Måleteknik og Laboratoriesikkerhed Elektrisk del:

Transkript

1 Måleteknik og Laboratoriesikkerhed Elektrisk del: Ewen Ritchie & Birgitte Bak-Jensen Institut for Energiteknik Aalborg Universitet www:

2 Kursus indhold Regler for sikkerhed med arbejde i laboratorier Ansvar Hvis ansvar er det? Arbejdsmiljølov for studerende Arbejdspladsvurdering (APV) Måleteknik Multimetre Basale funktioner i digitale oscilloskoper. Effektmåling.

3 Lov om elevers og studerendes undervisningsmiljø og udvalg Ikrafttræden 1. august 2001 Kapitel 1 Rettigheder og pligter 1.Elever, studerende og andre deltagere i offentlig og privat undervisning har ret til et godt undervisningsmiljø, således at undervisningen kan foregå sikkerheds- og sundhedsmæssigt fuldt forsvarligt.

4 Lov om elevers og studerendes undervisningsmiljø Kapitel 3: Deltagelse i uddannelsesstedets sikkerhedsarbejde 4.Elever, studerende og andre deltagere har ret til at vælge undervisningsmiljørepræsentanter til at varetage deres interesser over for uddannelsesstedets ledelse

5 Lov om elevers og studerendes undervisningsmiljø Kapitel 4: Undervisningsmiljøvurdering 7.Undervisningsmiljøvurderingen skal mindst indeholde følgende elementer: 1) Kortlægning af uddannelsesstedets fysiske, psykiske og æstetiske undervisningsmiljø, 2) beskrivelse og vurdering af eventuelle undervisningsmiljøproblemer, 3) udarbejdelse af en handlingsplan, hvor det fremgår, i hvilken takt og rækkefølge de konstaterede problemer skal løses, og 4) forslag til retningslinjer for opfølgning på handlingsplanen.

6 Arbejdspladsvurdering Nøgleord: Kortlægning af påvirkning/risici Vurdering af farer og påvirkninger Prioritering og handleplan Opfølgning på handleplan

7 Elsikkerhed og Elsikkerhed Grundlæggende Måleteknik Ewen Ritchie Birgitte Bak-Jensen Institut for Energiteknik Aalborg Universitet aau.dk www:

8 Kursus indhold Gennemgang af sikkerhedsregler og instruktioner for arbejde i ellaboratorier ved: Arbejde med spændinger under 25 VAC og 60 Vdc Arbejde ved spændinger over 25Vac og 60 Vdc Gennemgang af arbejdspladstilladelse Anvendelse af multimetre

9 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger under 25Vac og 60Vdc Projektarbejde kan undertiden blive klassificeret som svagstrømsteknisk. Dvs. at der kun må arbejdes med spændinger under 25 V AC og 60 V DC. (kører efter reglerne for SELV eller PELV)

10 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger under 25Vac og 60Vdc Alle i lokalet skal være sagkyndigt eller instrueret personale Hovedafbryderen for samtlige laboratorieborde skal findes For arbejde på åbne opstillinger, skal de studerende have modtaget fornøden instruktion og vejledning så de kan arbejde som Instrueret personel Alle borde forsynes med nøglebetjent nødstop og HFIafbryder. Nødstoppet må kun anvendes i nødsituationer Der skal meddeles laboratoriepersonalet hvis anvendt

11 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger under 25Vac og 60Vdc Hændelser som påvirker materiellet uhensigtsmæssigt og/eller giver stød skal meddeles Defekte eller beskadigede instrumenter indleveres til reparation Der skal være orden i lokalet Der må kun anvendes materiel tilhørende lokalet

12 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Disse sikkerhedsregler gælder for Pontoppidanstræde 105, 107 og 109. To forskellige regelsæt afhængig af hvilket laboratorium man arbejder i: E-LAB eller M-LAB men hovedreglerne er enslydende Sikkerhedsregler plus arbejdspladstilladelse kan findes på nettet: At Og vælg Laboratoriesikkerhed

13 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc FORMÅL at forhindre ulykker at medvirke til at gøre laboratorierne til en sikker arbejdsplads for dig Og dine kammerater

14 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc PERSONSIKKERHED Der skal altid være mindst to personer til stede, når der arbejdes på en opstilling under spænding eller i drift.

