Badanie elektrycznych urządzeń oświetleniowych

Badanie elektrycznych urządzeń oświetleniowych według EN 55015 (CISPR 15)

Gauss logo

Jak wskazuje w 27 ustępie Dyrektywa Parlamentu Europejskiego 2014/30/UE w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do kompatybilności elektromagnetycznej „W celu ułatwienia oceny zgodności z tymi wymaganiami należy przewidzieć domniemanie zgodności urządzeń zgodnych z normami zharmonizowanymi”. A zatem przeprowadzenie badań zgodnie z normą zharmonizowaną EN 55015 pozwala na określenie domniemania spełnienia wymagań dyrektywy dla urządzenia oświetleniowego.

TdemiX

Zakres normy EN 55015

Pomiary emisji elektromagnetycznej elektrycznych urządzeń oświetleniowych, definiowany w normie CISPR15( zgodnie z europejskim odpowiednikiem EN 55015), zwykle przeprowadza się w zakresie częstotliwości od 9 kHz do 300 MHz. W tym zakresie częstotliwości pomiary zazwyczaj wykonuje się z wykorzystaniem anteny ramowej Van Veena, sieci sztucznej LISN oraz sieci sprzęgająco-odsprzęgających CDNE, zgodnie z wymaganiami i procedurami opisanymi w normie EN 55015. W zależności od typu badanego urządzenia możliwe lub nawet wymagane może być zastosowanie metody pomiarowej wykorzystującej sondy R, głowice pomiarową Van der Hoofdena, sieć sztuczną LISN oraz makiety lamp.

Norma CISPR 15 dotyczy emisji zaburzeń radioelektrycznych generowanych przez:

  • wszystkie urządzenia oświetleniowe, których podstawową funkcją jest generowanie i/lub rozsyłanie światła, w celach oświetleniowych, przewidziane do zasilania z sieci elektrycznej niskiego napięcia, albo z baterii;
  • część oświetleniową urządzeń wielofunkcyjnych, w których jedną z podstawowych funkcji jest oświetlenie;
  • oddzielne wyposażenie przeznaczone wyłącznie do stosowania z urządzeniami oświetleniowymi;
  • urządzenia wytwarzające promieniowanie nadfioletowe i podczerwone, reklamy neonowe;
  • oświetlenie uliczne/iluminacyjne, przewidziane wyłącznie do użytku zewnętrznego;
  • urządzenia oświetleniowe w środkach transportu (instalowanych w autobusach i pociągach).
Co należy zmierzyć?

Norma EN 55015 w swoim zakresie specyfikuje następujące podstawowe pomiary:

  • Tłumienność wtrąceniowa – pomiar przeprowadzany w zakresie częstotliwości od 150 kHz do 1 605 kHz z wykorzystaniem makiet lamp.
  • Napięcia zaburzeń – pomiar przeprowadzany w zakresie częstotliwości od 9 kHz do 30 MHz na zaciskach zasilania sieciowego, obciążenia i sterowania z wykorzystaniem sieci AMN, AAN lub sondy napięciowej i odbiornika pomiarowego z detektorem wartości średniej (AV) i wartości quasi- szczytowej (QP).
  • Promieniowane zaburzenia elektromagnetyczne – w zakresie częstotliwości od 9 kHz do 30 MHz, przeprowadzany jest pomiar prądu indukowanego w antenie ramowej (antena Van Veena) i odbiornika pomiarowego z detektorem wartości quasi- szczytowej. W zakresie częstotliwości od 30 MHz do 300 MHz przeprowadzony jest pomiar natężenia pola zaburzeń promieniowanych z zastosowaniem stanowiska na otwarty opligon pomiarowy ( OATS) lub w komorze SAC lub FAR z wykorzystaniem odpowiednich anten i odbiornika pomiarowego wyposażonego w detektor wartości quasi- szczytowej. Badania te mogą zostać również przeprowadzone z wykorzystaniem metody opisanej w załączniku B normy. Wówczas wykorzystuje się sieć CDN/ CDNE i odbiornik pomiarowy z detektorem wartości
    quasi-szcytowej.

Wyzwania

Z uwagi na bardzo długi łączny czas badania odbiornikiem pomiarowym z detektorem wartości quasi-szczytowej pomiary z wykorzystaniem konwencjonalnego odbiornika superheterodynowego przeprowadza się dwuetapowo.
Pierwszy etap dotyczy wstępnego skanowania z użyciem detektora wartości szczytowej, tak zwanego pre-skanu. W drugim kroku dokonuje się wyboru częstotliwości dla których poziom zaburzeń jest najwyższy i dla tych częstotliwości dokonuje się ponownego pomiaru za pomocą detektora wartości quasi-szczytowej odnosząc zamierzone wartości do poziomów dopuszczalnych. Metoda ta jest złożona, obarczona błędami i czasochłonna a czas badania zależy m.in. od algorytmu wyboru częstotliwości. Pomiędzy kolejnymi etapami pomiarów zaburzenia emitowane przez badany obiekt mogą ulec zmianie ( zarówno poziom jak i częstotliwość).

