Power quality meten: wanneer heeft u meer nodig dan een multimeter?
Met een goede multimeter kunt u prima spanning, stroom en weerstand meten. Maar bij storingen in elektrische installaties is dat lang niet altijd voldoende. Problemen zoals spanningsdips, harmonischen, hoge inschakelstromen of een slechte arbeidsfactor zijn met een gewone multimeter vaak niet of nauwelijks zichtbaar.
In zulke situaties heeft u een powerqualitymeter of powerquality-analyser nodig. Deze meet niet alleen de grootte van spanning en stroom, maar kijkt ook naar de kwaliteit van de elektrische energie.
Wat is power quality?
Power quality, ofwel spanningskwaliteit, zegt iets over de kwaliteit van spanning en stroom in een elektrische installatie. In een ideale situatie is de netspanning stabiel en sinusvormig. In de praktijk kunnen belastingen de spanning en stroom echter vervormen.
Denk bijvoorbeeld aan:
- LED-verlichting;
- frequentieregelaars;
- voedingen van computers en andere elektronica;
- laadinstallaties;
- UPS-systemen;
- motoren en machines.
Daardoor kunnen storingen ontstaan die met een eenvoudige spanningsmeting niet te verklaren zijn.
Spanningsdips en spanningspieken
Een spanningsdip is een kortdurende verlaging van de netspanning. Een zware motor die wordt ingeschakeld kan bijvoorbeeld tijdelijk zoveel stroom vragen dat de spanning daalt.
Een spanningsdip kan ervoor zorgen dat:
- elektronica opnieuw opstart;
- contactoren afvallen;
- machines een storing geven;
- verlichting kort knippert.
Een spanningspiek is juist een kortdurende verhoging van de spanning. Deze kan bijvoorbeeld ontstaan door schakelhandelingen of andere verstoringen in de installatie.
Het probleem is dat zulke gebeurtenissen soms maar fracties van een seconde duren. Wanneer u daarna met een multimeter meet, ziet u gewoon weer ongeveer 230 V. Een powerquality-analyser kan deze gebeurtenissen registreren en voorzien van een tijdstip.
Harmonischen
Bij een ideale wisselspanning hebben spanning en stroom een mooie sinusvorm. Elektronische belastingen kunnen deze sinus echter vervormen. Daarbij ontstaan zogenaamde harmonischen.
Harmonischen zijn frequenties die een veelvoud zijn van de grondfrequentie van 50 Hz. Zo ligt de derde harmonische op 150 Hz en de vijfde op 250 Hz.
Een hoge harmonische vervorming kan onder andere leiden tot:
- extra opwarming van kabels en transformatoren;
- hogere stromen in de nulgeleider;
- storingen in apparatuur;
- ongewenst aanspreken van beveiligingen;
- extra energieverliezen.
Een multimeter kan soms nog wel een RMS-waarde aangeven, maar laat meestal niet zien waardoor die stroom of spanning wordt vervormd. Een powerquality-analyser kan de verschillende harmonischen afzonderlijk meten en de totale harmonische vervorming, oftewel THD, bepalen.
Fase-onbalans
Bij driefaseninstallaties is het wenselijk dat de belasting zo gelijkmatig mogelijk over de drie fasen wordt verdeeld.
Wanneer één fase veel zwaarder wordt belast dan de andere fasen, ontstaat fase-onbalans.
Dit kan onder andere zorgen voor:
- extra verwarming van motoren;
- hogere verliezen;
- verminderde efficiëntie;
- ongewenste stromen;
- kortere levensduur van apparatuur.
Met losse multimetermetingen kunt u de drie fasen vergelijken, maar een powerqualitymeter maakt het veel eenvoudiger om spanning, stroom en onbalans gelijktijdig te beoordelen.
Inschakelstromen
Sommige apparaten nemen tijdens het inschakelen kortstondig een veel hogere stroom op dan tijdens normaal bedrijf.
Denk bijvoorbeeld aan:
- elektromotoren;
- transformatoren;
- grote voedingen;
- LED-installaties;
- machines met veel elektronica.
