Fluke 438-II 是一臺(tái)電機(jī)效率與電氣性能綜合測試儀，它在福祿克 430 II 系列電能質(zhì)量分析儀的基礎(chǔ)上，額外增加了電機(jī)機(jī)械測量這一關(guān)鍵能力，因此既能看電也能看機(jī)。 常規(guī)分析儀只能給出電壓、電流、功率、諧波和不平衡等電氣量，判斷電機(jī)狀態(tài)時(shí)往往要靠電流間接推斷；而 438-II 可以在不安裝任何機(jī)械傳感器的前提下，直接給出電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械功率與效率，把電氣側(cè)與機(jī)械側(cè)的信息聯(lián)系在一起。 使用者只需把輸入導(dǎo)線接到被測回路上，其余工作由儀器完成，非常適合工業(yè)現(xiàn)場對(duì)運(yùn)行中的電機(jī)做在線評(píng)估。它同時(shí)保留了暫降、暫升、瞬變、諧波和不平衡等電能質(zhì)量問題的識(shí)別能力，是一臺(tái)兼顧配電系統(tǒng)排查與電機(jī)能效診斷的便攜工具。 在電氣測量方面，它的電壓有效值量程為一到一千伏相電壓，準(zhǔn)確度為額定電壓的百分之零點(diǎn)一，電流可配合柔性傳感器覆蓋五到六千安，諧波按 IEC 61000-4-7 分組計(jì)算到五十次，因此同一臺(tái)設(shè)備既能看電機(jī)也能看電網(wǎng)。

Fluke 438-II 適用于工業(yè)電機(jī)及配電系統(tǒng)的日常運(yùn)維、故障排查與能效檢測，在機(jī)械制造、冶金、石化等多個(gè)行業(yè)都能發(fā)揮作用。 在機(jī)械制造車間，它可以對(duì)直接啟動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)和傳送帶電機(jī)做在線巡檢，判斷實(shí)際負(fù)載率與效率是否偏離銘牌值，找出長期低效運(yùn)行的設(shè)備。在冶金與石化這類連續(xù)生產(chǎn)行業(yè)，它能在不影響工藝的前提下完成測量，用于預(yù)判設(shè)備隱患、優(yōu)化能耗并支撐電機(jī)工況的合規(guī)性檢查。 對(duì)于由變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，只要變頻器屬于電壓源型逆變器、電機(jī)頻率在四十到七十赫茲之間、載波頻率處于二點(diǎn)五千赫到二十千赫范圍，并且控制方式為壓頻比控制、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量或帶編碼器的方式之一，就可以開展分析；電流源型逆變器以及頻率低于四十赫茲或高于七十赫茲的電機(jī)則不在支持范圍內(nèi)。 此外，儀器還能識(shí)別暫降、暫升、瞬變、諧波和不平衡等電能質(zhì)量問題，幫助判斷電機(jī)過熱或出力不足究竟源于電源側(cè)擾動(dòng)還是機(jī)械側(cè)負(fù)載異常，為整改提供依據(jù)。

Fluke 438-II 的 PowerWave 數(shù)據(jù)技術(shù)專門用于捕捉快速變化的有效值數(shù)據(jù)，它以半周期平均值和波形的形式描述電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，能夠完整呈現(xiàn)發(fā)電機(jī)起動(dòng)、不間斷電源切換這類短時(shí)過程。 在事件記錄方面，波形捕獲功能在所有模式下都會(huì)針對(duì)檢測到的每個(gè)事件自動(dòng)保存一百或一百二十個(gè)工頻周期的波形，對(duì)應(yīng)五十赫茲或六十赫茲系統(tǒng)，而且不需要事先設(shè)置閾值。這意味著即便現(xiàn)場人員事先沒有預(yù)判會(huì)發(fā)生什么問題，事后也能調(diào)出完整波形進(jìn)行復(fù)盤。 對(duì)于更陡峭的瞬變，自動(dòng)瞬態(tài)模式可在所有相位上同時(shí)以每秒二十萬次的速率捕獲波形數(shù)據(jù)，被測電壓最高可達(dá)六千伏。有了這些高頻細(xì)節(jié)，就能區(qū)分?jǐn)_動(dòng)是操作過電壓、雷擊感應(yīng)還是鄰近設(shè)備投切引起的，從而采取對(duì)應(yīng)的抑制措施。 結(jié)合 PowerWave 記錄的半周期有效值曲線，還能觀察起動(dòng)過程中的電流沖擊與電壓跌落幅度，判斷電機(jī)起動(dòng)方式是否需要調(diào)整，避免頻繁起動(dòng)對(duì)繞組和供電母線造成累積損傷。

