Metody oznaczania niebezpiecznych substancji w materiałach i wyrobach elektronicznych objętych dyrektywą RoHS

Transkrypt

1 Metody oznaczania niebezpiecznych substancji w materiałach i wyrobach elektronicznych objętych dyrektywą RoHS dr inż. KRYSTYNA BUKAT, dr inż. GRAŻYNA KOZIOŁ, mgr inż. MAREK KOŚCIELSKI Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa Elektryczne i elektroniczne odpady zawierają niektóre substancje niebezpieczne, jak np.: ołów, rtęć, kadm, chrom, brom, które negatywnie oddziaływają na środowisko. I tak, ołów występuje głównie w lutach, powłokach zabezpieczających lutowność płytek drukowanych, końcówek i wyprowadzeń podzespołów elektronicznych, w pigmentach farb, stabilizatorach PCW, smarach. Kadm występuje w lutach specjalnych, półprzewodnikach, podłożach hybrydowych, szkle, kontaktach, kablach, stabilizatorach PCW, pigmentach, emulsjach. Rtęć znajduje się przede wszystkim w lampach fluorescencyjnych, czujnikach, przekaźnikach. Związki z chromem stosowane są jako powłoki antykorozyjne (na cynku lub aluminium), powłoki chromowe twarde, pigmenty i stabilizatory w barwnikach. Brom występuje w związkach zmniejszających palność tworzyw sztucznych; powszechnie stosowane są w laminatach płytek drukowanych, obudowach podzespołów lub kabli [1, 2, 3]. Przykłady występowania niebezpiecznych substancji chemicznych w popularnym sprzęcie elektronicznym pokazano na rys. 1 3 [4]. Dyrektywa RoHS ogranicza stosowanie ołowiu, rtęci, sześciowartościowego chromu, polibromowanych bifenyli (PBB) i polibromowanych eterów difenylowych (PBDE), które zawierają brom, do maksymalnej zawartości równej 0,1% wagowo, a kadmu do 0,01% wagowo w jednorodnym materiale sprzętu elektronicznego i elektrycznego oraz w żarówkach i oprawach oświetleniowych, przeznaczonych do użytku w gospodarstwie domowym [5, 6]. Za substancję jednorodną przyjmuje się materiał, który nie może być rozdzielony mechanicznie na różne materiały. Przykładami materiałów jednorodnych mogą być papier, plastyk, ceramika, szkło, metal, stop, powłoka metaliczna, a materiałów niejednorodnych: kable, płytki obwodów drukowanych, podzespoły półprzewodnikowe w obudowach, itp. Rys. 3. Przykład występowania w sprzęcie elektronicznym związków, ograniczających palenie tworzyw sztucznych Fig. 3. Example of occurrence of organic fire retardants in electronic equipment Rys. 1. Przykład występowania ołowiu, kadmu i chromu VI w sprzęcie elektronicznym Fig. 1. Example of occurrence of lead, cadmium and chromium VI in electronic equipment Wyrób zgodny z dyrektywą RoHS jest zatem taki, w którego każdym elemencie, charakteryzującym się jednorodnością materiału, zawartość niebezpiecznych pierwiastków nie przekracza regulowanego dyrektywą poziomu (tab.1). Badania na zgodność z RoHS Dyrektywa RoHS nie wypowiada się w kwestii konieczności przeprowadzania badań na zgodność z jej regulacją dotyczą- Tab. 1. Dopuszczalne regulowane poziomy zawartości pierwiastków w materiale jednorodnym Tabl. 1. Upper limit of concentrations of elements in homogenous material Rys. 2. Przykład występowania rtęci w sprzęcie elektronicznym Fig. 2. Example of occurrence of mercury in electronic equipment Pierwiastek (związek chemiczny) Poziom zawartości regulowany dyrektywą RoHS [ppm] Pb 1000 Hg 1000 Cr 1000 Br (PBB, PBDE) 1000 Cd Elektronika 3/2008

