2. Laboratorium badawcze i jego wyposażenie Laboratorium - pracownia wyposażona w odpowiednią aparaturę, przeznaczona do wykonywania badań i doświadczeń naukowych, analiz lekarskich, kontroli procesów technologicznych. PN-EN ISO/IEC 17025:2001 Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących (Tresc normy ISO 17025 - Wymagania techniczne Postanowienia ogólne Personel Warunki lokalowe i środowiskowe Metody badania i wzorcowania oraz ich walidacja Wyposażenie Spójność pomiarowa Pobieranie próbek Postępowanie z obiektami do badań i wzorcowań Zapewnienie jakości wyników badania i wzorcowania Przedstawienie wyników) PN-ISO 10012-1:1998/Ap1:2001 Wymagania dotyczące zapewnienia jakości wyposażenia pomiarowego - System potwierdzania zgodności metrologicznej wyposażenia pomiarowego 2.1. Wymagania środowiskowe. Zaleca się, aby badania były wykonywane lub nadzorowane przez doświadczoną osobę, posiadającą stopień naukowy lub duże, odpowiednie doświadczenie dotyczące zakresu akredytacji. Kierownictwo laboratorium powinno zapewnić aby cały personel otrzymał właściwe szkolenie dotyczące kompetentnego wykonywania badań i obsługi wyposażenia. Personel musi być niezależny od jakichkolwiek nacisków finansowych, które mogłyby wywrzeć niekorzystny wpływ na jakość pracy. Zaleca się noszenie odzieży odpowiedniej do rodzaju wykonywanych badań. Wymaga się od laboratorium by, jako część systemu jakości, funkcjonował udokumentowany program dotyczący konserwacji, wzorcowania i sprawdzania parametrów jego wyposażenia. Laboratorium musi stworzyć program wzorcowania i sprawdzania parametrów wyposażenia, które ma bezpośredni wpływ na wyniki badań. Mierniki i inne podobne wyposażenie należy sprawdzać regularnie, lub każdorazowo przed użyciem. Laboratorium powinno posiadać procedury obejmujące dostarczanie próbek oraz ich identyfikację. Laboratoria powinny regularnie uczestniczyć w badaniach biegłości odpowiadających ich zakresowi akredytacji. Metody badawcze: Laboratorium badawcze samo określa metody badawcze, na które zamierza uzyskać akredytację. Muszą być one jednoznacznie określone. PCA nie narzuca metod badawczych ani merytorycznych zasad wykonywania badań. PCA zachęca laboratoria do stosowania metod badawczych wynikających z najnowszych zdobyczy wiedzy oraz zgodnych z opisanymi w normach europejskich i międzynarodowych. Wynik badania jest zwykle odnotowywany w dokumencie zwanym sprawozdaniem (raportem) z badań. Raport powinien zawierać co najmniej: - tytuł, nazwę i adres laboratorium, - indywidualne oznaczenie świadectwa (sprawozdania),
- opis i jednoznaczną identyfikacje obiektu badanego, - rezultaty pomiarów i badań uzupełnione odpowiednimi tablicami, wykresami, fotografiami itp. - Stwierdzenie (gdy jest to istotne) dotyczące oszacowania niepewności pomiaru, - Podpis i jednoznaczne określenie osób przyjmujących odpowiedzialność za treść sprawozdania. Typowe laboratorium składa się z: pomieszczeń badawczych (gdzie wykonuje się określone badania i związane z nimi czynności) pomieszczeń pomocniczych (wejścia, korytarze, pom. adm., szatnie i toalety, magazyny, archiwa, itp.) Zaleca się, aby przestrzeń robocza była dostatecznie duża, by umożliwić utrzymanie czystości i porządku. Pracownie powinny posiadać odpowiednią wentylację i temperaturę. Można to zapewnić przy pomocy naturalnej lub sztucznej wentylacji, lub też korzystając z urządzeń klimatyzacyjnych. Środowisko nie może powodować zniekształcenia wyników ani oddziaływać niekorzystnie na dokładność pomiarów. 2.2. Źródła zasilania 2.2.1. Sieć zasilająca niskiego napięcia i jej zabezpieczenia W laboratoriach nie obowiązuje: PN-IEC 364-4-481:1994 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona zapewniająca bezpieczeństwo. - napięcia jednofazowe 230V i trójfazowe 400V, - zabezpieczenia nadmiarowo-pradowe, - zabezpieczenia różnicowo-pradowe, - zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, - przyciski bezpieczeństwa.
