认证与标志■ 实验室电源特性测量程序 Procedure for Measuring Laboratory Power Source Characteristics 闻家广播『u视产品质量监督检验 刘 许艳伟 摘要 解读IECEE OD一5010中实验室电源特性测试方法和对测试结果的要求,并通过举例分析实际操作中 可能出现的问题。 关键词 IECEE OD一5010;实验室电源特性;电压稳定;频率稳定;总谐波失真 t bstt act Interpret the test method of laboratory power Sollr( e characteristics and requit ̄ments for test resuhs in IECEE OD 5010. and analyze possible problems in actual operation with examples. Key 、、 ()rds IECEE OD一5010:laboratory power souFce characleristics;voltage stabilily;fl'equency stability:tolal harmonic distortion 引言 IECEE OD一5010《实验室电源特性测量程序》 CTL(测试实验室委员会Committee of Testing Latxqratories) 频率和波形特性。但实际上,符合这种理想技术参数的 电源是不可能存在的 此,一些标准中引入了电源技 术参数的容差,同时,也有些标准没有考虑这个因素, 所以CTL提议在测试标准没有规定电源容差时,使Ⅲ 的电源应符合默认的电源稳定性要求。这些电源稳定要 求明确了测试实验室可以使用的实际电源的特性,由此. 实验室可以得到一致的、统一的、可重复的测试结果. 参照lEC/ISO 17025《检测和校准实验室能力认可7位则》 第5.3.1和5.3.2的要求提出,以确定测量实验室电源特 性是否符合IECEE CB体系的要求 电源的稳定性会直接影响实验室的电性能,进而 影响相关测量结果的准确性。测量安全实验室的电源特 性是CB授权实验室(CBTL)评审时的重要核查项目, 从而便于CB体系成员实验室之间测试数据的交换。 正确有效地执行程序是实验室提供正确的测试结果和顺 利通过实验室评审的重要保证。 2 IECEE OD一5010的应用范围 2.1适用范围 IECEE OD一5010的内容适川于实验室电源电压稳 1 IECEE OD一5010提出的背景 依据安全测试标准对电气产品flgi ̄,0试结果进行分 析,很多电气产品会受到实验室供电电源的特性的影响。 比如: 定性、顿牢稳定性以及总谐波失真(THD)的测量,保 r实验 符合IECEE CB体系的实验室电源特性要求 IECEE OD一5010仅适J1】于为被测设备供电的实验 室电源,且只适用于实验室电源的稳定性?测试是在实 验拳电源的测试连接位置的最大额定电流范罔内进行 1)电气发热部件的温度会受到其供电电压的影响。 在大多数情况下,供电电源电压的升高会导致电气发热 部件温度升高=而对于某些特定产品,供电电源电压降 低同样会导致产品温度升高 2)电源的频率也会对电热部件的温度产生影响。 的,并在被测产品的iE常操作条件下进行测 IECEE 01)一5010的测试电路稳定性要求适朋于与 住宅和企业巾常 的分支电路相连的产品的测试,例如, 北荚的120 V,15 A币1J 20 A;240 V,l5 A电路干¨欧洲的 230V,10 A和16A分支电路 2.2不适用的情况 IECEE OD一5010不适川于实验室的“房屋电源”, 例如电机、变乐器和电磁线圈等 3)电源的谐波失真不但会影响电热部件的温度, 曼l『】电机、变压器和电磁线圈等,还可能引起产品的电流 泄漏。 即为测试仪器、环境室、灯等提供的电源;不适Hj于为 直流额定电气设备供电的直流电源;不适月{于产生自有 基于上述原 ,测试标准规定了使用电源的电压、 2018年第5期安全与电磁兼容39 l●CERTlFICATlON&MARKS 能量的光伏阵列的测试。如果所使用的辅助设备连接到 分支电路,则要求对使用光伏阵列的辅助设备进行测试; 不适用于EMC测试。 表2不同电源调节类型应满足条件 电源类型 稳健电源 测谢渔要持续满足条件 所有情形都可以接受 所有正常工作状态都可以接受。如果调节器 3 测试要求 3.1实验室责任要求 实验室电源特性测量应在实验室电源最初安装、更 自动调节 十分稳定,而且能够在负载变化的状态下实 (电源) 现快速反应,自动调节可以在负载调节条件 下使用。 