2 cą poziomu zawartości substancji niebezpiecznych w produkowanym materiale, podzespole lub wyrobie. To producent musi podjąć decyzję o tym, czy poddawać badaniu sprowadzany materiał, podzespół, część wyrobu lub wreszcie wyprodukowany przez siebie wyrób, czy w ogóle nie poddawać niczego badaniu, a jedynie opierać się na deklaracjach materiałowych poddostawców, aby nabrać pewności, że sprzęt, który dostarcza na rynek jest zgodny z dyrektywą RoHS. Dyrektywa również nie wskazuje metod badania na zgodność ze swoimi wymaganiami. Od kilku lat trwają prace normalizacyjne dotyczące procedur oznaczania regulowanych poziomów zawartości substancji w wyrobach elektrotechnicznych (projekt normy IEC 62321, Ed.1: Electrotechnical Products Determination of levels of six regulated substances (lead, mercury, cadmium, hexavalent chromium, polybrominated biphenyls, polybrominated diphenyl ethers). Po zakończeniu prac na szczeblu międzynarodowym i ukazaniu się tej normy, co przewidywane jest w połowie 2008 roku, Polski Komitet Normalizacyjny, jako członek CENELEC (Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego Elektrotechniki) może wprowadzić normę IEC drogą uznania i/lub wiernego tłumaczenia. Metoda przesiewowa badania sprzętu elektronicznego Typowy wyrób elektroniczny składa się z setek pojedynczych elementów, takich jak obwody zintegrowane, podzespoły dyskretne (rezystory, kondensatory, diody), kable, płytki drukowane, złącza, czujniki, itp. Każdy z elementów stanowi unikalną mieszankę materiałów. Dlatego też uzyskanie reprezentatywnej próbki do badań jest kluczowym problemem badawczym. Jako wstęp do badań poziomu zawartości sześciu substancji niebezpiecznych, regulowanych dyrektywą RoHS, zaleca się zastosowanie nieniszczącej, tzw. przesiewowej metody. Metoda ta jest analitycznym podejściem, które ma na celu wstępne jakościowe i ilościowe oznaczenie stężenia (koncentracji) analizowanego pierwiastka w badanym materiale przy użyciu fluorescencyjnego spektrometru rentgenowskiego [2]. Sondą spektrofotometru skanuje się tzn. przesiewa cały element w celu znalezienia miejsca, w którym nastąpiło zdecydowane przekroczenie poziomu substancji. Po tym wstępnym badaniu dokładnej analizie poddaje się krytyczne miejsce. Metoda przesiewowa daje tylko zgrubną informację o tym, czy w badanym sprzęcie występują substancje niebezpieczne. Jak pokazano na rys. 4., metoda przesiewowa daje odpowiedź: jest lub nie ma. Wynik tak, odległy od założonego dyrektywą poziomu, jest wynikiem pewnym w tej analizie. Podobnie jak wynik nie. Jeżeli natomiast wynik jest zbliżony do granicznego poziomu, należy go zweryfikować zaawansowanymi metodami analitycznymi. Ocena wyników zależy od tego, czy badaniu poddaje się substancje jednorodne, czy niejednorodne. Nie można metodą, stosowaną do całego wyrobu, określić z całą odpowiedzialnością poziomu zawartości substancji w materiale jednorodnym elementu, będącego częścią wyrobu. Dlatego też często producenci spektrofotometrów przeznaczonych do badania regulowanych dyrektywą poziomów substancji podają bardziej bezpieczne poziomy ich zawartości, tak aby wynik jednoznacznie wskazywał na obecność lub brak danego pierwiastka, ograniczając w ten sposób obszar niepewności, zbliżony do wymaganego dyrektywą poziomu. Na podkreślenie zasługuje fakt, że badanie przesiewowe jest w miarę proste oraz nieniszczące. Rys. 4. Schemat postępowania z materiałami i wyrobami elektronicznymi w celu określenia ich zgodności z dyrektywą RoHS Fig. 4. Schematic drawing of procedure to obtain answer is electronic equipment or isn t complaint with RoHS directive Elektronika 3/

