实验室电源特性测量的程序优化方案

实验室电源特性的测量程序

1.目的

1.1 本文件的目的是制订实验室电源特性的测量程序,以确定实验室电源是否符合IECEE CB体系的默认要求,这一要求是根据IEC/ISO17025《检测和校准实验室能力的通用要求》条款5.3.1和5.3.2制定的。

1.2 依照安全测试标准进行测试,许多电气产品的测试结果依赖于为其供电电源的特性。下面是一些电源特性影响测试结果的例子:

a)电气发热零部件的温度受供电电压影响。多数时候,电压的升高导致温度的升高。有时,电压的降低也会导致某些产品温度的升高。

b)电源频率也能对电气发热零部件的温度产生影响,如:电动机、变压器和电磁线圈。

c)电源谐波失真不仅影响电气发热零部件的温度,如:电动机、变压器和电磁线圈,而且影响产品的泄漏电流。

1.3 测试标准规定了所使用的电源的电压、频率和电源波形特性,如:230V、50Hz、正弦波电源。标准的规定是建立在测试过程中要始终维持标准所规定特性的理解之上的。但实际上,符合这个理想的技术参数的电源是不可能存在的。由于这个原因,一些标准中引入了电源技术参数的容差。同时,有些标准没有考虑这个原因。CTL提议当测试标准没有规定所使用电源的容差时,所使用电源应符合默认的电源稳定性要求。这些电源稳定性要求明确了测试实验室可以使用的实际电源特性,因此,实验室可以得到一致、统一和可重复的测试结果,从而有利于CB体系成员间的测试数据交换。

2.范围

2.1 本文件所描述的程序适用于实验室电压和频率的稳定性和总谐波失真度(THD)的测量,以确定和IECEE CB体系制定的实验室电源默认特性要求一致。

2.2 本文件适用于下列情形:

•在电源的最大额定电流/负载范围内进行测试。

•被测试产品处于正常工作状态。

2.3 本要求仅适用于测试实验室电源的稳定性。本要求不适用于短路电流试验、非正常试验、开关试验和类似的与电源容量有关的试验。

2.4 本程序的电源稳定性要求适用于和普通分支电路连接的产品的试验,这些普通分支电路分布在住宅和商业区,如:北美的120V,15A和20A；240V,15A分支电路和欧洲的230V,10A和15A分支电路。

2.5 测试连接到2.4条以外电路的产品的实验室电源要求在本操作程序中未进行规定。但这些实验室的电源仍应符合IEC/ISO17025条款5.3.1和5.3.2的要求。

2.6 本操作程序只适用于为被测设备供电的电源,而不适用于实验室的“房屋电源”,即为测试仪器、环境室、照明等供电的电源。

2.7 本操作程序不适用于为被测直流电气设备供电的直流电源。

3.定义

3.1 本文件的特定定义

3.1.1 自动调节(电源)

通过电子、电气或机械方法调节电源,使电压和/或频率自动维持在一个规定值。

3.1.2 手动调节(电源)

通过自耦变压器、带选择开关的抽头式变压器或类似方法对电源进行手动调节,使电压和/或频率维持在一个规定值。

3.1.3 稳健电源

有足够容量的电源符合电源稳定性要求,无需进一步进行调节或调整。

3.2 本文件的特定缩写

3.2.1 最大空载电压,V_oc,max

3.2.2 最小空载电压,V_oc,min

3.2.3 最大负载电压,V_ld,max

3.2.4 最小负载电压,V_ld,min

3.2.5 负载电流,I_ld

3.2.6 额定电压,V_nom=指定测试电压(如:120V,230V,240V)

3.2.7 最大空载频率,F_oc,max

3.2.8 最小空载频率,F_oc,min

3.2.9 最大负载频率,F_ld,max

3.2.10 最小负载频率,F_ld,min

3.2.11 最大空载谐波失真,THD_oc

3.2.12 最大负载谐波失真,THD_ld

3.3 文件中的计算等式

3.3.1 空载电压调整:

Reg V_oc=[MAX(V_oc,max-V_nom；V_nom-V_oc,min)/V_nom]×100%

3.3.2 负载电压调整:

Reg V_ld=[MAX(V_ld,max-V_nom；V_nom-V_ld,min)/V_nom]×100%

3.3.3 空载频率调整:

Reg F_oc=[MAX(F_oc,max-F_nom；F_nom-F_oc,min)/F_nom]×100%

3.3.4 负载频率调整:

Reg F_ld=[MAX(F_ld,max-F_nom；F_nom-F_ld,min)/F_nom]×100%

3.3.5 总谐波失真:

THD=(所有谐波电压振幅的平方和/基波电压振幅的平方)的平方根×100%

注:函数MAX(值1；值2)是值1和值2的最大值的返回函数。

例:在函数MAX(V_max-V_nom；V_nom-V_min)的计算中,结果是(V_max-V_nom)和(V_nom-V_min)中的最大值。

4.实验室的责任

4.1 实验室电源特性适用性测量应在实验室电源的最初安装、更改和维修时进行。

4.2 测试电压的稳定性应在整个测试过程中进行监测,确保与电压稳定性要求一致。

4.3 按照ISO/IEC 17025:2005中5.3.2条规定,实验室有责任对电源特性进行监测、控制和记录,确保与要求持续一致。应考虑下列情况所带来的影响:由于供电原因(或其他因素)而导致的电源特性的变化、由于相邻商业区电能消耗或实验室的其他测试导致的变电站负载状态的变化。

