Vědecká činnost
Technika vysokých napětí
  • diagnostika izolačních systémů
  • výbojová činnost v plynech a v kombinované izolaci
  • zkušebnictví vysokonapěťových zařízení
  • elektrostatické filtry
Elektromagnetická kompatibilita
  • elektromagnetická interference
  • odolnost proti impulznímu rušení
  • ochrana proti rušení
Komerční činnosti laboratoří vysokých napětí
Laboratorní zkoušky
  • napěťové zkoušky podpěrných izolátorů, vypínačů, odpojovačů a odpínačů vn
  • napěťové zkoušky měřicích transformátorů napětí a proudu
  • napěťové zkoušky výkonových transformátorů vn a jejich průchodek
  • napěťové zkoušky kondenzátorů a kabelů vn
  • měření částečných výbojů
  • měření rušení v pásmu od 9 kHz do 30 MHz
Zkoušky v provozních podmínkách
  • měření částečných výbojů transformátorů vn
  • měření rušení v pásmu od 9 kHz do 30 MHz
Inženýring, poradenství
  • volba izolace
  • návrhy profylaktických a diagnostických metod pro elektrická zařízení
  • předprojektová příprava
  • technická demonstrace v oblasti problematiky vn
Podrobnější popis vn zdrojů a zařízení naleznete na stránce zařízení.
Komerční činnost laboratoří elektromagnetické kompatibility
Laboratorní a provozní zkoušky
  • ověřování odolnosti proti rušení impulsního charakteru
ČSN EN 61000-4-2: Elektrostatický výboj

Pojednává o testování zařízení, které mohou být vystaveny vlivu výbojů statické elektřiny. Ta vzniká při styku a oddálení (tření) dvou těles, během něhož se z povrchu jednoho tělesa přenesou elektrony na povrch druhého tělesa. Jedná-li se o izolanty, povrchový náboj zůstává na místě, kde došlo v výměně elektronů, v případě vodivých materiálů se náboj rozprostře rovnoměrně po povrchu.

Elektrostatický výboj, ačkoliv přenáší jen malou energii (desítky mJ), se vyznačuje vysokou hodnotou napětí (až desítky kV), velkou strmostí (~1/30 ns) a tedy značným frekvenčním obsahem (GHz). Díky vysokému napětí jsou výboje nebezpečné především pro polovodičové součástky a obvody s vysokou integrací, jejichž napěťová odolnost končí na úrovni stovek či dokonce jen desítek voltů. Díky své strmosti dochází ke snadnému pronikání výboje elektromagnetickou indukcí např. z nesprávně uzemněného krytu přístroje do vnitřních obvodů.

Zkoušky elektrostatickým výbojem se provádí pomocí ESD generátoru. V našem případě jde o výrobek firmy EM TEST typ ESD 30. Zdroj vysokého napětí a jeho regulace je umístěn v základní jednotce. Samotné výboje jsou na zařízení aplikovány vybíjecí pistolí. Tímto způsobem lze na zařízení aplikovat tzv. kontaktní výboj, kdy se na vodivý povrch zkoušeného zařízení přiloží špičatý hrot pistole a aplikuje se alespoň deset impulzů výboje takové polarity, na níž je zařízení citlivější. Nebo lze výboj přivádět bezkontaktně (vzduchový výboj), kdy se k povrchu z izolantu přibližuje zaoblený hrot pistole až dojde k dotyku. V obou zmíněných případech jde o přímé působení výboje na zkoušené zařízení. Místa aplikace jsou vybírána s ohledem na běžnou obsluhu zařízení, tedy všude tam, kde se obsluha zařízení nejčastěji dotýká (ovládací panely, tlačítka, kliky dveří apod.).