3 Fluorescencyjny spektrometr rentgenowski Fluorescencyjne spektrometry rentgenowskie są znanymi przyrządami analitycznymi, stosowanymi od lat w wielu zastosowaniach. Najbardziej popularnymi rozwiązaniami technicznymi są: XRF X-Ray Fluorescence metoda wykorzystująca wzbudzanie charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego atomów tarczy przez fotony z lampy rentgenowskiej, RXRF-Radioisotope X-Ray Fluorescence wzbudzanie promieniowaniem γ ze źródeł promieniotwórczych (np. 109 Cd), SRIXE(SR-XRF) Synchrotron Radiation Induced X-Ray Emission wzbudzanie silnym promieniowaniem synchrotronowym, PIXE Particle Induced X-Ray Emission wzbudzanie cząstkami naładowanymi z akceleratora. wiastek, który jest obecny w próbce wytwarza fluorescencyjne promieniowanie z różną energią, rejestrowaną w postaci charakterystycznego widma, rejestrowanego w komputerze (9). Wielkość energii rejestrowanego promieniowania daje informację o rodzaju występującego pierwiastka (położenie na osi X widma rentgenograficznego). Natężenie rejestrowanego promieniowania określa koncentrację pierwiastka zawartego w próbce (położenie na osi Y widma rentgenograficznego). Jednym z ograniczeń tej techniki jest głębokość penetracji próbki przez promieniowanie, zależne od natury materiału. Aby ograniczyć ilość analizowanych pierwiastków, które są obecne w próbce tylko do regulowanych dyrektywą RoHS, producenci spektrometrów fluorescencyjnych proponują zastosowanie odpowiednich filtrów, które wycinają nadmiarową część widma. Metoda XRF jest metodą porównawczą, dlatego istotna jest jakość kalibracji oraz zastosowany materiał matrycy wzorca (PE, PCW), na który metoda może być wrażliwa. Do szybkich jakościowych pomiarów proponowane Rys. 5. Schemat działania spektrometru fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii (EDX) Fig. 5. Scheme of X-ray fluorescent spectrometer with energy dispersive Rys. 6. Rentgenowski spektrofotometr fluorescencyjny: a) ręczny; b) stacjonarny Fig. 6. X-ray fluorescent spectrometer: a) handheld; b) desktop Zalecanym narzędziem do oznaczania poziomu zawartości regulowanych pierwiastków jest spektrometr fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii (EDX), którego schemat działania przedstawiono na rys. 5. Zasada działania spektrometru fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii polega na wzbudzeniu przez fotony z lampy rentgenowskiej (2) charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego atomów tarczy (8). Wzbudzone promieniowanie rentgenowskie, działając na próbkę (6) powoduje jonizację wewnętrznych powłok atomowych i emisję wtórnego promieniowania fluorescencyjnego. Każdy piersą ręczne spektrometry; do bardziej dokładnych analiz spektrometry stacjonarne (rys. 6). Metoda fluorescencji rentgenowskiej dostarcza informacji o obecności regulowanych substancji jako pierwiastków chemicznych. W przypadku analizy chromu otrzymuje się sumaryczną zawartość chromu (nie tylko Cr VI), a w przypadku bromu sumaryczną zawartość bromu zawartego np. w PBB i PBDE. Zatem w przypadku oznaczania Cr musi być przeprowadzona weryfikacja jego zawartości innymi metodami, a w przypadku bromu musi być przeprowadzona identyfikacja substancji, która zawiera brom. 64 Elektronika 3/2008