Zo'n inschakelstroom kan een installatieautomaat laten aanspreken terwijl de bedrijfsstroom ruim binnen de normale grens blijft.
Een standaard multimeter is meestal te langzaam om zo'n korte stroompiek goed vast te leggen. Met een powerqualitymeter of geschikte stroomtang met inrush-functie kunt u de inschakelstroom wel registreren.
Cos φ en blindvermogen
Niet alle stroom die door een installatie loopt wordt omgezet in nuttig vermogen.
Bij inductieve belastingen, zoals motoren en transformatoren, kan een faseverschil tussen spanning en stroom ontstaan. Hierdoor ontstaat blindvermogen.
De verhouding tussen werkelijk vermogen en schijnbaar vermogen wordt vaak uitgedrukt met de arbeidsfactor of cos φ.
Een slechte arbeidsfactor betekent dat er relatief veel stroom door kabels en transformatoren loopt zonder dat deze volledig wordt omgezet in nuttig vermogen. Dit kan leiden tot:
- hogere kabelverliezen;
- extra belasting van transformatoren;
- grotere benodigde aansluitvermogens;
- soms extra kosten bij grotere zakelijke aansluitingen.
Bij moderne elektronische belastingen is alleen naar cos φ kijken overigens niet altijd voldoende. Harmonische vervorming speelt daarbij eveneens een rol. Een goede powerquality-analyser kan zowel vermogen, arbeidsfactor als harmonische vervorming meten.
Netvervuiling door LED-drivers en frequentieregelaars
Moderne installaties bevatten steeds meer vermogenselektronica. Dat levert energiebesparing en regelmogelijkheden op, maar kan ook gevolgen hebben voor de kwaliteit van spanning en stroom.
Een LED-driver zet bijvoorbeeld netspanning om naar de spanning en stroom die de LED nodig heeft. Een frequentieregelaar zet wisselspanning eerst elektronisch om en bouwt daarna een regelbare uitgangsspanning op.
Deze elektronische omzettingen kunnen harmonischen veroorzaken.
Bij grote aantallen LED-armaturen, frequentieregelaars of andere geschakelde voedingen kunnen hierdoor verschijnselen ontstaan zoals:
- vervormde stroomvormen;
- hoge nulstromen;
- extra opwarming;
- EMC-problemen;
- ongewenst aanspreken van beveiligingen.
Juist bij dit soort installaties biedt een powerquality-analyser veel meer informatie dan een gewone multimeter.
Kortdurend meten of langdurig loggen?
Niet iedere storing treedt op terwijl u naast de installatie staat.
Wanneer een machine iedere maandagmorgen uitvalt of een installatie slechts enkele keren per week een storing geeft, heeft een kortdurende meting weinig zin.
Een powerquality-analyser kan daarom vaak gedurende langere tijd worden aangesloten. Het instrument registreert bijvoorbeeld:
- spanning;
- stroom;
- frequentie;
- vermogen;
- harmonischen;
- dips;
- overspanningen;
- arbeidsfactor.
Na een meetperiode kunt u de gegevens uitlezen en zien wat er gebeurde op het moment dat de storing ontstond.
Voor een snelle controle kan enkele minuten meten voldoende zijn. Bij onregelmatige storingen kan logging gedurende één of meerdere dagen noodzakelijk zijn.
Energiemeter of powerquality-analyser?
Een energiemeter en een powerquality-analyser lijken soms op elkaar, maar hebben een ander doel.
Een energiemeter richt zich vooral op het energiegebruik. U meet bijvoorbeeld:
- spanning en stroom;
- actief vermogen;
- energieverbruik in kWh;
- eventueel cos φ;
- verbruik over een bepaalde periode.
Een powerquality-analyser gaat veel verder en onderzoekt ook de kwaliteit van het elektrische net.
Daarbij kunt u bijvoorbeeld kijken naar:
- harmonischen;
- spanningsdips;
- spanningspieken;
- fase-onbalans;
- frequentieafwijkingen;
- inschakelstromen;
- spannings- en stroomvormen;
- gebeurtenissen over langere perioden.