2.2.2. Regulowane źródła napięć przemiennych 50 Hz - autotransformatory jednofazowe L1 U we U wy N PE Nie zapewniają separacji galwanicznej! Należy stosować odłączniki dwubiegunowe do odłączania autotransformatorów od źródeł napięcia. Sprawność regulacji patrz potencjometry. - przesuwniki fazowe Budowa i zasada działania przesuwnika fazowego Przesuwnik fazowy zbudowany jest podobnie jak 3-fazowy silnik indukcyjny pierścieniowy. Różnica polega jedynie na tym, że przesuwnik jest wyposażony w urządzenie zapobiegające obracaniu się wirnika, które umożliwia jednocześnie dowolne ustawienie osi uzwojenia wirnika względem osi uzwojenia stojana. Rolę tę odgrywa zazwyczaj samohamowna przekładnia ślimakowa. Schemat połączeń uzwojeń przesuwnika fazowego przedstawiono na rysunku: Rys. 43.1. Schemat połączeń uzwojeń przesuwnika fazowego Po zasileniu jednego z uzwojeń maszyny indukcyjnej (wirnika lub stojana) symetrycznym napięciem trójfazowym U1, pojawia się na zaciskach drugiego uzwojenia napięcie U2. Napięcie to jest skutkiem przecinania prętów tego uzwojenia przez wirujący strumień magnetyczny wytworzony przez prąd płynący w uzwojeniu zasilanym. Ponieważ wirnik jest nieruchomy względem stojana, częstotliwość napięcia U2 jest równa częstotliwości napięcia zasilającego. Wartość napięcia U2 zależy od wartości strumienia wirującego oraz stałej zależnej od konstrukcji przesuwnika. Przy stałej wartości napięcia zasilającego przesuwnik, napięcie wyjściowe ma również wartość stałą. Kąt przesunięcia fazowego między napięciami odpowiadających sobie uzwojeń stojana i wirnika zależy od ich wzajemnego położenia. Jeśli uzwojenia są wykonane jako dwubiegunowe (p = 1), to kąt przesunięcia fazowego między napięciami jest równy kątowi geometrycznemu o jaki są przesunięte osie uzwojeń stojana i wirnika - regulatory indukcyjne Maszyny indukcyjne w wykonaniu pierścieniowym można wykorzystać także jako transformatory trójfazowe o regulowanej przekładni. Układ połączeń jednomaszynowego regulatora indukcyjnego trójfazowego przedstawiono na rysunku.
Uzwojenie wirnika jest połączone w gwiazdę i dołączone do uzwojenia stojana. Uzwojenie stojana jest z obu stron otwarte. Do punktów wspólnych stojana i wirnika doprowadza się napięcie zasilające U 1. Wirnik jest zahamowany i można go obracać tylko z pośrednictwem przekładni ślimakowej. W trójfazowym uzwojeniu wirnika płyną prądy, które wytwarzają wirujące pole magnetyczne. Wirujący strumień magnetyczny indukuje w każdej fazie stojana napięcie. Napięcie na wyjściu U 2 jest równe sumie wektorowej napięcia wirnika U 1 i napięcia stojana U d. Jeżeli wirnik jest ustawiony względem stojana w ten sposób, że osie faz uzwojenia stojana i wirnika pokrywają się, to napięcie U 1 i U d są ze sobą w fazie i na wyjściu otrzymujemy maksymalną wartość napięcia: U 2max =U 1 +U d Jeżeli wirnik będziemy obracać o 180 stopni (elektrycznych!) w stosunku do tego położenia, to napięcie U d będzie skierowane przeciwnie w stosunku do napięcia U 1 i na wyjściu otrzymuje się napięcie minimalne: U 2min =U 1 -U d Przez zmianę położenia wirnika w stosunku do stojana można uzyskać płynną regulację napięcia. Regulator indukcyjny jednomaszynowy ma istotne wady: przesunięcie fazowe napięcia U2 względem napięcia U1 (co w pewnych sytuacjach jest niepożądane), powstawanie w regulatorze momentu obrotowego, gdy w uzwojeniu stojana płynie prąd, wprowadzenie wyższych harmonicznych. 2.2.2. Transformatory - separacyjne - dopasowujące, Uzwojenia transformatora nie są ze sobą połączone galwanicznie, umożliwia to izolowanie od siebie obwodów elektrycznych. Jeżeli chcemy jedynie izolować od siebie pewne obwody elektryczne bez zmiany wartości napięcia i prądu, to wprowadzamy do układu transformator i jednakowej liczbie zwojów na obu uzwojeniach. Transformator nie przenosi ze strony pierwotnej na wtórną składowych stałych prądu i napięcia i dlatego może służyć jako filtr do ich eliminacji, przy zachowaniu składowych przemiennych. Z transformatorów można korzystać również wtedy, gdy chodzi o "dopasowanie" elementów obwodu w celu uzyskania optymalnych warunków. Transformatory wprowadzają: przesunięcie fazowe napięcia U2 względem napięcia U1 oraz wyższe harmoniczne. Przełożenie impedancji dokonuje się z kwadratem przekładni zwojowej, tzn. transformator z przekładnią zwojową 10:1 ma przekładnie impedancji 100:1.
