用于电梯工作的新型电气测试仪器

让电梯设计师、安装人员和维护人员的生活更轻松、更安全的几种产品，以及如何使用它们

大卫·赫雷斯

在电梯诊断和维修中，超过一半的工作是电气工作。 这并不是说机械和结构部件不那么重要，而是电子流启动和停止汽车； 打开和关闭门； 并使传感器和执行器以及安全联锁装置能够无缝工作。 此外，电机和制动器的功率流是图中的关键部分。 这些元素与其他建筑服务（火警和洒水装置）相互作用，并且通常与建筑物外应急设施的冗余电话链接相互作用。

在大多数情况下，当现场电工和人员或外部电梯技术人员被召唤时，他们面临的不是灾难性的事件，而是可以迅速解决的。 一个例子是需要检查井道门中的一个是否没有牢固地固定在关闭位置。 另一个例子是运动控制器必须复位。 然而，这可能是有问题的。 重置通常是快速简便的解决方案，但它并没有解决根本问题。 另一方面，当一辆载满乘客的汽车卡在两层楼之间时，可能会存在健康和安全方面的考虑，大多数有经验的技术人员都意识到这一点，并在决策中权衡重重。

本文假设已在必要时执行了乘客疏散，并且情况已经稳定，因此不会对电梯系统的安全性或完整性构成威胁。 现在将使用电气测试设备。 传统上，伏特、安培和欧姆是由单一仪器测量的——万用表，尽管出现了成像设备，但它仍然是必不可少的。 目前，在车间或实验室中，台式万用表由于其许多高级功能而很常见。

背景

在 1820 年的一次演讲中，汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 (Hans Christian Ørsted) 惊讶地发现，当携带电流的导体靠近时，罗盘指针偏离了它与地球磁北极的对齐方式。

企业家开始基于这一原则构建和营销工具。 他们测量安培，通过重新配置电路和重新校准表盘，仪器可以测量电压。 从此，这是一个简单的步骤来测量电阻并添加开关，创建万用表，它开始出现在实验室和工厂中。

福禄克 8808A

Fluke 8808A 数字台式万用表具有许多典型手持式仪器不具备的功能。 前面板上是一个双真空荧光 5-1/2 位显示器。 它清晰易读。 可以同时读取输入信号的两个属性：例如，以赫兹为单位的频率和以安培为单位的电流。 在欧姆模式下，对于精确的低电阻读数必不可少的可选双探头可以执行四线测量。 在伏特模式下，安全直流范围为 200 mV 至 1,000 V，交流读数可从 200 mV 至 750 V，均具有 1 µV 灵敏度。 这意味着该仪器适用于 480-V 三相变频驱动器。 它们与感应电机一起被广泛用于为电梯供电。 测量电阻时，量程为200欧至100兆欧，灵敏度为1毫欧。 可以通过插入串联电阻来测量较低的电阻值。 测量电流时，直流量程为 200 µA 至 10 A，灵敏度为 1 nA。 频率测量范围为 20 Hz 至 1 MHz。

8808A 可以执行连续性和二极管测试。 测量速率可以设置为每秒 2.5、20 和 100 个样本。 比较模式可用于确定测量值是否在指定范围内。 RS-232 接口支持远程操作。 无需打开外壳即可进行仪表校准。

福禄克 87V

新型 Fluke 87V 手持式电池供电万用表可以通过其左侧显眼的黄色按钮轻松识别，就在显示屏下方。 售价低于 430 美元，是一款出色的工业万用表，非常适合电梯工作。 该产品针对维修逆变器和变频驱动器 (VFD) 进行了优化。 这在诊断电梯电机问题时特别有用。 来自运动控制器的控制信号通常是具有非常快上升和下降时间的脉宽调制准方波。 伴随的高振幅谐波可能会误导传统万用表的自动量程功能，从而掩盖感兴趣的实际信号。 按下黄色按钮会暂时使信号通过内置低通滤波器转移，因此这些谐波不会显示在仪表的读数中。

在低通模式下，87V 进入手动模式。 然后用户通过按“Range”选择所需的量程。 所有这些都与测量 VFD 逆变器输入和输出相关，这对电梯电机性能至关重要。 电压限制为 600 VAC 和 1,000 VDC，因此该仪器适用于经常用于为电梯电机供电的三相 480V VFD。 该仪表与系统接地绝缘并具有隔离输入，因此可以安全地测量参考但浮在地面上的电压，以及三相电源电压和较高的直流母线电压。

电梯工作的另一个重要功能是仪表测量温度的能力。 包括一个 K 型热电偶探头。 特别是在电梯维护方面的帮助，它使用户能够快速检查特定位置的摄氏或华氏温度。 例如，可以测量和比较前后电机轴承温度。 此外，可以检查端接和半导体温度以定位问题或作为日常维护程序。