Fluke 438-II 的機(jī)械量準(zhǔn)確度標(biāo)注為機(jī)械功率與效率正負(fù)百分之三、轉(zhuǎn)速正負(fù)百分之三、轉(zhuǎn)矩正負(fù)百分之五，但這些指標(biāo)有明確的適用條件，脫離條件使用時(shí)誤差會(huì)明顯增大。 首先是負(fù)載率，規(guī)格只在電機(jī)功率大于額定功率的百分之三十時(shí)有效，空載或極輕載狀態(tài)下的效率與轉(zhuǎn)矩結(jié)果參考價(jià)值有限。其次是溫度，規(guī)格在穩(wěn)定的工作溫度下才成立，要求電機(jī)至少在滿載工況下運(yùn)行一小時(shí)，若功率達(dá)到五十馬力或更高則需運(yùn)行兩到三小時(shí)。 再次是電機(jī)設(shè)計(jì)類型的選擇，若選為其他類型，誤差要再上調(diào)百分之五。另外，變頻器驅(qū)動(dòng)的場合必須滿足電壓源型逆變器、頻率四十到七十赫茲、載波二點(diǎn)五千赫到二十千赫等條件，且電壓偏離壓頻比曲線不超過正負(fù)百分之十五，否則計(jì)算結(jié)果不可靠。 此外，電流傳感器的量程選擇同樣關(guān)鍵，柔性傳感器的一倍檔適合五到六千安、十倍檔適合零點(diǎn)五到六百安，實(shí)際電流應(yīng)落在配件線性段內(nèi)，否則功率與效率都會(huì)隨之失準(zhǔn)。

Fluke 438-II 的安全等級(jí)為進(jìn)戶線和下游使用的 600 V CAT IV 與 1000 V CAT III，但現(xiàn)場作業(yè)仍須把安全規(guī)程放在第一位，接線應(yīng)在停電驗(yàn)電后進(jìn)行，并按相序逐一核對(duì)接線與鉗口方向。 環(huán)境方面，工作溫度為零到四十?dāng)z氏度，四十到五十?dāng)z氏度區(qū)間內(nèi)不允許使用電池供電；存放溫度為負(fù)二十到六十?dāng)z氏度。濕度方面，十到三十?dāng)z氏度時(shí)允許百分之九十五相對(duì)濕度、三十到四十?dāng)z氏度為百分之七十五、四十到五十?dāng)z氏度為百分之四十五，且均要求不凝露。海拔方面，在 CAT IV 600 V 或 CAT III 1000 V 條件下最高可達(dá)兩千米，在 CAT III 600 V 或 CAT II 1000 V 條件下最高可達(dá)三千米。 儀器外殼堅(jiān)固防震并帶有一體式防護(hù)皮套，傾斜直立放置時(shí)具備 IP51 級(jí)防塵防水滴能力，還能承受三十克撞擊，可適應(yīng)車間與配電房的日常使用環(huán)境。 電磁兼容方面，儀器的輻射與抗干擾性能符合 EN 61326 要求，在變頻器密集的車間里不易受干擾，也不會(huì)對(duì)鄰近的控制系統(tǒng)造成明顯影響，可以放心在帶電環(huán)境中長時(shí)間使用。