4 Przygotowanie próbek do badań Metodę przesiewową można zastosować do badania materiałów, podzespołów oraz gotowych wyrobów bez demontażu, po wstępnym demontażu i po całkowitym demontażu. Przygotowanie próbek do badań bez demontażu Bez demontażu można jedynie analizować materiały jednorodne, jak np. stopy lutownicze zawarte w wannach agregatów, w pastach lutowniczych, w drutach lutowniczych. Metoda ta jest bardzo przydatna np. w zakładach montażowych, wyposażonych w dwie linie montażowe: w technologii cynowoołowiowej i bezołowiowej. W przypadkach, w których mogłoby dojść do zamiany np. past lutowniczych, drutów lutowniczych, płytek drukowanych, czy podzespołów na tych dwóch liniach, szybkie badanie przesiewowe materiału da jednoznaczną odpowiedź. Dalej podano przykład badań własnych, które przeprowadzono grzecznościowo na spektrofotometrze prezentowanym na seminarium. Spektrofotometr był przeznaczony do badania papieru, a więc nie był przygotowany do badania produktów elektronicznych. Badaniu przesiewowemu poddano płytkę drukowaną z nadrukowaną i przetopioną pastą lutowniczą na polach. (rys. 7). Jak się spodziewano, stwierdzono obecność ołowiu w ilości znacznie przekraczającej 1000 ppm, choć wyniki na Rys. 7. Przykład płytki drukowanej z pastą cynowo-ołowiową na polach lutowniczych do badania przesiewowego Fig. 7. Example of PCB with tin-lead solder paste on soldering pads for screening test Rys. 8. Przykład wyniku analizy zewnętrznych części wyrobu elektronicznego (ładowarki telefonu) rentgenowską metodą Fig. 8. Example of analysis of outer parts of electronic equipment (mobile phone charger) using screening XRF technique Elektronika 3/

5 Tab. 2. Wyniki pomiaru ołowiu w paście lutowniczej Tabl. 2. Measurement results of lead concentration in solderpaste Strona płytki [% zawartości pierwiastka] Sn Pb Ag Cd A 73,172 26, B 48,356 51, Tab. 3. Wynik badania przesiewowego pól lutowniczych i połączeń lutowanych Tabl. 3. Measurement results of screening tests of soldering pads and joints Miejsce na płytce/zawartość pierwiastka [%] Sn Pb Ag Cd Pole lut. U12 94, ,847 0,183 Pole lut. U , ,836 0 Pole lut. U14 95, ,914 0,062 Pole lut. Test 94, ,073 0 Chip U13 77,365 0,579 22,060 0 Chip9(bok U13) 87,057 6,361 6,582 0 Chip U19 94,924 1,986 3,090 0 PLCC44 (druga strona) 98, ,303 0 wykazywała obecności ołowiu. Natomiast w kilku przypadkach stwierdzono znaczne przekroczenie kadmu i ołowiu w montowanych podzespołach (tab. 3). W omawianym przypadku, ze względów konstrukcyjnych spektrofotometru niemożliwe było przeprowadzenie pomiaru dla małych kondensatorów. W omawianym przypadku wynik należałoby powtórzyć, dokonać demontażu i jeszcze raz potwierdzić, co w przypadku grzecznościowych pomiarów nie było już możliwe. Gdyby jednak przedstawione wyniki przyjąć za pewne, należałoby uznać, że badana próbka nie spełnia wymagań dyrektywy RoHS. Przygotowanie próbek do badań po wstępnym demontażu Wstępny demontaż polega na oddzieleniu obudowy od zespołów elektronicznych na płytkach drukowanych, znajdujących się wewnątrz wyrobu. Zespół na płytce drukowanej jest materiałem niejednorodnym i dlatego musi być zdemontowany, aby oddzielić poszczególne podzespoły bierne, czynne, baterie, mikrofony, zasilacze, itp. od obwodu