人工调节 例如采用白耦变压器连同定期电压监测和调 节器(例如最少l5分钟为间隔),以确保电 (电源) 压是恒定的。 改和维修时进行,以确认在测试连接位置有合适的电源 质量。 按照ISO/IEC 17025:2005第5.3.2条款,实验室的 职责是监控、控制和记录实验室电源的特性,以确保与 要求保持一致,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 载状态变化。 3.2测量仪器要求 注:a.稳健电源:无需进一步的调节或调整即符合电源稳 定性要求且有足够容量的电源; b.自动调节(电源):通过电子、电气或机械的方式调节 电源,使电压和/或频率自动维持在一个规定值; c.人工调节(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 测量所需仪器:电压表、电流表、频率计、总谐 波失真分析仪、阻性负载。 测量仪器要求:仪表的精度应符合最新版本的CTL DSH一251。仪表校准应可追踪到国际标准单位。 3.3测试结果要求 4.2调节器位置 实验室测试电源位置使用的交流电源调节器一般 有三种类型的布置: 在测试标准中没有指定的情况下,电源测试连接 位置特性应符合表1中的要求。 表1 电源测试连接位置特性的要求 要求内容 电压稳定性 要求限值 最大±3% 频率稳定性 总谐波失真(THD) 最大±2% 最大5% 3.4测试点要持续满足条件的要求 不同电源调节类型应满足条件见表2。 4测试方法 4.1代表性测试位置 图1 第一种类型电源调节器布置示意图 实验室使用的电源特性的参数应在其日常进行测 试的位置上进行测量,代表性的位置是连接测试装置的 第一种类型布置:调节器,通过分支电路走 线分布到各个测试场所。如图1所示。 第二种类型布置: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,如图2所示。 插座或接线端子。代表性测试位置可按照以下原则选定: 1)对于电压的稳定性,连接位置在距离电源最长 的接线位置可以被认为是“最坏情况”,并且可以代表 同一线路上的其他连接。这个位置可以通过电力系统线 路图来确定。 第三种类型布置: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,而插座或者 接线端子通过适当尺寸的短电线与调节器连接,如图3 所示。 2)对于频率稳定,任何测试位置都可以代表整个 网络。 3)对于总谐波失真,应确认所选位置正确地表示 电路中的其他连接点。 40 SAFETY&EMC No.5 2018 认证与标志■ 果电压发生了变化,且电路具有手动调节的方式(如调 压变压器),则允许在下列条件下进行重新调整,以补 偿带载的电路电压变化: 1)需要将电压调回到测量的开路标称电压处的调 整电压,且应予以记录。 2)电压调整值必须在电压稳定性的限值范周内(最 大±3%),并且在1小时连续的负载下,测试连接位 置的电压稳定性必须保持在最大4-3%的限值内 3)如果电压调整值超过电压稳定性的限值,在1 小时连续加载期间,测试连接位置电压的稳定性必须保 持在最大4-3%的限值范围内。如果电压稳定性符合最 大±3%的要求.则要确定测试位置,以便使j}j人员知 图2第二种类型电源调节器布置示意圈 道该测试连接位置仅限于使用连续负载。 当测试连接位置的电压稳定性不符合在电路额定 负载条件下的最大4-3%的要求时,一个较低的负载可 能会满足电压稳定性的要求。减小的额定负载值应在该 测试电路位置加注标识,让使用人员知道负载的限值。 4.4记录要求 根据IECEE OD一5010规定的责任以及IECflSO 17025 要求的实验室惯例,应记录并保存测量值、计算值、测 试地点和测试条件 IECEE OD一5010的附件A(资料性 目录)为推荐的记录表格。 配电系统的记录应包括线路冈、电压、频率、相数、 容量、熔断器/断路器的额定值和调节没备 . 需要测试记录的数据如下: 图3第三种类型电源调节器布置示意图 最大开路电压 称电源电压 ,;最小开路电压 ...。 ;最大负 ;负载电流Ii ;标 载电压‰ ;最小负载电压 4.3测量方法 ;最大开路频率 … ;最小开路频率 在选定的测试位置测量电压稳定性、频率稳定性 和总谐波失真。 ;最大负载频率FI『I. ;最小负载频率FI .;最大 开路谐波失真THD ;最大负载谐波失真THD ; 需要计算的公式和数据如下: Reg =[MAX( 一 ; 一 )/v, 1 X 100% 尽管我们期望在所有测试过程巾电源均符合规范 要求,电源特性的测量通常在开路和负载情况下1,bnt, 内进行,除非有理由相信需要进行更长时间的测试来确 认要求的符合性。