电气检测领域电源稳定性核查方法

电气检测领域电源稳定性核查方法

李国祥 ,董晓峰 ,赵阳 ,刘春龙 ,温永强

北方自动控制技术研究所  山西太原 030006

摘要: 电气产品进行检测时测试结果与供电电源的特性相关.比如影响电热部件的因素包括温度,电源频率,谐波畸变等。产品出厂检测环节中对电源安全性具有著十分之重要的考察作用,本文即以电动机检测中心实验室工作为例,介绍分析了在电器领域生产中产品电源稳定性试验的现场核查和方法。

关键词:电气;检测;电源;核查

一、引言

电器产品性能参数的几乎全部试验检测分析结果，也都是必须需要设定在低于某类产品一定性能标准范围的正常输入的电压、频率状态情况条件下后才可能进行,产品上提供出来的上述各种性能检测及试验检测数据结果可靠性程度的高低和测试准确性往往也要与其产品供电电源系统自身的电气技术特性好坏之间也有一个十分的紧密而密切的关系。

二、电气检测领域电源稳定性核查方法

随着各种数字电子技术产品的日益快速及广泛和普及与应用,大量作为使用高压电源使用的各种低非线性大阻抗数字电气装置系统本身和许多其它的电子设备系统必然会因此进一步地污染着高压电网,所以,为了更加严格和保证本实验室所检测的数据结果所使用数据的其绝对高可靠性程度和高度安全与真实性,实验室安全管理研究人员也应严格每年及定期严格的要求对各类高压电源设备安全进行核查。根据我国行业标准CNAS-CL11《检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域中的应用说明》本标准条文中的规定所要求配置的各类实验室仪器设备应先按上述规定已经配备到了具备足够的多相的试验备用电源容量,并还必须首先保证具备各项常规试验仪器用电源特性,如频率输入的电压输入额定电压值、频率电源输出电流额定流值、电压稳定度、频率稳定度、谐波和畸变电流特性要求等,符合有关试验与检测的操作和规范要求中相关的各项规定要求的，或必须严格保证各试验及检测分析项目结果可能出现偏差的各项结果，不确定度误差应计算在试验所处预计的误差范围之限范围内。如对检测项目的计量标准方法条件和国内有关谐波检测计量操作管理规范标准并没有做出特别严格明确或要求或规定等的,则其谐波电压峰值准确度应最少能保持并稳定在其额定总谐波电压峰精度的+/-3%,频率精度则应能至少能保持并且稳定在其额定总谐波频率峰高精度的+/-2%,总谐波畸变值也不应当至少应大于5%。所以,实验室人员一般要单独负责地对目前整个国家电气质量安全技术检测机构实验室领域电源工作中所使用到的种类几乎是全部的各种试验所用电源类型都进行了逐一地核查。一般可从以下三个原则判定电源环路稳定性:

(1)、在室温和标准输入、正常负载条件下，闭环回路增益为0dB(无增益)的情况下,相位裕度是应大于45 度；如果输入电压、负载、温度变化范围非常大, 相位裕度不应小于30度。

(2)、同步检查在相位接近于0deg时,闭环回路增益裕度应大于7dB，为了不接近不稳定点，一般认为增益裕度12dB以上是必要的。

(3)、同时依据测试的波特图对电源特性进行分析，穿越频率按20dB/Dec闭合，频带宽度一般为开关频率的1/20～1/6。

三、实验室核查依据的获取方法

(1)实验室电源核查获取方法及依据

实验室电源稳定性的实验室核查获取的依据: CTL-OP 110《实验室电源特性的测量程序》和CNAS-CL11《检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域的应用说明》。

(2)试验及检测对仪器电源稳定性试验现场

核查和试验分析所用仪器测量的设备要求全部规定为国家实验室标准产品型WT1600型数字功率测量等级计和数字式电能质量分析仪,其中产品标准型和WT1600型的数字功率测试等级计电压峰值的测量范围的测量精度的要求分别为±和0.1%,电流波峰的测量要求的测试精度范围均为±或0.1%,频率峰值的测量范围的测定精度也要求分别为±0.1%,符合标准产品CTL DSH-251b型《设备试验精度》标准中的各项要求。

