621.3(061.62) Krzysztof ZIMMERMANN LABORATORIUM BADAWCZE ODDZIAŁU INSTYUTU ELEKTROTECHNIKI W GDAŃSKU STRESZCZENIE Przedstawiono rozwój Laboratorium Badawczego IEL.OG w ostatnich latach i organizację laboratorium. Podano podstawowy zakres wyrobów będących przedmiotem badań. Zaprezentowano nietypowe urządzenia badawcze. Podano posiadane certyfikaty oraz opisano współpracę z innymi jednostkami zajmującymi się certyfikacją wyrobów. 1. HISTORIA Laboratorium Badawcze Oddziału IEL w Gdańsku, jako komórka organizacyjna Oddziału powstało w 1990 roku, na bazie wcześniej istniejących laboratoriów poszczególnych pracowni naukowo-badawczych (każda z pracowni posiadała własne laboratorium). Celem Laboratorium było wykonywanie usług laboratoryjnych zarówno dla klientów zewnętrznych, jak i wewnętrznych którymi były pracownie naukowo-badawcze Oddziału. mgr inż. Krzysztof ZIMMERMANN e-mail: krzysztof.zimmermann@iel.gda.pl Laboratorium Badawcze Oddziału Instytutu Elektrotechniki w Gdańsku PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 222, 2005
178 K. Zimmermann Wydzielenie Laboratorium jako oddzielnej komórki organizacyjnej uznano za konieczne ze względu na przewidywane starania o uzyskanie akredytacji ówczesnego CBJW (Centralne Biuro Jakości Wyrobów). Laboratorium posiadało własne Kierownictwo, Specjalistę ds. Jakości oraz trzy laboratoria specjalistyczne: Laboratorium Łączników Przemysłowych Laboratorium Badań Środowiskowych Laboratorium Dużej Mocy (zwarciownia). W roku 1993 Laboratorium Badawcze uzyskało akredytację Centralnego Biura Jakości Wyrobów. W roku 1995 rozpoczęto budowę laboratorium oraz szkolenie personelu w dziedzinie kompatybilności elektromagnetycznej. Pierwszą akredytację, na ograniczony zakres prób, Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej uzyskało w 1997 roku. 2. OBECNA ORGANIZACJA Obecnie Laboratorium Badawcze, zatrudniające dziesięć osób, posiada trzy laboratoria specjalistyczne: Laboratorium Łączników Przemysłowych (LŁP) zajmujące się badaniami aparatury łączeniowej i rozdzielczej n.n, Laboratorium Badań Sprzętu i Urządzeń Elektrycznych (LBS) zajmujące się badaniami sprzętu powszechnego użytku, układów energoelektronicznych oraz badaniami środowiskowymi, Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej zajmujące się badaniami EMC urządzeń elektrotechnicznych objętych Dyrektywą 89/336/EWG z wyjątkiem sprzętu oświetleniowego. Każde z laboratoriów ma swojego lidera (kierownika), który odpowiada merytorycznie za działalność laboratorium. Jeden z nich pełni dodatkowo funkcję Kierownika Laboratorium Badawczego. Laboratorium posiada swego Specjalistę ds. Jakości odpowiadającego za bieżące funkcjonowanie systemu jakości zgodnego z normą ISO/IEC 17025. Pracownicy Laboratorium biorą udział w pracach Komitetów Technicznych Polskiego Komitetu Normalizacyjnego. Łącznie pracownicy LB uczestniczą w pracach 5 Komitetów.
