder Leuchten, die Feuchtigkeit enthalten,  zu finden. Wenn Sie einen übermäßigen  Differenzstrom vermuten, können Sie mit  einem Isolationsmessgerät eine Messung  im ausgeschalteten Zustand durchführen,  um den Zustand der Schaltungsisolation zu  beurteilen und herauszufinden, ob und wo  ein Problem vorliegt. Messung einzelner Lasten Zur Messung einzelner Lasten können  Sie ein Breakoutkabel an der Steckdose  verwenden. Hierbei handelt es sich um  ein Verlängerungskabel, bei welchem  die Außenisolierung abisoliert ist und die  weißen und grüne Drähte frei liegen. Dies  ist viel einfacher, als die Steckdose zu  entfernen, um Zugang zu einem Draht zu  erhalten. Verbinden Sie die Last mit dem  Kabel, und schließen Sie das Kabel an  die Steckdose an. Um den Laststrom zu  messen, klemmen Sie die Strommesszange  an den schwarzen Draht. Prüfen Sie den  Erdstrom direkt am grünen Kabel oder  gemeinsam am schwarzen und weißen  Kabel. Motoren und Motorsteuerkreise Strommessungen in einem Steuerkreis- schrank sind extrem schwierig, vor allem  wenn im Steuerkreisschrank IEC-Bau- teile verwendet werden. IEC-Bauteile  europäischen Ursprungs sind wesent- lich kompakter als die entsprechenden  NEMA-Teile, und die Verdrahtung kann  daher sehr eng sein. Mit ihren schlank  zulaufenden Backen und der hintergrund- beleuchteten Anzeige eignen sich die  Strommesszangen der Serie Fluke 370  sehr gut für diese Art Messungen. Dreiphasen-Induktionsmotoren  kommen häufig in industriellen Gebäuden  zum Einsatz, um die Lasten von  Ventilatoren und Pumpen anzutreiben.  Die Motoren können entweder durch  elektromechanische Starter oder durch  elektronische Antriebe mit regelbarer  Drehzahl gesteuert werden. Immer  häufiger werden Antriebe mit regelbarer  Drehzahl verwendet, da sie sehr  energiesparend sind. Fluke 376 ist die ideale  Strommesszange zur Durchführung von  Messungen an diesen Motoren und  Antrieben: •     Last: Die Stromaufnahme des Motors,  gemessen als Mittelwert der drei  Phasen, sollte den spezifizierten 

3  Fluke Corporation     Strommesszangen richtig einsetzen in industriellen Anlagen und in Gebäudeinstallationen  Stromwert des Motors bei  Volllast (multipliziert mit  dem Wartungsfaktor) nicht  überschreiten. Auf der anderen  Seite ist ein Motor, der unter  60 Prozent des Stromwerts bei  Volllast belastet wird – und  dies ist oft der Fall – immer  weniger effizient, und auch der  Leistungsfaktor nimmt ab. •     Stromausgleich: Eine Stromun- symmetrie kann auf Probleme mit  den Motorwicklungen hinweisen  (zum Beispiel unterschiedliche  Widerstände an den Feldwick- lungen aufgrund von internen  Kurzschlüssen). Allgemein sollte  die Unsymmetrie unter 10 Pro- zent liegen. (Um die Unsymmetrie  zu berechnen, ermitteln Sie  zuerst den Mittelwert der drei  Phasenmessungen, nehmen dann  die höchste Abweichung vom  Mittelwert und teilen diese durch  den Mittelwert.) Der Extremwert  der Stromunsymmetrie liegt bei  einphasigem Betrieb vor, wenn  auf einer der drei Phasen kein  Strom fließt. Die Ursache hierfür  liegt oft bei einer unterbrochenen  Sicherung. •     Einschaltstrom:  Motoren, die  (durch mechanische Starter)  parallel zur Leitung gestar- tet werden, haben einen  Einschaltstrom (Antriebe mit  regelbarer Drehzahl haben  keinen Einschaltstrom). Der  Einschaltstrom reicht von ca.  500 Prozent bei älteren Moto- ren bis zu 1.200 Prozent bei  energieeffizienten Motoren.  