drukowanego płytki. Jednak należy zdawać sobie sprawę, że nawet po takim demontażu nadal operujemy materiałami niejednorodnymi. Dlatego Rys. 9. Przykład zespołów na płytce drukowanej polutowanych bezołowiową pastą lutowniczą Fig. 9. Example of components on PCB solderded with unleaded solderpaste polach po stronie A i B różnią się od siebie (tab. 2). Wskazuje to na niepewność dokładności pomiaru zastosowanym przyrządem. Otrzymany wynik jednak jednoznacznie wskazuje na to, że zastosowana pasta lutownicza nie spełnia wymagań dyrektywy RoHS. Zewnętrzne części wyrobów elektronicznych, takie jak obudowy, kable, śruby, złącza, również mogą być analizowane przesiewowo. Obudowy wykonane są na ogół z tworzywa i jeśli nie są pokryte warstwami zabezpieczającymi lub ozdobnymi, stanowią materiał jednorodny, łatwy do oceny. Podobnie dzieje się z kablami, które wykonane są z PCW i zawierają kadm i ołów jako stabilizatory i/lub barwniki tworzywa. Przykład analizy po wstępnym demontażu metodą przesiewową podano na rys. 8 [8]. Jak wynika z przedstawionych widm rentgenowskich, badany wyrób zawiera zarówno ołów, jak i kadm na niedopuszczalnym poziomie, zatem wyrób jest niezgodny z dyrektywą RoHS. Na rys. 9. pokazano przykład zespołów na płytce drukowanej, polutowanych bezołowiową pastą lutowniczą, który przygotowaliśmy do badania przesiewowego. W wyniku przeprowadzonego badania przesiewowego fragmentów płytki z podzespołami stwierdzono, że zastosowana do lutowania pasta bezołowiowa istotnie nie metodami stosowanymi do badań próbek po prostym demontażu są oprócz nieniszczącej metody przesiewowej inne, bardziej skomplikowane metody analityczne, jak chromatografia cieczowa, spektrometria masowa, lub absorpcja atomowa. Zaletą metody po prostym demontażu jest możliwość skupienia się w badaniach tylko na podejrzanych elementach, co ogranicza czas i obniża koszty badań. Wadą tej metody jest niepewność, czy rzeczywiście badaniu poddano substancję jednorodną. Na rys. 10. oraz w tab. 4. przedstawiono wyniki analizy przesiewowej rezystora R0805. Poddając rezystor analizie mieliśmy świadomość, że analizujemy substancję niejednorodną. Wynik analizy pokazuje, że w rezystorze występują wszystkie regulowane dyrektywą substancje. Przekroczenie zawartości ołowiu w badanej próbce informuje o niezgodności tego podzespołu z wymaganiami dyrektywy. Jeśli chodzi o wyższą zawartość chromu, to powinno się przeprowadzić badanie weryfikujące w celu ustalenia rzeczywistej zawartości CrVI. W przypadku bromu, choć nie wiemy w jakiej substancji się znajduje (PBB, czy PBDE), to jego ilość jest tak znacznie poniżej dopuszczalnego poziomu, że nie wymaga dalszych badań. W zasadzie, już tylko na podstawie przekroczenia zawartości ołowiu można stwierdzić, 66 Elektronika 3/2008

6 Tab. 4. Zawartość regulowanych dyrektywą pierwiastków w rezystorze R0805 Tabl. 4. Concentration of restricted elements in resistor R0805 Pierwiastek Zawartość ppm/% Błąd +/- Ocena zgodności z RoHS Hg 88 ppm 16 Zgodny Br <33 ppm Zgodny Cd <139 ppm Zgodny Pb 1,54% 0,10% Niezgodny Cr 1776 ppm 131 Niezgodny, wymaga dalszych badań Tab.5. Zawartość regulowanych dyrektywą pierwiastków w rezystorze R0201 Tabl. 5. Concentration of restricted elements in resistor R0201 Pierwiastek Zawartość ppm/% Błąd +/- Ocena zgodności z RoHS Hg <23 ppm Zgodny Br 331 ppm 19 Zgodny Cd <206 ppm