Laboratorium badawcze oddziału IEL w Gdańsku 179 Usługi w zakresie wzorcowania (uwierzytelniania) urządzeń i aparatury pomiarowej Laboratorium wykonuje komórka STP (Specjalista ds. Technik Pomiarowych). Laboratorium zatrudnia obecnie dziesięć osób, w tym pięć z wykształceniem wyższym. Średnio w ciągu roku Laboratorium wydaje ok. stu osiemdziesięciu raportów z badań. Pracownicy Laboratorium biorą udział w programie ramowym Unii Europejskiej nr G7RT-CT 2002-05107 Forum of Laboratories implementing EU Electromagnetic Compatibility Directive. 3. MOŻLIWOŚCI BADAWCZE 3.1. Aparatura łączeniowa Zakres akredytacji Laboratorium Łączników Przemysłowych obejmuje: wyłączniki niskiego napięcia prądu przemiennego, rozdzielnice niskiego napięcia, rozłączniki, odłączniki, rozłączniki izolacyjne i zestawy łączników z bezpiecznikami, bezpieczniki i wkładki topikowe niskonapięciowe, wyłączniki samoczynne do zabezpieczania urządzeń elektrycznych, łączniki sterownicze wszystkich rodzajów i wskaźniki świetlne, łączniki elektroniczne, łączniki wielozadaniowe, przekaźniki nadprądowe zależne pierwotne, przekaźniki elektroenergetyczne, listwy zaciskowe, łączniki do przyrządów, styczniki i rozruszniki do silników, odgałęźniki instalacyjne, wyłączniki różnicowoprądowe, złączki z zaciskami gwintowymi i bezgwintowymi, puszki instalacyjne, spawalnicze źródła energii, zgrzewarki elektryczne punktowe, garbowe i liniowe, transformatory spawalnicze, przekładniki prądowe i napięciowe. W skład LŁP wchodzi zwarciownia transformatorowa zasilana z sieci 15 kv, zawierająca trzy transformatory o mocy 3 MVA każdy. Są to transformatory w wykonaniu specjalnym o wzmocnionej mechanicznie izolacji wyposażone w szereg odczepów po stronie nn, umożliwiających uzyskiwanie skokowo regulowanych napięć po stronie niskiego napięcia. Zwarciownia pozwala na uzyskanie ustalonego prądu zwarcia o wartości 100 ka przy 400 V. Pomiar napięć i prądów wykonywany jest przez przetworniki A/D o czasie próbkowania 0,5μs. Po zakończeniu zwarcia dane są transmitowane do komputera i poddawane ostatecznej obróbce. Stanowisko probiercze wyposażone jest w załączniki fazowe o prądzie załączalnym 200 ka, umożliwiające wybór momentu fazowego załączenia napięcia.
180 K. Zimmermann Laboratorium posiada szereg własnych źródeł napięcia jak np. regulatory indukcyjne, transformatory grzejne o prądzie znamionowym do 5 ka, oraz zestawy urządzeń napędowych do badań trwałościowych łączników. 3.2. Sprzęt i urządzenia elektryczne Laboratorium Badań Sprzętu i Urządzeń Elektrycznych swoim zakresem akredytacji obejmuje: żelazka, młynki do kawy i ziarna, odkurzacze i przyrządy czyszczące zasysające wodę, opiekacze, wentylatory, ogrzewacze wnętrzowe nieakumulacyjne, ekspresy do kawy, przyrządy do pielęgnacji skóry i włosów, naczynia do ogrzewania cieczy i potraw, frytkownice, patelnie, sprzęt chłodniczy i wytwornice lodu, klimatyzatory, transformatory (niskiego napięcia) urządzenia do ładowania baterii, zasilacze niskiego napięcia prądu stałego, automatyczne regulatory do urządzeń powszechnego użytku, przekształtniki półprzewodnikowe, układy napędowe mocy o regulowanej prędkości, urządzenia bezprzerwowego zasilania, urządzenia techniki informatycznej. Ponadto Laboratorium wykonuje badania: palności zarówno rozżarzonym drutem jak i palnikiem igłowym, wszystkich stopni ochrony zapewnianej przez obudowy, badania środowiskowe oraz po uzgodnieniu, badania odponości na pleśnie. Laboratorium wyposażone jest w unikalne urządzenia do badań środowiskowych jak np.: Komora klimatyczna o pojemności 17 m 3 i zakresie nastawianych temperatur od temperatury otoczenia do 50 C. Dokładność regulacji ± 2 K. Komora klimatyczna o pojemności 17 m 3 i zakresie nastawianych temperatur od temperatury otoczenia do + 90 C oraz wilgotności względnej (20 98) %. Dokładność regulacji temperatury ± 2 K, wilgotności ± 3 %. Komora szoków termicznych (dwukomorowa) o pojemności 2 x 200 l. Zakres regulacji temperatury komory zimnej od 70 do + 180 C, dokładność ± 1,5 K, zakres regulacji temperatury komory gorącej + 10 do + 200 C, dokładność ± 1,5 K. Wszystkie komory klimatyczne są wyposażone w komputerowe systemy pomiaru parametrów komory w czasie badania. Komora mgły solnej o pojemności 1000 l. Komora do badań pyłoszczelności o pojemności 11 m 3 wyposażona w zewnętrzną pompę próżniową.