Třetím typem zkoušky je tzv. nepřímé působení výboje, kdy se výboj kontaktním způsobem přivádí na vazební rovinu, kterou je buď svislá kovová deska o rozměrech 0,5×0,5 m nebo vodorovná kovová deska o rozměrech půdorysu zkoušeného zařízení. Obě desky jsou přes dva 470kOhm odpory spojeny s přímo uzemněnou referenční zemní rovinou (kovová deska nad níž je ve výšce 0,1 nebo 0,8 m zařízení zkoušeno). Svislá deska se umístí 10 cm od zkoušeného zařízení a aplikují se do ní kontaktní výboje. Od vodorovné desky (umístěné na dřevěném stole) je zařízení odděleno izolační podložkou. Zkouška probíhá tak, že se zařízení umístí 10 cm od delší hrany vodorovné desky a do této hrany jsou aplikovány výboje. Vše viz obrázek uspořádání zkušební sestavy na stole převzatý z normy. Velikost amplitudy jednotlivých impulzů se vybírá z řady 2, 4, 6 a 8 kV pro kontaktní výboje a 2, 4, 8 a 15 kV pro vzdušné výboje.

ČSN EN 61000-4-4: Rychlé elektrické přechodové jevy/skupiny impulzů

Rychlé vysokonapěťové impulzy šířící se po napájecí síti či signálových vedeních jsou častým doprovodným jevem spínání elektrických obvodů, zejména induktivního charakteru, mechanickými spínači (stykače, relé, vypínače, pojistky, jističe za přítomnosti jiskření nebo přerušovaného hoření oblouku). Během manipulace vznikají v obvodu rychle se opakující impulzy se strmým čelem i týlem, které se ve skupinách šíří dále po vedení. Tento tzv. "burst" signál není příliš energeticky obsažný (mJ), avšak vyznačuje se vysokou amplitudou a širokým spektrem frekvencí (stovky MHz). Jeho účinky nejsou obvykle destruktivní, ale může zarušit např. měřicí obvody a způsobovat jejich nesprávnou funkci, dokáže mazat obsah pamětí EEPROM apod.

Pro certifikační měření byl definován signál jako sled impulzů tvaru 5/50 ns, které se opakují s frekvencí 5 nebo 2,5 kHz ve skupině o délce 15 ms. Tyto skupiny impulzů jsou s periodou 300 ms aplikovány na napájecí nebo signálové vstupy zkoušeného zařízení a to po dobu alespoň jedné minuty pro každou polaritu. Amplituda impulzů se pohybuje v intervalu od 250 V do 4 kV.

Naše pracoviště je vybaveno dvěma generátory burst signálu firmy EM TEST. Jde o jednoúčelový generátor EFT 500 a univerzální generátor UCS 500. Oba generátory obsahují vnitřní vazební a filtrační obvody, které zajistí přenos zkušebního signálu do obvodů testovaného zařízení a zároveň zamezí jejich přenosu zpátky do zdroje napájení (elektrická napájecí síť, autonomní zdroj). Pakliže není možné použít vnitřní vazební obvody, lze je nahradit kapacitní kleštinou o délce 1 m a výšce 10 cm.

Zkoušené zařízení se umístí nad uzemněnou kovovou deskou, jejíž rozměry přesahují půdorys zařízení alespoň o 10 cm. Zařízení, které má stát na zemi, se umístí na izolační podložku o výšce 10 cm, stolní zařízení např. na dřevěný stůl o výšce 80 cm. Délka vedení mezi zařízením a generátorem (kleštinou) nesmí přesahovat 1 m.

ČSN EN 61000-4-5: Atmosférické impulzy

Atmosférické impulzy ("surge") jsou vysokoenergetické přepěťové impulzy, které se indukují v elektrizační síti během bouřkové činnosti při přímém nebo nepřímém úderu blesku, ale také při spínacích pochodech či poruchách (zkrat, zemní spojení) v sítích vysokého napětí.

Zkoušky atmosférickým impulzem se provádí napěťovým impulzem normalizovaného tvaru 1,2/50 µs o amplitudách od 500 V do 4 kV nebo proudovým impulzem o tvaru a amplitudě závislé na impedanci zkoušeného rozhraní a jsou schopny generovat proudovou vlnu tvaru 8/20 µs o amplitudě, omezenou vnitřní impedancí minimálně 2 Ohmy, až 2 kA. Atmosférický impulz v sobě nese již značnou energii (desítky J), která je schopna poškodit většinu elektronických součástek. Zkoušky atmosférickým impulzem provádíme jednoúčelovým generátorem VCS 500 nebo univerzálním generátorem UCS 500.