连续性测试是一项宝贵的功能。 关闭电源并消除残余电压后，按连续性按钮将其打开。 连续性功能可检测短至 1 ms 的开路和短路。 当低欧姆表示短路时，会发出蜂鸣声。

除电压外，最常用的功能是电阻。 再次，设备应该断电，残余电压，如电解电容器，应该放掉。 不要用螺丝刀将它们分流！ 突然转变会损坏电解电容器和半导体。 相反，使用带有连接到引线的鳄鱼夹的功率电阻器并进行电压测量以进行验证。

请记住，电阻器的测量值通常与电阻器的标称值不同。 这部分是因为电阻器的容差可能高达 20%——如颜色代码中的最后一个带所示——部分是由于在相关电路中引入了并联电阻，可以通过暂时切断其中一个来消除电阻引线。

以下是避免低电阻读数固有不确定性的方法。 由于电导是电阻的倒数，因此高电导值对应于低电阻值。 87V 的 60-nS 量程以纳西门子为单位测量电导，该量程允许用户以非常准确的低电阻读数测量高达 100,000 兆欧的组件电阻（远远超出传统万用表的范围）。 要在欧姆模式下测量电导，请反复按“范围”直到读数中出现 nS。

高电阻读数中可能存在电噪声。 您可以通过进入“MIN MAX”记录模式来消除嘈杂的读数。 然后，继续进行“平均”读数。 测试引线打开时，会有残留的电导读数。 使用“相对”模式减去残差值。

87V可用于检查电容器，这可以用传统万用表通过观察电容器的充电/放电周期以迂回的方式完成。 但是，87V 可以测量元件或电路中的实际电容，如下所示。 使用旋钮选择“二极管测试”。 如果二极管在电路中，设备必须断电并去除残余电压。 二极管测试还可以检查晶体管、可控硅整流器和其他半导体。 仪表通过 NP/PN 结发送电流并测量电压降。 在基于硅的设备中，0.5 到 0.8 V 的测量值表明该组件是好的。

要从电路中测试二极管，请将红色导线连接到正极端子，将黑色导线连接到负极端子。 在电路中，良好的正向偏置二极管的读数为 0.5 至 0.8 V。反向偏置读数将根据相关电路的电阻而变化。 如果二极管良好，会发出短促的蜂鸣声。 持续的蜂鸣声表示组件短路。 如果它是打开的，显示屏上会显示“OL”。

用任何万用表测量电流都是有问题的。 必须遵守许多注意事项。 考虑到，在伏特模式下，电表是一个高阻抗负载。 只要不超过仪器的额定电压，探头就可以安全地连接在任何电压源或负载上。 微量的电流流过仪器。

在当前模式下，情况完全不同。 电表是低阻抗负载，全量电流流过它。 根据测量的电流量，电路和仪器可能会损坏。 仪表受保险丝保护，但如果电流超出保险丝的能力，可能会造成材料损坏，甚至发生危险的电弧爆炸。 应该注意的是，87V 的最大额定电流为 10 A。

任何万用表的电流测量都有问题的另一种方式是，仪器必须与被测元件或电路串联（而不是电压测量中的并联）。 如果附近有螺丝端子，那么您很幸运，但电流测量通常需要切断一根引线，然后重新焊接，这在印刷电路板上非常困难。 但是，正如我们在检查最近的两款福禄克仪器时将看到的那样，有办法解决这些困难。

福禄克 T6-1000

第一种是非接触式万用表，可在单个读数中测量伏特和安培数。 它是 Fluke T6-1000 电气测试仪，比传统万用表更安全、更高效。

根据制造商的规格，T6-1000 在电流模式下的额定测量电压为 1,000 V，交流或直流，以及 200 A。 对于 CAT III 位置的 1,000 V 和 CAT IV 位置的 600 V 是安全的，因为那里有更大的可用电流。 它适用于三相 480-V 工作，包括用于大马力电机的 VFD 中的 678-VDC 总线。 开叉设计可容纳 4/0 导体，用于 200-A 电力服务。

T6-1000 电气测试仪类似于夹式电流表，但操作方式完全不同。 钳形电流表通过检测电流流经导体周围的磁场来读取电流。 钳口在导体周围闭合，使电流能够流过仪器的次级线圈。

相比之下，即使没有负载或电流流动，T6-1000 也能通过电容感应通电导线周围的电场。 由于电流和/或电压（因此，磁场或静电场) 抵消并给出零读数。

好消息是，您可以采用适用于钳式电流表和 T6-1000 的方法制作分流器。 切开并移除几英寸的外护套，并将白色和黑色或相线分开。 您可能想确定一个电线和插头连接的电机或设备消耗的电流有多少。 这种现场制造的分离器可以使这成为可能。