Laboratorium badawcze oddziału IEL w Gdańsku 181 Wstrząsarka wibracyjna o zakresie amplitudy do 25 mm i częstotliwości wibracji do 4000 Hz. Obciążalność stołu do 150 kg, przy wibracjach pionowych. Wstrząsarka udarowa. Ruch stołu pionowy Zakres przyspieszeń do 400 g n. Obciążalność stołu do 450 kg. Generator udarów wysokonapięciowych do badań izolacji napięciem udarowym wytrzymywanym. Zakres napięć do 30 kv. Oprócz niezbędnej aparatury pomiarowej typowego zastosowania Laboratorium posiada zautomatyzowany miernik do pomiaru temperatury uzwojeń metodą przyrostu rezystancji. 3.3. Badania kompatybilności elektromagnetycznej Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej zostało zaprojektowane i zrealizowane tak aby możliwe było badanie obiektów trójfazowych o możliwie dużej mocy tzn. o mocy znacznie większej niż w pozostałych laboratoriach w kraju. W rezultacie Laboratorium może wykonać wszystkie badania obiektów o prądzie znamionowym do 32 A na fazę, aczkolwiek, a przez zaprojektowanie i wykonanie własnych układów sprzęgająco-odsprzegających możliwości wykonywania niektórych prób są znacznie większe. Laboratorium zasilane jest z nowej rozdzielnicy zasilanej z wydzielonego transformatora 15/0,4 w celu zmniejszenia wpływu pozostałych odbiorników na jakość napięcia zasilającego. Obecnie Laboratorium ma akredytację na następujące badania: a) odporność Wyładowania elektrostatyczne. Posiadany generator zapewnia uzyskiwanie napięć probierczych do 16 kv. Możliwe badania obiektów o mocy do 300 kva. Szybkie stany przejściowe (bursty). Laboratorium posiada sieć sprzęgającą o prądzie znamionowym do 100 A. Ponieważ przy wyższych prądach stosuje się sprzężenie bezpośrednie (przez pojemności) możliwe jest wykonywanie badań obiektów trójfazowych o mocy do 300 kva. Udary napięcia 1,2/50 μs. W Laboratorium zbudowano własną sieć sprzęgająco-odsprzęgającą o prądzie znamionowy ciągłym 75 A, co umożliwia praktycznie badanie obiektów trójfazowych o prądzie znamionowym fazowym 100 A. Zapady i zaniki napięcia. Laboratorium ma możliwość wykonywania badań obiektów trójfazowych o prądzie fazowym do 32 A. Możliwe jest wykonywanie również zapadów jedno- lub dwu- fazowych w układach trójfazowych.