5.适用文件

ISO/IEC 17025,2005—检测和校准实验室能力的通用要求

6.通用要求

应遵照本文件中的指示说明以确保测试的一致性和可重复性。

7.设备(www.xing528.com)

7.1 仪器

7.1.1 电压表

7.1.2 电流表

7.1.3 频率计

7.1.4 总谐波失真分析仪

7.1.5 阻性负载

注1:相同功能的其他类型设备也可使用。

注2:仪表的准确度应符合CTL DSH-251b的要求。

8.要求

8.1 当测试标准没有特定指出时,测试所使用的电源应满足下列要求:

8.1.1 电压稳定性:最大+/-3%；

8.1.2 频率稳定性:最大+/-2%；

8.1.3 总谐波失真度(THD):最大5%。

8.2 测试点要持续满足条件。

8.3 电压可以通过下列方法进行调节:

8.3.1 稳健电源—所有情形都接受。

8.3.2 自动调节—所有正常工作状态都接受。如果调节器十分稳定和在异常条件下能快速达到要求,自动调节可用于故障条件。

8.3.3 手动调节—例如在负载不变和电压稳定时,采用自耦变压器并进行周期电压监测(例如最少每隔15分钟)。不能用于波动负载和故障测试。

注:由于输电线质量问题而影响电压稳定性时,手动调节方式不适用。

9.程序

9.1 单相电源的测试方法

9.1.1 表示检测实验室使用的电源连接特性的参数应在测试进行的位置上进行测量。代表性的位置是连接测试设置的插座或接线端子。

9.1.2 实验室测试电源使用的交流电源调节器可以有三种类型的布置:

A.中央调节器,通过分支电路走线分布到各个测试场所。

B.调节器布置在测试场所,受试设备直接与调节器的输出端连接,或者连接在测试场所的插座或接线端子上,而插座或接线端子通过适当尺寸的短电线与调节器连接。

C.移动的调节器,可根据需要移至实验室的不同测试位置,受试设备直接与调节器的输出端连接,或者连接在插座或接线端子上,而插座或接线端子通过适当尺寸的短电线与调节器连接。

9.1.3 电源测试点:

A.中央调节器(9.1.3A)—测试点选取在连接受试设备的测试场所。

B.布置在测试场所的调节器(9.1.2B)—测试点选取在连接受试设备的测试场所或调节器的位置,到调节器的短电线不影响测试结果。

C.移动调节器(9.1.2C)一测试点选取在连接受试设备的测试场所或调节器的位置,到调节器的短电线不影响测试结果。

9.1.4 应该测量电源的电压、频率和谐波失真度。

9.1.5 对于9.1.2中B和C的情况,如果电源调节器的性能规格已经由认可的校准实验室验证,并且其电压稳定性、频率稳定性、总谐波失真等规格满足本测量程序的要求,那么该电源调节器在其规格范围之内使用,可以不必进行章节9的测试环节。对于应用在9.1.2中A情况中的电源调节器,则需要进行测试。因为长距离的电线会影响电源调节器的性能规格。另外,由于连接到分支电路的可能不止一个测试场所,这种同时连接的并联负载方式也需要测试确认。

9.1.6 尽管我们期望在所有测试过程中电源均符合规范要求,电源特性的测量通常跨越一个小时的时段即可,在开路和负载情况下都是如此,除非有理由相信需要进行更长时间的测试来确认与要求意图的符合性。

9.1.7 首先,在一个小时的时段内对电源的开路电压、频率(50或60Hz)和谐波失真进行测试。电压应调整到测试用的标称电压,如:120V,230V,240V或400V。

9.1.8 然后,电源应加载到额定最大阻性负载(连续运行)且不进行调整,在一个小时的时段内测量电压、频率和谐波失真度。自始至终电源应符合要求。

9.2 需要记录/计算的值

9.2.1 最大空载电压,V_oc,max

9.2.2 最小空载电压,V_oc,min

9.2.3 最大负载电压,V_ld,max

9.2.4 最小负载电压,V_ld,min

9.2.5 负载电流,I_ld,max

9.2.6 额定电压,V_nom=指定测试电压(如:120V,230V,240V)

9.2.7 最大空载频率,F_oc,max

9.2.8 最小空载频率,F_oc,min

9.2.9 最大负载频率,F_ld,max

9.2.10 最小负载频率,F_ld,min

9.2.11 最大空载谐波失真度,THD_oc

9.2.12 最大负载谐波失真度,THD_ld

10.记录

10.1 根据4.1.3条中规定的责任以及依照在ISO/IEC 17025要求下的实验室惯例,应当进行记录并保存测量值、计算值、测试地点和测试条件。附录1(资料性附录)为推荐的数据记录表格。

10.2 配电系统的记录应包括接线图、电压、频率、相数、容量、熔断器/断路器的额定值和调节设备的标识。

附录1

(资料性文件)

日期:试验员(姓名/签字):

电源稳定性测试:

方法

依据CTL-OP 110进行电源稳定性参数测量。

结果

地点和特性:

使用的测试设备