Wenn der Einschaltstrom zu hoch  ist, verursacht er oft Spannungs- einbrüche und ein Auslösen der  Leistungsschalter. Hier erweist  sich die „Einschaltstrom-Funk- tion” der Strommesszange Fluke  376 als ungemein nützlich. Sie  wurde speziell entworfen, um  den echten Wert des Ein- schaltstroms zu erfassen. •     Spitzenlast (Stoßlasten):  Manche Motoren unterliegen  Stoßlasten, die einen  Stromanstieg verursachen  können, der ausreicht, um  die Überlastschaltung in der  Motorsteuerung auszulösen.  Denken Sie an eine Säge,  die in einen Astknorren läuft.  Die Min/Max-Funktion kann  verwendet werden, um den  durch die Stoßlasten gezogenen  Spitzenstrom aufzuzeichnen. Ob für die Hauselektrik oder  für industrielle Umgebungen,  die Strommesszange ist für den  Elektriker ein unverzichtbares  Werkzeug. Sicheres Arbeiten Die hohen Spannungen und Ströme  in elektrischen Energieversorgungs- systemen können zu ernsthaften  Verletzungen oder Todesfällen durch  Elektroschocks und Verbrennungen  führen. Daher sollten nur geschulte  und erfahrene Elektriker, die über  Kenntnisse in Bezug auf die elekt- rische Anlage und das zu testende  System verfügen, Messungen und  Modifikationen an elektrischen   Systemen durchführen. Fluke kann nicht alle möglichen  Vorsichtsmaßnahmen voraussehen,  die Sie bei der Durchführung der  hier beschriebenen Messungen  treffen sollten. Sie sollten jedoch  mindestens die folgenden Punkte  beachten: •     Benutzen Sie eine geeignete  Sicherheitsausrüstung,  wie Schutzbrillen, isolierte  Handschuhe, Isoliermatten usw. •     Achten Sie darauf, dass die  Stromversorgung komplett  ausgeschaltet und gegen verse- hentliches Einschalten gesichert  und entsprechend gekenn- zeichnet wurde, wenn Sie bei  Messungen in direkten Kontakt  mit Schaltungskomponenten  kommen. Vergewissern Sie sich,  dass die Stromversorgung von  niemand anderem als von Ihnen  eingeschaltet werden kann. •     Lesen Sie die Handbücher  der verwendeten Instrumente  durch, bevor Sie die in diesem  Anwendungsbericht enthaltenen  Informationen umsetzen.  Achten Sie besonders auf alle  Sicherheits- und Warnhinweise  in den Bedienungsanleitungen. •     Verwenden Sie keine Messgeräte  für Anwendungen, für die sie  nicht vorgesehen sind, und  denken Sie immer daran, dass  die Anwendung in einer nicht  vom Hersteller vorgesehenen  Weise die Betriebssicherheit des  Gerätes beeinträchtigen kann. In den Engematten 14 79286 Glottertal Telefon: (069) 2 22 22 02 00  Telefax: (069) 2 22 22 02 01 E-Mail: [email protected] Web: www.fluke.de Fluke Vertriebsgesellschaft m.b.H. Liebermannstraße F01 A-2345 Brunn am Gebirge Telefon: (01) 928 95 00 Telefax: (01) 928 95 01 E-Mail: [email protected] Web: www.fluke.at Fluke (Switzerland) GmbH Industrial Division Hardstrasse 20 CH-8303 Bassersdorf Telefon: 044 580 75 00 Telefax: 044 580 75 01 E-Mail: [email protected] Web: www.fluke.ch Beratung zu Produkteigenschaften   und Spezifikationen: Tel: (07684) 8 00 95 45 Beratung zu Anwendungen,   Software und Normen: Tel: 0900 1 35 85 33 (€ 0,99 pro Minute aus dem deutschen   Festnetz, zzgl. MwSt., Mobilfunkgebühren   können abweichen) E-Mail: [email protected] © Copyright 2014 Fluke Corporation.   Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in den   Niederlanden 11/2014. Anderungen   vorbehalten. Pub_ID: 13251-ger Dieses Dokument darf nur mit schriftlicher  Genehmigung der Fluke Corporation   geändert werden. Fluke.   Damit Ihre Welt      intakt bleibt. ®