182 K. Zimmermann Napięcia zaburzeń przewodzonych w zakresie 0,15 do 230 MHz. Możliwe jest wykonywanie badań obiektów trójfazowych o prądach fazowych 32 A. Napromieniowanie polem elektromagnetycznym w zakresie 30 1000 MHz. Laboratorium posiada komorę bezodbiciową typu fully anechoic chamber z absorberami ferrytowymi. Możliwości badawcze ogranicza prąd znamionowy filtra na wejściu zasilania do komory. Obecnie możliwe jest wykonywanie badań obiektów trójfazowych o prądzie fazowym do 32 A. Pole magnetyczne o częstotliwości sieci. Uzyskiwane wartości natężenia pola do 100 A/m. Możliwość badania obiektów trójfazowych o mocy do 300 kva. Harmoniczne i interharmoniczne. Laboratorium może wykonywać badania obiektów jednofazowych o mocy do ok. 2 KVA. Ograniczeniem możliwości badawczych jest moc posiadanego wzmacniacza niskiej częstotliwości. W przypadku badań obiektów trójfazowych konieczne jest posiadanie trzech wzmacniaczy. W zakresie pomiarów emisji laboratorium wykonuje następujące badania: Pomiary emisji przewodzonej w zakresie 0,15 do 30 MHz. Możliwe jest wykonywanie badań urządzeń trójfazowych o prądach znamionowych fazowych do 32 A przy użyciu sieci sztucznej oraz o prądach powyżej 100 A przy użyciu sondy napięciowej. Pomiary emisji promieniowanej w zakresie częstotliwości od 30 do 1000 MHz. Ponieważ pomiary wykonywane są z odległości 3 m i przeliczane przez software na odległość pomiarową 10 m, możliwe jest wykonywanie badań tylko urządzeń przemysłowych, naukowych i medycznych ogólnego zastosowania. Pomiary trzasków. Możliwości pomiaru przy prądach fazowych do 32 A. Pomiary zawartości harmonicznych w prądach fazowych. Możliwość badań obiektów o prądach fazowych do 100 A. Pomiary wahań napięcia powodujących migotanie światła. Standardowo laboratorium wykonuje badania flickerów urządzeń o prądach fazowych do 32 A. W razie konieczności może badać urządzenia o prądach znamionowych do 75 A. Pomiary mocy zaburzeń w zakresie częstotliwości 30 do 300 MHz. Możliwość badań obiektów jednofazowych o prądach znamionowych do 16 A. Laboratorium posiada podstawowe wyposażenie wymagane przez odpowiednie normy dotyczące poszczególnych badań. Ponadto wyposażone jest
Laboratorium badawcze oddziału IEL w Gdańsku 183 w oscyloskop o paśmie przenoszenia do 1 GHz oraz niezbędne urządzenia do kalibracji generatorów jak np. ESD, bursty, surge. Laboratorium wykonuje badania urządzeń będących przedmiotem akredytacji oraz gotowych maszyn i urządzeń dla różnych gałęzi przemysłu 4. CERTYFIKATY I WSPÓŁPRACA Z INNYMI JEDNOSTKAMI Laboratorium Badawcze IEL.OG posiada aktualnie następujące certyfikaty i uznania: Certyfikat Polskiego Centrum Akredytacji numer AB 007, ważny do 15.04.2007; Świadectwo Uznania Polskiego Rejestru Statków nr TE/083/883995/00 ważne do 04.04.2005; Upoważnienie Ministra Finansów do przeprowadzania badań automatów do gier losowych. Laboratorium współpracuje w oparciu o podpisane umowy z Centralnym Laboratorium Urządu Dozoru Technicznego w Poznaniu oraz z firmą ASTAT (będącą przedstawicielem f- my Shaffner na Polskę). Na zlecenie firmy ASTAT Laboratorium wykonuje usługi uwierzytelniania generatorów do badań EMC, sprzedawanych przez tą firmę w Polsce. Rękopis dostarczono, dnia 14.10.2004 r. Opiniował: dr inż. Stefan Wójtowicz TESTING LABORATORY OF GDAŃSK BRANCH ELECTROTECHNICAL INSTITUTE Krzysztof Zimmermann ABSTRACT The development of IEL OG Testing Laboratory at recent years and the actual organization of the Laboratory is introduced. The main scope of products being subjects to tests is presented. Some of non typical testing equipment are described. The acquired certificates and cooperation with others certifications body are also presented in the paper.
184 K. Zimmermann Mgr inż. Krzysztof Zimmermann ukończył studia na Wydziale Elektrycznym Politechniki Gdańskiej w 1965 roku. Staż odbył w Zakładzie Budowy Sieci Elektrycznych w Gdańsku pracując ostatecznie na stanowisku Z-cy Kierownika Budów. Od 1967 roku pracuje w Oddziale Gdańskim Instytutu Elektrotechniki, gdzie do końca lat osiemdziesiątych zajmował się pracami badawczymi z zakresu aparatury łączeniowej. Od 1990 r. m. innymi pełnił funkcję Pełnomocnika Dyrektora Oddziału ds. Jakości, zajmując się jednocześnie projektowaniem i budową Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej. Obecnie jest Kierownikiem Laboratorium Badawczego w Oddziale Gdańskim Instytutu Elektrotechniki.