Místa aplikace se volí taková, kde lze atmosférické impulzy očekávat. Nejčastěji napájecí vodiče, dlouhé signálové vodiče kabely, které se nacházejí v souběhu s napájecími kabely nebo prochází nechráněným prostředím apod. Každé rozhraní se podrobí zkoušce pěti impulzy obou polarit s periodou danou rychlostí nabíjení hlavní kapacity generátoru (od 1 s při 500 V). Je-li testovaný vstup napájen střídavým napětím, je spouštění generátoru je synchronizováno s jeho frekvencí, což nám dovoluje jej aplikovat ve zvolený okamžik. Nejčastěji v nule a ve vrcholech sinusovky. Zkoušeny jsou jak jednotlivé vodiče proti zemi, tak vodiče proti sobě, má-li taková vazba smysl.

Impulzy jsou do zkoušených vodičů injektovány pomocí vazební a oddělovací sítě. Vazební část je složena z prvků, které zprostředkovávají elektrickou vazbu mezi generátorem a zkoušeným vodičem pomocí různých prvků. Např. pro napájecí vedení to je odpor 10 Ohmů v sérii s kondenzátorem 9 µF při zkoušce vodič proti zemi nebo kondenzátor 18 µF při zkoušce vodič proti vodiči. Ačkoliv norma neklade velké nároky na prostorové uspořádání zkušebního pracoviště, o to více jsou v ní popisovány různé druhy vazeb a zapojení pro zkoušky méně obvyklých vedení (telekomunikační vedení, stíněné kabely).

ČSN EN 61000-4-8: Magnetické pole síťového kmitočtu

Zdrojem tohoto typu rušení jsou např. rozvody elektrické energie, jimiž prochází velké proudy nebo rozptylové toky transformátorů. Předmětem zkoušení jsou především zařízení instalovaná v elektrárnách či rozvodnách vn a vvn, kde je výskyt takového rušení běžnější.

Podle doby působení magnetického pole norma rozlišuje zkoušky spojitým polem (simulace normálního provozu) o intenzitě 1 až 100 A/m a krátkodobým polem v délce od 1 do 3 sekund (simulace pole vyvolaného např. zkratovým proudem) o intenzitě 300 až 1000 A/m. Zkušební sestava je v našem případě složena z univerzálního generátoru UCS 500, regulovatelného autotransformátoru MV 2616, proudového transformátoru MC 2630 a rámové antény MS 100 o rozměrech 1×1 m. Tato sestava je vhodná pro měření stolních zařízení jejichž rozměry nepřesahují "zkušební prostor" cívky 60×60×50 cm. Ve zkušebním prostoru antény je vytvářeno magnetické pole o intenzitě do 40 A/m.

Během zkoušky musí být zařízení umístěno na zemní rovině (nemagnetická kovová deska umístěná na stole o minimálních rozměrech 1×1 m) a od desky izolováno podložkou o výšce 10 cm. Zařízení je zkoušeno anténou ve všech třech ortogonálních rovinách. V případě zařízení stojícího na podlaze je zemní rovina položena na zemi a zařízení postaveno na rovinu opět na izolační podložce. Rozměry antény musí přitom být takové, aby nejmenší vzdálenost cívky od stěny zkoušence byla alespoň 1/3 rozměru zkoušence. Viz schématický obrázek aplikace pole ponornou metodou převzatý z normy.

ČSN EN 61000-4-9: Pulzy magnetického pole

Původcem impulzních magnetických polí jsou údery blesku do budov, bleskosvodu, stožárů, antén, uzemňovacích sítí a také přechodové jevy při poruchách v elektrický sítích či spínacích pochodech v sítích vysokého napětí. Testována jsou především zařízení, jež jsou instalována do elektráren, rozvoden vn a vvn apod.