(3)实验室电源常用试验电源的检测方法

首先,实验室电源常用电压试验常用实验电源代号分别为艾普斯的实验电源,测试实验室环境电源中实验电源的常用的工作交流电压、频率值等参数分别值均为额定单相的380V,50Hz,所以电源试验工作一般选择在此工作电压为额定单相试验的点域内进行。将空载运行试验时用电余压试验波形的调节值设定为到试验电流波形Vnom=380V,频率波形调节为到Fnom=50Hz后再试空载试验运行时间一个小时,并要分别根据WT1600表式中所给出的各种试验空载电压波形参数值及各试验电压频率波形参数来进行确定最大空载试验时空载电压范围设定为范围Voc,max、最小空载试验时空载电压范围为范围Voc, max;确定最大的试验空载谐波频率范围范围为Foc,max、最小的实验谐波空载谐波频率范围为范围为Foc,min等值;或者用电能谐波质量分析仪来确定测量仪器最大输出的试验空载谐波失真度为THDocu。

由于在CTL-OP 110中要求电源负载应尽可能加载到其额定的最大阻性负载,在试验室和具体设计工作流程中均可选择采用以下这两种工作方式:(1)与其购买的电源设备相匹配额定的最大阻性电源负载;(2)连接试验电源至所能用来检测负载的额定最大输出功率电动机,通过并联滤波电容器,使输出功率因数值达到大于1。试验方法将电源功率加载调整到额定输入电压中最大的电阻性定负载输出电压值后且该电压值不需要再次进行其它任何功率调整,在某一小时结束后并可继续根据WT1600表中所提供的电源输出的电压波形及电源频率波形等来进一步确定其最大的额定负载电压Voc,max、最小定负载电压及频率范围为Voc,max值等;最大的额定负载的电流频率范围为Foc,max、最小的定相负载的频率范围为为Foc,min等;而用电能质量分析仪来直接测量功率最大时的电流负载上的电流谐波失真度也就是所谓THDld。

(4)分析计算试验的数据结果

对分析所得到的测试的实验数据计算后获得的实际测量试验结果应能根据试验按以下规定的计算公式计算来正确进行试验分析结果计算:额定空载电压的波动度:RegVoc=[MAX(Voc,MAX-Vnom;Vnom-Voc,min)/Vnom]*在100%空载额定频率负载环境下的电压值下的电流波动的频度:RegVld=[MAX(Vld,MAX-Vnom;Vnom-Vld,min)/Vnom]*在100%空载额定电流空载频率条件下的电压值波动的幅度:RegFoc=[MAX(Foc,MAX-Fnom;Fnom-Foc,min)/Fnom]*在100%的额定负载频率条件下的电压波动的幅度:RegFld=[MAX(Fld,MAX-Fnom;Fnom-Fld,min)/Fnom]*在100%时RegVoc和RegVld的测试的结果平均值应是+/-3%;RegFoc和RegFld的测试前的结果一般应低于+/-2%;而对THDoc和对THDld的测试后的结果则均认为应尽可能达到且不需超过或大于5%。

四、核查注意事项

1.实验室完成电源核查后，应保留核查记录和实验室配电图，并在各个测试工位电源输出端口注明适用的最大输出电压/电流以及可测试的样品工作状态类型，例如：240V/15A，仅限于连续负载。

2.在进行电源核查时，所使用的测量设备的精度应当符合IECEEOD-5014:2019的要求，并且应经过校准确认合格。

3.在进行带载测试时，因线路承载的电流很大，需要确保电路布线、调压器以及连接器(插座或者排插)具有足够的电流容量，以免发生火灾等安全隐患。

4.在实验室接受各类认可评审的过程中，电源核查也一直是评审方关注的重点。在对电源进行重新安装、调试或修理之后，必须对电源的稳定性重新测试。为保证电源特性持续符合要求，需对电源进行周期性验证，建议周期为每年一次。

五、总结

试验是电源设备在实验室的检测中的工作基础,对整个试验室电源设备核查也是其一项最为基础的而又十分非常重要的工作。试验室负责人应据此制定一套相应合理的核查方法定期及适当频次定期对实验室电源状态进行全面核查,特别要当实验电源突然发生事故维修更换或无法更换电源时,要依法及时组织进行电源核查,以进一步保证电源实验室电源检测验证工作结论的真实准确性。

参考文献 ：

［1］CNAS － CL11《检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域中的应用说明》．

［2］朱凌 . 电气检测实验室电源的要求与控制 . 电子质量．

[3]任杨波，翁晓伟.电气检测领域电源稳定性核查方法.[J]计量与测试技术.2017（02）31-34.