Fluke 438-II 可以繪制電機(jī)降額系數(shù)與負(fù)載的對(duì)比圖，并依據(jù) NEMA 或 IEC 準(zhǔn)則執(zhí)行動(dòng)態(tài)電機(jī)分析，用來判斷供電條件對(duì)電機(jī)出力能力的影響。 所謂降額，是指當(dāng)電壓不平衡或諧波畸變存在時(shí)，電機(jī)必須降低出力運(yùn)行才能避免過熱。儀器分別給出不平衡降額系數(shù)與諧波降額系數(shù)，兩者量程均為零點(diǎn)七到一點(diǎn)零，再合成總的降額系數(shù)，量程為零點(diǎn)五到一點(diǎn)零。數(shù)值越接近一，說明供電條件越好；數(shù)值明顯低于一，則意味著電機(jī)的可用容量被電能質(zhì)量問題吃掉了。 判據(jù)方面，NEMA 不平衡度的默認(rèn)限值為百分之五，諧波電壓系數(shù)為百分之零點(diǎn)一五，儀器支持 NEMA A、B、C、D、E 以及 IEC H、N 等設(shè)計(jì)類型，額定轉(zhuǎn)矩則由額定功率與額定轉(zhuǎn)速自動(dòng)算出。把降額曲線與實(shí)際負(fù)載點(diǎn)放在一起觀察，就能直觀看出電機(jī)還有多少余量。 儀器還把效率與負(fù)載率聯(lián)系起來顯示，把實(shí)測效率同該工況下的預(yù)期效率對(duì)比，就能量化因低效運(yùn)行而多消耗的電費(fèi)，為是否更換高效電機(jī)提供經(jīng)濟(jì)層面的判斷依據(jù)。

Fluke 438-II 與福祿克的連接方案兼容，既可以在儀器本地直接查看數(shù)據(jù)，也可以通過移動(dòng)應(yīng)用程序和 PowerLog 430-II 桌面軟件查看，形成現(xiàn)場與辦公室兩端協(xié)同的工作方式。 儀器內(nèi)部采用八千兆存儲(chǔ)卡保存數(shù)據(jù)，符合 SDHC 與 FAT32 要求，最大可選用三十二千兆容量，除趨勢(shì)記錄外還能保存屏幕截圖與多個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)存，具體數(shù)量取決于容量大小。數(shù)據(jù)下載通過 Mini-USB-B 型隔離接口連接計(jì)算機(jī)完成，隔離設(shè)計(jì)可以避免在帶電環(huán)境下形成地環(huán)路。 在桌面軟件中，使用者可以把電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速與效率曲線同電壓、電流、諧波及不平衡趨勢(shì)放在同一時(shí)間軸上比對(duì)，判斷效率下降究竟源自供電質(zhì)量還是機(jī)械負(fù)載變化，進(jìn)而給出調(diào)整負(fù)載、改善電源或檢查機(jī)組的針對(duì)性建議。 對(duì)于長期能效管理，可以把多次巡檢結(jié)果按設(shè)備編號(hào)建立臺(tái)賬，跟蹤同一臺(tái)電機(jī)在不同季節(jié)與不同產(chǎn)量下的效率變化，把偶發(fā)的異常讀數(shù)與趨勢(shì)性的性能衰退區(qū)分開來。