Niezgodny, wymaga dalszych badań Pb 68 ppm 19 Zgodny Cr <330 ppm Zgodny c c Rys. 10. Widmo rentgenowskie rezystora R0805 Fig. 10. X-Ray spectrum of resistor R0805 Rys. 11. Widmo rentgenowskie rezystora 0201 Fig. 11. X-Ray spectrum of resistor 0201 że rezystor R0805 został wykonany w tradycyjnej technologii cynowo-ołowiowej i nie nadaje się do technologii bezołowiowej. Zastosowany do lutowania w technologii bezołowiowej przyczyniłby się do tego, że wyrób byłby niezgodny z wymaganiami dyrektywy. Na rys. 11. oraz w tab. 5. przedstawiono wyniki analizy przesiewowej rezystora R0201. Przekroczenie zawartości kadmu w badanej próbce informuje o niezgodności tego podzespołu z wymaganiami dyrektywy lecz wymaga dalszej analizy, np. czy omawiany podzespół nie znajduje się w wyłączeniach z dyrektywy. W przypadku chromu i bromu, mimo niepewności na skutek sumarycznego pomiaru tych pierwiastków, zawartość ich jest na znacznie niższym poziomie od dopuszczalnego, więc można nie przeprowadzać dalszych badań, choć próbka do badań jest niejednorodna. W przypadku kondensatorów należałoby przeprowadzić dalsze badania, aby mieć pewność, że spełniają lub nie spełniają wymagania dyrektywy RoHS. Przygotowanie próbek do badań po całkowitym demontażu Na ogół przygotowanie próbek po całkowitym demontażu wiąże się ze zniszczeniem wyrobu, ponieważ jednorodny materiał do badań uzyskuje się dopiero po jego zmieleniu w atmosferze azotu lub traktowaniu chemicznym zależnym od rodzaju materiału (tab. 6). Należy podkreślić, że po całkowitym demontażu i uzyskaniu jednorodnej próbki należy zastosować dodatkowe, zaawansowane metody badań, jak to pokazano na schemacie na rys. 1 oraz w tab. 7. Do metod tych należy zaliczyć kolorymetrię, chromatografię gazową z detektorem mas (GC/MS), chromatografię cieczową połączoną ze spektrometrią w UV (HPLC/UV), atomową spektrometrię emisyjną z wzbudzeniem plazmowym (IPC-AES) albo spektroskopię masową z wzbudzeniem plazmowym (IPC-MS), atomową spektrometrią absorpcyjną połączoną z techniką zimnych par (CV-AAS), absorpcję płomieniową (AFS). Badania te wymagają bardzo specjalistycznej, zaawansowanej aparatury analitycznej, a analizę należy przeprowadzić na wzorcowanych przyrządach w renomowanych laboratoriach. Wnioski Fluorescencyjny spektrometr rentgenowski XRF może być stosowany do sprawdzania produkcji na zgodność z RoHS. Tab. 6. Metody przygotowania próbek do badań po demontażu w zależności od rodzaju materiału Tabl. 6. Methodology of preparing samples for measurements, after complete dismantling according to the material Sposób przygotowania próbki Materiał polimerowy Materiał metalowy Mechaniczny Mielenie Mielenie Mielenie Chemiczny Roztwarzanie mikrofalowe, roztwarzanie w kwasie, spopielanie, ekstrakcja rozpuszczalnikiem Roztwarzanie w kwasie Elektronika (płytki drukowane, podzespoły) Roztwarzanie mikrofalowe, roztwarzanie w kwasie, ekstrakcja rozpuszczalnikiem Elektronika 3/