另外,连接位置电源特性的测量可以 测试期间测量。 Reg d=[MAX( Reg =[MAx( 一 ; 一 ; 一 lL )/K J X 100% 一 )/F, 】X 100% Reg d=IMAX( lL — …; l广 l{ ),' 1 X 100% 第一步,在一个小时内,对测试位置连接的开路 标称电压、频率和谐波失真度进行测试。电路的标称电 压值可参见IEC 60038中表1的“IEC标准电压”。从 IEC 60038的表A1中得到标称电压值的允许公差。测 链开始时的标称电压应在1EC 60038的表A.1所列出的 “最高电源或用电电压”和“最低电源电压”范围内。 5注意事项 当一个测试电路根据IECEE OD一5010进行评估并 确定要符合要求时,可以只记录初始测试条件而不需对 电源进行进一步监控。 当测试电路被用于在电路的评估范围之外进行测 试时,这个电路的稳定性应在整个的测试过程中进行 监控。 测试位置电压不应超过这些值。 第二步,测试连接位置应加载到可连续运行的额定 最大阻性负载。在一个4,1 ̄-,J内再次测量电压、频率和谐 波失真度。电源测试位嚣在这一小时均应符合要求。如 测试连接到除以上要求以外电路的产品的实验室 电源要求,在IECEE OD一5010中未进行规定。但这些 2018年第5期安全与电磁兼容41 ●CERTIFICATION&MARKS 实验室的电源仍应符合IEC/ISO 1 7025条款5.3.1和5.3.2 的要求。 应遵照IECEE OD一5010的指示说明以确保测试的 一致性和可重复性。 测试值的选择应优先参考IEC 60038中表l的“IEC 际准电压”和IECEE OD一5010第2.3提供的测试值, 一般选择测试120 V,15 A;120 V,20 A;240 V,15 A; 230 V,10 A;230 V,16 A。如果被测试的交流电源达不 到所测试的负载,则要禁用或者按照测量方法中的第二 步处理。 电源稳定性测试的频次依据IEC/ISO 17025中5.3.】 和5.3.2的要求以及实验室程序文件的规定,一般建议 为每年1次至2次。当遇到实验室电源的最初安装、更 改和维修时.需要在其使用前进行测试。 6举例分析 案例一:电源稳定性测试报告样例 IECEE 01)一5010附录A中给 了推荐的电源稳定 性测试报告记录表格,见图4、图5。报告或记录的具 体格式没有详细规定,所要求的内容和数据不缺失即可。 案例二:电源特性参数测试布置示意图 测量时,应按照IECEE OD一5010要求和测试方法 的规定进行电源特性参数的测量。尤其是加载的测试, 要严格按照测试方法的程序进行测试。图6为布置示意 仅供参考 案例j:不同谐波失真电源波形的比较 铡试日期:XXXX年XX月XX日 铡试方法: 电潭稳定性剥里方法依据IECEE 0D一5010 图5配电系统测试报告样例 图6电源特性参数测试布置示意图 测试人员:XTCX 交流电源的输f{={如果直接采用国家电网的配电 统,且调节器仅起到调节电压作用,一般情况下电动 输出的THD测试值会比较大,主要是电网电源掺杂 大量的干扰波和丰富的高次谐波造成的,如罔7, FHI 涮试结果: 电再三 号:XX ̄IX-XX 试要求 悸待电源电压Vac ̄t ^大开路电压 岫 冁号; aX蕊 鼎 僵 l0V 1如.∞7 测试值为2.88%。国家电网的配电系统供电不受实验{ 控制,如果波形因为干扰波或高次谐波导致畸变过大 最小拜路电压、 血 负蔫电瀛lld,m ̄ 最大夤戢电压 ̄"ld,m.Jm 最小照戴电压VI&II ̄ 最大开路攮辜F呜皿旺 I!I小开路频事Foc皿_m 最大负载!赜辜Fld』嗌 最小负戢15僻Fld 面 24oO酡 l5^ 2,1n04.t 2加040 500ol_酗_伽l 5O撇j9.9 5nooL讥o0I 49999,'59999 最大开路诣暄失真T邗D 0 6% 最大负戢谓j陕鼻"ll ̄ld 、 【MA: -Yl皿1.V啪 面 Vacua.1 x too% 、1d=tM.4XO,qd,uuut-",,'nom;V Ⅲ-、1d.皿皿>、 叩 ×lo。 0 7‰ O日2S% 00lS Foe-CMAXCFoc,max-F:uam;Ft.m-Ftclnm, ̄Fm]×l0O o0 0螂l7% Fld-[MAX田d 鼠 佣 ,F嘲嗣 f矾 x 100% 000聃 o0;3% 结论:祷台要求 使用的仪器设备。 倥器设备名 称 毒l 厂商 XX:c0 XXXX 型号 XX)c0。【 XXXX麟 置苑国 XX X,。0泓忮堆日期 X)c口∞有烛日期 电压亮 电流袅 .: X XXj。