对于非接触式电压、电流和频率测量，请将黑色导线固定到位。 金属丝必须靠在钳口的底部中心以读取读数。 然后，在读取读数之前，将手指放在仪表背面指示的位置上。 这提供了接地电位的电容路径，因此仪表可以感应静电场。 旋转旋钮选择“Field Sense”。 当准备好测量电场时，读数将变为绿色。 Fluke 非接触式电气测试仪也可用作传统万用表。 使用引线进行普通的电压和电阻测量。 电阻模式具有可听见的连续性指示器。 T6-1000 不需要与带电导体接触，因此技术人员不应接触危险电压。

福禄克 325 型

另一种非接触式测试仪器是 Fluke 325 型钳表。 钳式电流表已经存在多年，但这种数字表具有许多附加功能。 它也是一个可以读取电压的万用表； 欧姆; 电容; 频率; 并使用随附的专用探头，温度。

传统的电流表必须与负载串联以读取电流。 所有电流都通过仪表。 这与与负载和/或电源并联放置的电压表形成对比。 在获取电压读数时，只有少量电流通过仪器。

回顾一下，传统电流表有两个缺点。 首先，必须暂时切断电路（然后重新连接）以进行测量。 其次，这种方法仅适用于低电流电子电路，不适用于任何类型的电机工作。 钳形电流表解决了这两个问题。 只需打开钳口并插入带电导体即可。 与往常一样，通过它的电流会产生磁场，相应的电流会在钳口的绕组中产生。 这显示在校准的自动量程读数中。 导体不需要在夹爪中居中。 如果偏向一侧，则那里的磁场较强，而另一侧的磁场较弱，因此平均值相同。 这可以通过在测量期间移动导体来验证。 以安培为单位的读数将保持稳定。 同样，导体是否以一定角度穿过也无关紧要（在小型外壳内工作时通常是这种情况）。

325 可以读取高达 400 A 的电流，这使其在大型电机工作中非常有用。 它将测量直流放大器，切换到“霍尔效应”模式，并且导体不需要绝缘。 如果电流量太小而无法读取，请将导体绕其中一个钳口绕几圈，以将电流乘以该数字。 然后，将读数中出现的数字除以返回正确值所需的圈数。

325 包括插入底部的探头，因此该仪器可用作万用表。 例如，在欧姆模式下，它包含一个声音连续性检查器，指示电阻是否小于 30 欧姆。 使用随附的温度探头，前面板上的按钮可在摄氏度和华氏度之间切换。 前面板上有“Hold”、“MIN MAX”和“AC/DC”按钮和一个单独的按钮，用于在低光照条件下点亮读数。 仅在需要时使用，以节省电池（两个 AAA）。

交流和直流电压限制为 600 V，分辨率为 0.1 V，因此该仪表适用于一般 480 V 三相工作，适用于 480 V VFD。 480-V VFD 直流总线上的电压为 678 V。此 678-VDC 总线来自全波整流器并基于交流峰峰值电压。

福禄克示波器

迄今为止所概述的仪器旨在以数字读数显示数值，并且它们以非常清晰和用户友好的方式实现。 但是，在现有安装的电梯产品开发和诊断过程中，有时工程师和技术人员需要可视化电气波形以了解电路中发生的情况。 在查看 VFD 电源的三相电能质量时确实如此。 此外，有必要检查内部直流总线以确保电压没有交流纹波。 然后，在低得多的电压电平下，可以检查逆变器输入以确保数字信号准确，具有适当的阈值和无抖动的时序。 最后，电机端子处的高压脉宽调制电源应准确无噪声。

台式示波器不是显示这些信号的好选择，因为存在浮在上面但以电气接地为参考的电压的危险。 使用台式示波器的不正确连接会导致强大的电弧故障，从而损坏示波器和 VFD，并可能伤害用户。 对于这项工作，通常使用手持式、电池供电的示波器，其输入端与地绝缘且彼此绝缘。 该仪器具有结构坚固的进一步优势，使其适合在实验室或商店外使用。

Fluke ScopeMeter 是一款出色的仪器（ELEVATOR WORLD，2018 年 480 月）。该仪器具有独立的示波器和万用表探头和输入。除了显示信号外，非常清晰的读数还显示电压、安培、欧姆和频率，使 ScopeMeter 成为一款功能强大的多功能仪器。它轻便、便携，并且在三相 XNUMX-V 系统上使用非常安全。

其他福禄克工具

Fluke 提供了一系列新的电工手动工具。 它们的额定电压为 1500 VDC，但 Fluke 已在 10,000 V 下对它们进行了测试。此处举例说明了一些。 它们可以单独购买、成组购买或成套购买。 它们在德国制造，并提供终身保修。