Fluke 438-II 依靠電氣量反推機(jī)械量：它先精確采集電機(jī)輸入端的電壓與電流波形，再結(jié)合使用者輸入的電機(jī)銘牌參數(shù)與等效電路模型，計(jì)算出氣隙功率、轉(zhuǎn)差與輸出功率，從而得到轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和機(jī)械功率。 這種方法的最大好處是無需停機(jī)安裝轉(zhuǎn)速計(jì)或轉(zhuǎn)矩傳感器，也不必在聯(lián)軸器附近作業(yè)，對(duì)連續(xù)生產(chǎn)的流水線與封閉式機(jī)組尤其友好。計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩反映電機(jī)產(chǎn)生并傳送給所驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載的旋轉(zhuǎn)力，單位可用牛米或磅尺；轉(zhuǎn)速則給出電機(jī)軸的瞬時(shí)值，兩者相乘即得實(shí)際機(jī)械功率，單位可用千瓦或馬力。 機(jī)械功率量程為零點(diǎn)七到七百四十六千瓦，轉(zhuǎn)矩量程為零到一萬牛米，轉(zhuǎn)速量程為零到三千六百轉(zhuǎn)每分，可以覆蓋絕大多數(shù)工業(yè)拖動(dòng)設(shè)備。需要注意的是，機(jī)械測量只適用于三線連接的直接啟動(dòng)電機(jī)。 需要強(qiáng)調(diào)的是，這種方法依賴銘牌參數(shù)的準(zhǔn)確性，輸入額定電壓、額定轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)類型時(shí)若與實(shí)際不符，反推出的機(jī)械量就會(huì)偏離，因此測試前應(yīng)核對(duì)電機(jī)銘牌并盡量采用實(shí)測的滿載電流。

已經(jīng)擁有福祿克 434-II、435-II 或 437-II 電能質(zhì)量分析儀的用戶，可以通過 Fluke-438-II/MA 電機(jī)分析儀升級(jí)套件為現(xiàn)有設(shè)備增加電機(jī)分析功能，不必另外添置整臺(tái)儀器。 升級(jí)之后，原有儀器在保留電能質(zhì)量分析能力的同時(shí)，可以計(jì)算機(jī)械功率與效率、測量轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，并繪制符合 NEMA 或 IEC 準(zhǔn)則的降額系數(shù)圖。這樣既保護(hù)了已有投入，又讓同一臺(tái)設(shè)備能夠覆蓋電機(jī)能效評(píng)估這類新增任務(wù)。 對(duì)于尚未持有相關(guān)儀器、且主要任務(wù)就是電機(jī)與配電系統(tǒng)綜合檢測的團(tuán)隊(duì)，則可以直接采用整機(jī)方案，一次性獲得完整的電氣與機(jī)械測量能力，并享受相同的安全等級(jí)與操作界面，減少人員在不同設(shè)備之間切換的學(xué)習(xí)成本。 無論采用升級(jí)還是整機(jī)方式，操作邏輯與報(bào)告格式保持一致，歷史數(shù)據(jù)可以延續(xù)使用，這對(duì)于已經(jīng)積累多年電能質(zhì)量臺(tái)賬的企業(yè)來說尤為重要，避免了數(shù)據(jù)斷檔與基準(zhǔn)重建。

用 Fluke 438-II 測量一臺(tái)直接啟動(dòng)電機(jī)，流程可以概括為接線、輸入銘牌參數(shù)、啟動(dòng)測量與分析三步，整個(gè)過程不需要機(jī)械傳感器，也不需要停機(jī)改造。 接線時(shí)把電壓測試線接到電機(jī)輸入端的三相，再把電流鉗或柔性電流傳感器卡在對(duì)應(yīng)相上；由于機(jī)械測量只支持三線連接的直接啟動(dòng)電機(jī)，接線前應(yīng)確認(rèn)電機(jī)接線方式與控制方式。隨后在儀器中輸入電機(jī)銘牌信息，包括額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)與設(shè)計(jì)類型，儀器支持的電機(jī)設(shè)計(jì)類型涵蓋 NEMA A、B、C、D、E 以及 IEC H、N。 完成輸入后啟動(dòng)測量，電機(jī)測量值每秒更新一次，趨勢(shì)默認(rèn)持續(xù)一周。測試結(jié)束后即可在屏幕上查看轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、機(jī)械功率與效率，并通過配套軟件做進(jìn)一步分析。 若被測電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)，還要在儀器中選擇對(duì)應(yīng)的控制方式與逆變器類型，并確認(rèn)載波頻率在允許區(qū)間內(nèi)，否則機(jī)械量計(jì)算可能無法給出穩(wěn)定結(jié)果。