【疆.XX XXXX—叛XX XXXX弼,XX 频章计 总I誓聩妻真 TItD分析依 负载 XXX麟 XXXXXX X ∞ XXXX职 XXXXXX X瑟 l。Ⅸ XXX X】c船 XX.XX XXXK弼.XX 默 XXXXXX XXXX—XX XX XXXX默Xj。0 NA NlA 图7电网的配电系统供电输出波形 图4电源稳定性测试报告样例 (下转第47 42 SAFETY&EMC No.5 2018 温度保护j力能,J I.温度f 护范Ⅲ与电芯允},f=的允放IU 潞瞍 闱 的移动电源 :- ,45 oC钏一I() J( 放电愉 验可以不作 术 6 电池和电池组 水体准 求侈功电源产tI^l大】部的纠 高r J 池f1 J也 池 符合Gf{3 1241—2014 他携式电子J I…}J锉离子I 池f¨电池组发个= 求 fl'U :i意的足,平多动I乜源所他 川的电芯或 f :并联块多数没 ‘任何 』J、'dJf ̄,所 r 的f 护功能酃址粜f{l仵移功咀 产。 的祭fJ【}U路『11 刈 J 类似结构的IU池或 电池 ,GII' 3124l一20l4的4.7.5 试验坝J J规定.炎似I也池或咀池 应j发连J¨=】 }J【一起 逊什GB 31241—2014第8-、 I 1 1节的测}JI= 』亡具址 (;B 31241~2014 t 1 I、6条款. 求移动I 源晰咳具何 ^ f 护功能.他 内部的 高 ll乜池存 个的允放电濉 J芝 …【』、】l f1 这意昧 .移动电源i ̄z:II[[I, 的矬离J I乜池或电池 -lf【,除J 要满址对应电池f¨【U池 的芎核, 扬一=~进行更多的移动电源』 一一≤m呲一~~~一一‘.~雌他一瑟池剐 一 : 一 卜 ~ 一一一 一 一;  ̄5:…I1贞一t 体测试 7一一电G整体安全要求 科 一一一~一黼¨ 爻 ~一一~啪_亡 m~一一一门一圳 一低般-峨火曼, 铰黼~一一-三.删一一一稳m 价小一结~移动电源作为f 息技术类电了产r , 需要满 脱行的信息技术类设备的 令标准( l{4943.1—20【】 息技术没衙安伞销1 分:通片J 求》 为移 功电源有· 的特殊性, 此.GB厂r 35590—2017 ( l{4943.1一10I1的 t ̄.砷-14111J-捉…r细化 JJI『, 要求, ( I{/T 35590—2017的4.5 4.5.4、4.5.5条款,此时 f^=允满 (Ⅲ/T 35590—2(1l7的 求 (;B 4943.1—2011中对r外壳、印制板、绝缘材料 那L二经进”J 观定,( /T 35590—20l7 4 53材 料『5儿燃要求rf1 进行了力lI, . 述材料 喽满足小低 J:、一l纵 【燃 求(;R 4943.1—201l 定r心力消 除千¨受 制IU源的iJ_I=验方法,但不足针刈.J听订的产 (;l{厂l、35590—2017的4.5.4 J ,J消除、4.5.5受 带I电源 JJ!lJfjJ]确规定Ji』i=仃的移动电泺均 满足应 -『f『lj 】干I1受 i 源 求.} 验,J‘法 j GB 4943.1—201 l}1II—d 参考文献 rf一陶电j 技术 准化研究院、 毛腿(}^I建)电子ff 公司,ffl{吐产,If 质{I}舱验柑f究院, (;B/I 3559(/~ 2017 I1'、技术他携 数 :波备朋移动I乜源嗵川觇【 北京: 11l 准化}n版 .2017. f【』『鹏林. 、 完 的允i也 蠢安全 体系【JIl安全 电磁 兼容 20I4I6):9一l0. 标准与应用■ 图8 自动调节的稳压电源输出波形 7结语 f 源悱能的 坏…妾影响 qffg-(19日常伶测7 作 水文刈I (:ICE 01)一5010内容进"解波行州 窠例进 仃分析,币‘ 实验 ilJ!『J 人员重 验窜JH电源的稳定 性.iI 啪执f IE(:J_=J.:()1)一5010,进免 电源特 符 合要求造成试验 们离 参考文献 1I I()【)一501():l1nIf‘pdt,lf Jfo,…p "ing labnl…I Y I f r N(1lll‘‘I I。h ̄ii'al’Eel islil。 『S1.2014. 21 Il :I:/l I)1 7025:《:Plllalal rP luin I11t-ills f r the t·fllllpelell ̄P nf lesling ̄I11(1(‘aIil.alion lIIllll1alol‘ 1 2()17 31 -I, 质 认证-I,心IJ :E CII体系义什译文 fM Jl北 5 :村l做1 ,lkt1:版}I .201 1. 编辑:田宁 l ·一mai J:1ianning(ah rsi I 11 2O18年第5期安全与电磁兼容47