Obecnie stosowane odbiorniki serii TDEMI® produkcji GAUSS pozwalają ograniczyć złożoność pomiaru w zakresie dopuszczalnym przez normę EN 55015, przez co prowadzenie badań jest znacznie łatwiejsze. Możliwe jest nie tylko sprawne odczytywanie zmian poziomów emisji elektromagnetycznej urządzeń oświetleniowych (m.in. lamp energooszczędnych) zmieniających się w zależności od temperatury pracy i napięcia zasilania, ale również szybki pomiar tych wartości w czasie rzeczywistym. Ponadto możliwe jest prawidłowe i powtarzalne rejestrowanie oraz analizowanie zmiennych w czasie parametrów emisji zaburzeń nieciągłych.

Rys1

Rysunek 1: Charakterystyka spektrum emisji lampy energooszczędnej zarejestrowanej na przestrzeni 30 sekund.

Rozwiązania GAUSS

Pomiar tłumienności wtrąceniowej (150 kHz – 1 605 kHz)
Tłumienność wtrąceniowa określa stosunek napięcia U1, zmierzonego przy połączeniu zacisków wyjściowych transformatora symetryzującego z zaciskami sieci sztucznej do napięcia U2, zmierzonego przy połączeniu transformatora z siecią sztuczną przez badaną oprawę. Tłumienność wtrąceni-ową otrzymuje się z zależności 20*log(U1/U2). Jej wartość podawana jest w dB. Do przeprowadzenia pomiarów tą metodą można wykorzystać odbiornik TDEMI® wyposażony we wbudowany generator śledzący (opcja MG-UG), zewnętrzny transformator symetryzujący, sieć sztuczną AMN oraz makiety lampy.

Pomiar napięcia zaburzeń (9 kHz – 150 kHz oraz 150 kHz – 30 MHz)
Pomiar emisji zaburzeń przewodzonych według normy EN 55015 należy przeprowadzać na trzech rodzajach zacisków badanego urządzenia (zasilania sieciowego, obciążenia i sterowania).
Na zaciskach zasilania sieciowego pomiaru dokonuje się dla każdej linii czynnej zasilania (fazy L i przewodu neutralnego N) za pomocą sieci sztucznej AMN. Dzięki odbiornikowi TDEMI® (opcja LISN-UG) możliwe jest automatyczne przełączanie kolejno pomiędzy poszczególnymi badanymi liniami. Linie są przełączane kolejno jedna po drugiej, a pomiar każdej z nich odbywa się w pełni automatycznie.

Rys2

Rysunek 2: Badanie przeprowadzone z wykorzystaniem sztucznej sieci LISN.

Zestawienie wyników pomiaru z poziomami dopuszczalnymi określonymi przez normę odbywa się za pomocą generatora raportów (opcja RG-UG). Możliwe jest również zastosowanie dodatkowych poziomów dopuszczalnych, np. poziom dopuszczalny obniżony o 6 dB jako margines bezpieczeństwa.

Badanie napięcia zaburzeń zwykle wykonywane jest jako jeden pomiar w paśmie A (9 kHz – 150 kHz) z zastosowaniem detektora wartości quasi-szczytowej oraz dwa pomiary w paśmie B (150 kHz – 30 MHz) z zastosowaniem detektora wartości średniej i detektora wartości quasi-szczytowej. Pomiary w obydwu pasmach wykonuje się dla każdej z badanych linii. Na rysunku 3 przedstawiono wspólny wykres dla sześciu pomiarów (z pomiaru linii L i N).

Rys3

Rysunek 3: Pomiar emisji przewodzonej diody LED z układem sterującym.

Rys4

Rysunek 4: Pomiar lampy energooszczędnej w trybie spektrogramu w zakresie do 150 kHz.