7 Tab. 7. Metody badań analitycznych próbek jednorodnych w zależności od badanego pierwiastka (substancji) i rodzaju materiału Tab. 7. Analytical methods of measurements of homogeneous samples, according to the examined element (compound) and kind of material Badany pierwiastek (substancja) Materiał polimerowy Materiał metalowy Elektronika (płytki drukowane, podzespoły) Br/PBB,PBDE GC/MS, HPLC/UV Nie dotyczy GC/MS, HPLC/UV CrVI Hg Pb/Cd Roztwarzanie alkaliczne/ metoda kolorymetryczna Próba punktowa, ekstrakcja wrzącą wodą IPC-AES, IPC-MS, CV-AAS, AFS IPC-AES, IPC-MS, CV-AAS Roztwarzanie alkaliczne/ metoda kolorymetryczna Ręczny przyrząd może być stosowany w zakładzie produkcyjnym jako narzędzie do określania zgodności z RoHS na pierwszym poziomie sprawdzanie, pod warunkiem, że sprawdzany materiał jest jednorodny, a wynik jest jednoznaczny tak lub nie. Wyniki niepewne (na granicy wymagań) muszą być poparte badaniami laboratoryjnymi na próbkach jednorodnych przy użyciu stacjonarnego spektrometru rentgenowskiego i innych przyrządów analitycznych na poziomie weryfikacji. Istotną sprawą jest właściwe przygotowanie jednorodnych próbek do badań, aby mieć pewność uzyskanego wyniku. Literatura [1] Bukat K., Hackiewicz H.: Lutowanie bezołowiowe. Wydawnictwo BTC, 2007, ISBN [2] Willis B.: Testing for RoHs compliance in production. Global SMT and Packaging. [3] Boyle R., Hoo N.: Lead-Free Testing for RoHS Compliance. [4] Bukat K., Kozioł G.: Przewodnik po Dyrektywie RoHS. Ministerstwo Gospodarki. [5] Directive 2002/95/EC Of the European Parlament and of the Council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances In electrical and electronic equipment (RoHS). Official Journal of the European Union L37/19, [6] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 27 marca 2007, w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących ograniczenia wykorzystywania w sprzęcie elektronicznym i elektrycznym niektórych substancji mogących negatywnie oddziaływać na środowisko. Dz.U. Nr 69, Poz. 457, [7] Beliga J.: RoHS Verification Using XRF. Semiconductor International, 12/1/2005. [8] Prospekt firmy Horiba. X-Ray-Fluorescence Spectroscopy. Application Note 12. Sposoby określania zawartości harmonicznych spotykane w elektroenergetycznej automatyce zabezpieczeniowej mgr inż. ŁUKASZ SAPUŁA, Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa Wiele spośród obecnie produkowanych zabezpieczeń przeznaczonych do transformatorów ma możliwość blokowania działania poziomem zawartości poszczególnych harmonicznych (drugiej podczas udaru prądu magnesującego, piątej przy przewzbudzeniu). Producenci aparatury mają różne sposoby określania zawartości harmonicznych. Jako odniesienie przyjmuje się najczęściej: wartość harmonicznej podstawowej (zalecane przez normę IEC ) wartość skuteczną przebiegu (wynika z wytycznych praktycznych, przy czym zazwyczaj używane jest w przekaźnikach elektromechanicznych), pierwiastek z sumy kwadratów pierwszej i drugiej harmonicznej (zalecane przez normę PN-77/E Odniesienie to wynika z metodyki pomiarów, np. mając generator o f = 50 Hz, oraz generator o f = 100 Hz, łatwo wyznaczyć współczynnik hamowania). Do określenia amplitud poszczególnych składowych okresowych posłużyło przekształcenie Fouriera [2]: a0 f ( t) = + A cos + (1) k kω1t Bksinkω1t 2 k = 1 k= 1 Określanie poziomu zawartości harmonicznych Wszystkie wyniki zawarte w artykule pochodzą z symulacji wykonanych podczas realizacji pracy dyplomowej w zakładzie Elektroenergetycznej Automatyki Zabezpieczeniowej na Politechnice Warszawskiej. Rys. 1. Charakterystyki widmowe filtrów: a s o oknie sinusoidalnym, a c o oknie kosinusoidalnym [3] Fig. 1. Frequency characteristics of filters: a s with sinusoidal window, a c with cosinusoidal window [3] 68 Elektronika 3/2008