Transformatory szerokopasmowe małej częstotliwości muszą przenosić cały zakres częstotliwości akustycznych 20 Hz do 20 khz bez zmian w tłumieniu i bez większych przesunięć fazowych. Znacznie trudniej skonstruować transformator m. cz., niż transformator sieciowy, który pracuje tylko przy jednej częstotliwości 50Hz. Parametry podawane na tabliczce znamionowej transformatora: - numer normy, wg których transformator został wykonany, - dopuszczalną temperaturę otoczenia, - moc znamionową (moc pozorną w VA lub kva), - napięcie znamionowe, - liczbę faz, - napięcie zwarcia, - prądy znamionowe, - częstotliwość, - straty w stali (jałowe) - straty w miedzi przy obciążeniu znamionowym (obciążeniowe), - stopień ochrony, - rodzaj chłodzenia, - klasę izolacji, - masę całkowitą, - grupę połączeń dla transformatorów wielofazowych. 2.2.3. Źródła napięć wyższych częstotliwości - prądnice, V A A R S Z1 Z2 A T Z3 A 0 Jeżeli maszyna synchroniczna pracuje jako prądnica, to częstotliwość indukowanego napięcia jest wprost proporcjonalna do prędkości wirnika: f = pω/2π Napięcie indukowane w uzwojeniu twornika ma pulsację równą prędkości kątowej obracania się wirnika i jest równe: E = 4,44 k u f z Φ gdzie: ku współczynnik uzwojenia stojana, z liczba zwojów uzwojenia stojana, Φ maksymalna wartość strumienia wzbudzenia.
Konstrukcja prądnicy synchronicznej wzbudzanej przez wzbudnicę z wirującym prostownikiem
- generatory elektroniczne, Parametry generatorów: częstotliwość generowanego przebiegu, stałość częstotliwości generowanego przebiegu stosunek średniej wartości odchyłki częstotliwości do wartości nominalnej częstotliwości. Wyrażana jest liczbą niemianowaną. W zależności od tego, za jaki okres czasu wyznacza się średnią wartość odchyłki częstotliwości, wyróżnia się stałość krótko- i długoterminową. współczynnik zawartości harmonicznych zakres i charakter przestrajania generatora. Generatory mogą być przestrajane napięciem, prądem lub zmianą punktu pracy elementów aktywnych albo zmianą parametrów sprzężenia zwrotnego.
- wzmacniacze mocy, - przetwornice i falowniki,
2.2.4. regulowane źródła napięć stałych a) zasilacze sieciowe DC - prostowniki +filtry LC: jednofazowy trójfazowy
- stabilizatory liniowe z transformatorem Stabilizator napięcia ujemnego - Stabilizatory impulsowe DC/DC (większa sprawność ale wciąż konieczny transformator) - Zasilacze impulsowe (duża sprawność, małe kondensatory i mały transformator 30kHz)
- prądnice DC, 2.2.5. ogniwa i akumulatory stosowane jedynie do zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych i mikrosilników małej mocy przeznaczonych do pracy w urządzeniach przenośnych (np. magnetofonowych, modelarskich, itp.) 2.2.6. źródła mocy mechanicznej Jako źródła mocy mechanicznej stosowane są silniki elektryczne prądu stałego lub silniki indukcyjne zasilane z falownika.