 

Tego typu pomiar emisji przeprowadzony za pomocą dwufazowej sieci LISN i odbiornika TDEMI® X trwa krócej niż 10 sekund. Zaawansowane możliwości odbiorników TDEMI® pozwalają prowadzić tego rodzaju pomiary w czasie rzeczywistym, z natychmiastowym wskazaniem wartości quasi-szczytowej i z zachowaniem pełnej zgodności z normą EN 55015, jak przedstawiono na rysunku 5. Pomiaru napięcia na zaciskach obciążenia badanego urządzenia dokonuje się za pomocą czujnika sondy RF w zakresie od 150 kHz do 30 MHz. Na zaciskach sterowania badanego urządzenia pomiar odbywa się w tym samym zakresie częstotliwości, ale z wykorzystaniem asymetrycznej sztucznej sieci (AAN).

Rys5

Rysunek 5: Pomiar diody LED z układem sterującym w czasie rzeczywistym w zakresie do 30 MHz.


Pomiar promieniowanych zaburzeń – pomiar prądu indukowanego w antenie ramowej Van Veena (9 kHz – 150 kHz)

 

Wyznaczenia natężenia składowej pola magnetycznego zaburzeń promieniowanych dokonuje się poprzez pomiar prądu indukowanego w antenie ramowej Van Veena w kierunkach X, Y oraz Z. Zastosowanie odbiornika TDEMI® dla każdej z trzech osi umożliwia bardzo szybkie skanowanie trwające zaledwie kilka sekund. Procedurę pomiarową z wykorzystaniem odbiornika TDEMI® można całkowicie zautomatyzować poprzez sterowanie przełączaniem pętli za pośrednictwem portu użytkownika przyrządu pomiarowego (opcja LISN-UG). Zautomatyzowany pomiar sekwencyjny wszystkich trzech pętli skraca łączny czas całego pomiaru poniżej 10 sekund. Dzięki zastosowaniu generatora raportów (RG-UG) wyniki pomiarów są automatycznie porównywane z określonymi poziomami dopuszczalnymi, a następnie generowany jest raport końcowy

Rys6

Rysunek 6: Pomiar natężenia pola magnetycznego za pomocą anteny ramowej.

 

Pomiar emisji zaburzeń promieniowanych za pomocą niezależnej metody pomiaru wykorzystującej sieci CDN/CDNE (30 MHz – 300 MHz)

 

W celu wykonania pomiaru emisji zaburzeń promieniowanych pochodzących od elektrycznych urządzeń oświetleniowych można wykorzystać niezależną metodę pomiaru z zastosowaniem sieci sprzęgająco/ odsprzęgającej (CDN/CDNE).
Zgodnie z wymaganiami normy EN 55015 do pomiaru z użyciem sieci CDN/CDNE wymagane jest zastosowanie detektora wartości quasi-szczytowej. Skanowanie można przeprowadzić za pomocą odbiornika TDEMI® w czasie rzeczywistym. Generator raportów umożliwia automatyczne porównanie wyników pomiaru z określonymi poziomami dopuszczalnymi i wygenerowanie raportu końcowego.

Rys7

Rysunek 7: Konfiguracja stanowiska do pomiaru za pomocą sieci CDN/CDNE.

Rys8

Rysunek 8: Pomiar emisji diody LED z układem sterującym.

Należy pamiętać, że aby mieć pewność spełnienia wymagań Dyrektywy 2014/30/UE należy przeprowadzając badania zgodnie z normą zharmonizowaną EN 55015 w wielu przypadkach wyznaczyć najgorsze warunki pracy badanego urządzenia, a zatem należy określić taki tryb pracy EUT w jakim możliwe jest zarejestrowanie maksymalnych poziomów emisji spośród możliwych trybów pracy. Szczególnie dla nowoczesnych urządzeń oświetleniowych umożliwiających pracę w wielu trybach przydatna i praktyczną może okazać się funkcją odbiorników serii TDEMI® która umożliwia pomiar z obrazowaniem 3D tworzonym w czasie rzeczywistym. To jedyne urządzenia na rynku EMC oferujące taką możliwość i jedno z najdoskonalszych rozwiązań do badania urządzeń elektrycznych, które pozwala także na pełne scharakteryzowanie wszystkich trybów pracy i stanów mierzonych urządzeń. Po raz pierwszy możliwe jest opracowanie w czasie rzeczywistym kompletnych pomiarów wykonanych detektorem wartości quasi-szczytowej, a tym samym zagwarantowanie, że badanie zgodności lub procedura certyfikacyjna przeprowadzana w zewnętrznym laboratorium zakończy się całkowitym sukcesem już przy pierwszym podejściu

Rys9a
Rys9b

Rysunek 9: Trójwymiarowy wynik pomiaru emisji diody LED z układem sterującym.


Zapraszam do kontaktu

Grzegorz Urbaniak
tel.: 660 515 934
e-mail: g.urbaniak@astat.pl

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>