Zkušební sestavu tvoří univerzální generátor UCS 500 a rámová anténa MS 100 o rozměrech 1×1 m. Zdrojem impulzů je surge generátor, který generuje proudovou vlnu tvaru 6,4/16 µs dle IEC 469-1, resp. 8/20 µs dle IEC 60-2. Tato sestava je vhodná pro měření stolních zařízení jejichž rozměry nepřesahují "zkušební prostor" cívky 60×60×50 cm. Ve zkušebním prostoru antény je vytvářeno impulzní magnetické pole o intenzitě do 1 000 A/m.

Během zkoušky musí být zařízení umístěno na zemní rovině (nemagnetická kovová deska umístěná na stole o minimálních rozměrech 1×1 m) a od desky izolováno podložkou o výšce 10 cm. Zařízení je zkoušeno anténou ve všech třech ortogonálních rovinách. V případě zařízení stojícího na podlaze je zemní rovina položena na zemi a zařízení postaveno na rovinu opět na izolační podložce. Rozměry antény musí přitom být takové, aby nejmenší vzdálenost cívky od stěny zkoušence byla alespoň 1/3 rozměru zkoušence. Viz schématický obrázek aplikace pole ponornou metodou převzatý z normy.

ČSN EN 61000-4-11: Krátkodobé pokles napětí, krátká přerušení a pomalé změny napětí (střídavé)

Narozdíl od impulzních zkoušek, kde jsou zařízení testována impulzy o vysokém napětím, jsou při této zkoušce sledovány reakce zařízení na krátkodobé poklesy či dokonce výpadky napětí. U krátkodobých poklesů a přerušení norma předepisuje tři napěťové hladiny, na kterých se musí zařízení zkoušet, konkrétně 0, 40 a 70 % jmenovitého napětí, a také délku trvání poklesu či výpadku. Ta se vybírá z řady 0.5, 1, 5, 10, 25 a 50 period jmenovitého kmitočtu. Náhlá změna napětí se musí objevit v okamžiku, kdy střídavé napětí prochází nulou a v dodatečných úhlech přednostně vybíraných z intervalu 45°, 90°, 135°... až 315°. Zkouší se vždy třemi poklesy/přerušeními s takovou prodlevou, aby se zařízení po případné reakci na pokles napětí stačilo vrátit do normálního pracovního režimu. Nejméně však 10 sekund. I v případě trojfázových zařízení je dávána přednost zkouškám po jednotlivých fázích.

Zkouška pomalou změnou napětí se provádí pozvolným poklesem napětí na 40 % jmenovité hodnoty, setrváním na sníženém napětí, pozvolným stoupáním na jmenovité napětí, setrváním na této hladině, opětovným poklesem na nulové napětí, setrváním a následným vystoupáním na jmenovité napětí. Poklesy na snížená napětí a stoupání na jmenovitá napětí mají trvat 2 sekundy, setrvání na sníženém napětí 1 sekundu. Tato zkouška není závazná.

Pro simulaci změn pracovního napětí slouží univerzální generátor UCS 500 a regulovatelný autotransformátor MV 2616. Z autotransformátoru je do generátoru převedeno jmenovité napětí a napětí snížené. Uvnitř generátoru jsou umístěna relé, která v daný okamžik a po stanovenou dobu přepnou ze jmenovitého napětí na napětí snížené.

  • měření elektromagnetického rušení v pásmu 9 kHz až 1 GHz
Bude doplněno ...
Inženýring, poradenství
  • technická opatření pro zvyšování odolnosti el. zařízení v reálném prostředí (úpravy topologie HW, volba a aplikace ochranných prvků a filtrů)
  • technické demonstrace v oblasti problematiky EMC
  • poradenství v oblasti eliminace působení bleskových a elektrostatických výbojů na elektrická a elektronická zařízení
  • poradenství v oblasti specifikace parametrů elektronických zařízení z hlediska EMC ve fázi poptávky a po realizaci kontraktu
 
Úvodní stránka :: Činnosti našeho oddělení :: Výuka :: Personál :: Zařízení VN a EMC :: ZČU