Wilt u vooral weten hoeveel energie een machine gebruikt, dan kan een energiemeter voldoende zijn.
Wilt u weten waarom machines uitvallen, beveiligingen aanspreken of elektrische waarden afwijkend zijn, dan is een powerquality-analyser meestal de betere keuze.
Wanneer heeft u meer nodig dan een multimeter?
Een multimeter blijft een onmisbaar meetinstrument voor dagelijks elektrotechnisch werk. Voor stabiele en eenvoudige metingen is hij vaak precies wat u nodig heeft.
Een powerqualitymeter wordt interessant wanneer de vraag niet meer alleen is:
“Hoe hoog is de spanning?”
maar bijvoorbeeld:
“Wat gebeurt er met de spanning wanneer deze machine wordt ingeschakeld?”
of:
“Waarom valt deze installatie af en toe uit terwijl de spanning nu gewoon 230 V is?”
Bij onverklaarbare storingen, driefasenproblemen, vermogenselektronica en complexe elektrische installaties geeft een powerquality-analyser informatie die een multimeter eenvoudigweg niet kan leveren.
Power quality meten
Meetwinkel.nl levert verschillende meetinstrumenten voor het meten en analyseren van elektrische installaties. Welke meter geschikt is, hangt sterk af van wat u wilt onderzoeken: energieverbruik, harmonischen, kortdurende storingen of langdurige powerqualityregistratie.
Bij de keuze is het daarom belangrijk om niet alleen te kijken naar het aantal meetfuncties, maar vooral naar de vraag die u met de meting wilt beantwoorden.
Multimeter, energiemeter of powerquality-analyser?
Onderstaande tabel helpt om snel te bepalen welk type meetinstrument het beste past bij uw meetvraag.
| Meetfunctie | Multimeter | Energiemeter | Powerquality-analyser |
| Spanning meten | ✓ | ✓ | ✓ |
| Stroom meten | ✓* | ✓ | ✓ |
| Frequentie meten | ✓ | Vaak | ✓ |
| Actief vermogen meten | Beperkt | ✓ | ✓ |
| Energieverbruik in kWh meten | Nee | ✓ | ✓ |
| Cos φ / arbeidsfactor | Beperkt | Vaak | ✓ |
| Blindvermogen meten | Nee | Vaak | ✓ |
| Harmonischen meten | Nee | Soms beperkt | ✓ |
| THD meten | Nee | Soms | ✓ |
| Fase-onbalans bepalen | Handmatig mogelijk | Soms | ✓ |
| Spanningsdips registreren | Nee | Meestal niet | ✓ |
| Spanningspieken registreren | Nee | Meestal niet | ✓ |
| Inschakelstromen vastleggen | Soms, afhankelijk van meter | Meestal niet | ✓ |
| Spannings- en stroomvorm bekijken | Nee | Nee | ✓ |
| Langdurig loggen | Soms beperkt | ✓ | ✓ |
| Gebeurtenissen met tijdstip registreren | Nee | Beperkt | ✓ |
| Geschikt voor storinganalyse | Beperkt | Beperkt | ✓ |
* Voor stroommetingen is bij veel multimeters een aparte stroomtang of directe stroomaansluiting nodig.
Welk meetinstrument kiest u?
Wilt u vooral spanning, stroom of weerstand controleren, dan is een multimeter meestal voldoende.
Wilt u inzicht krijgen in energieverbruik, vermogen en belasting over een bepaalde periode, dan ligt een energiemeter meer voor de hand.
Wilt u echter achterhalen waarom een installatie storingen geeft, of wilt u dips, harmonischen, onbalans en andere afwijkingen registreren, dan heeft u een powerquality-analyser nodig.
Kort samengevat:
Multimeter → wat is de actuele meetwaarde?
Energiemeter → hoeveel energie wordt er gebruikt?
Powerquality-analyser → wat gebeurt er met de kwaliteit van spanning en stroom?
Wilt u meer weten neem dan contact op met Meetwinkel. Via email op info@meetwinkel.nl of telefonisch op 088-2450000. We helpen u graag!