15 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc VÆR GODT FORBEREDT Planlæg og tilrettelæg de praktiske forsøg således de kan udføres sikkerheds- og sundhedsmæssigt forsvarligt. Overvej om der skal anvendes personlige værnemidler Høreværn, sikkerhedsbriller, handsker, punktudsugning og lignende. Læs vejledninger og instruktioner for det anvendte udstyr grundigt før et nyt forsøg igangsættes. Hvis forsøgsopstillingen anvendes i forbindelse med faste opstillinger, faste installationer eller i et speciallaboratorium, gennemgås det pågældende instruktion.

16 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Vær opmærksom på hvor nødstop og forsøgsopstillingens øvrige afbrydere er placeret. Nye forsøgsopstillinger må ikke sættes under spænding eller i drift før vejlederen har godkendt opstillingen. Denne godkendelse sker på basis af forsøgsbeskrivelse understøttet med skitse, diagram eller tegning af laboratorieopstillingen samt angivelse af testmetode, jvf. Arbejdspladstilladelse (APT). Forsøgsopstillinger, der er i drift og/eller under spænding, skal afmærkes med gult advarselsskilt. Skiltet fjernes når opstillingen er ude af drift. Advarselsskiltet fås ved henvendelse til laboratoriepersonalet.

17 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Åbne opstillinger med spændingsførende dele med spændinger over 25 V ac eller 60 V dc skal beskyttes mod utilsigtet berøring ved opsætning af en kæde rundt om opstillingen. Kæden skal placeres i 1,1 1,3 m s højde og afstanden mellem kæden og de spændingsførende dele skal være mindst 20 cm. Studerende og personale, der arbejder på opstillingen må arbejde indenfor kæden, Andre skal være udenfor kæden. Der skal være et frit gangareal med en bredde på mindst 70 cm udenfor kæden. Kæderne kan fås ved henvendelse til laboratoriepersonalet.

18 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Åbne opstillinger med spændinger over 1000 V ac eller 1500 V dc må kun forekomme i opstillinger der er opsat i Aflåste elektriske betjeningsrum Hertil hører højspændingslaboratoriet rum 33 i Pon 109 i de aflåste indhegninger, samt rum 25 og 37 i Pon 107. Husk dørene skal være låst i disse laboratorier, når opstillingen anvendes!!

19 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Forsøgsopstillinger under spænding må kun forlades efter forsvarlig afskærmning og kun efter aftale med vejleder og laboratoriepersonalet. Ændringer i forsøgsopstillingen eller i en strømkreds må kun foretages, når spændingen er afbrudt. Ved forsøgsopstillinger med frekvensomformer, skal der anvendes AC/DC fejlstrømsrelæ. Bemærk at flere laboratorier har udtag fra disse relæer. Udtagene er mærket AC/DC fejlstrømsrelæ.

20 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Ved forsøgsopstillinger der ikke er galvanisk adskilt fra nettet, der anvendes skilletransformator på forsyningssiden foran oscilloskop eller andre måleinstrumenter såfremt disse ikke har indbygget galvanisk adskillelse. Roterende maskindele og aksler skal under drift altid være afskærmede. Indgår der stoffer og kemikalier i projektarbejdet, skal Arbejdspladsbrugsanvisninger (APB) for det/de pågældende stoffer og kemikalier læses og de påbudte anvisninger følges.

21 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc PERSONSIKKERHED Arbejdspladsbrugsanvisningerne er samlet i gult ringbind mærket Arbejdspladsbrugsanvisninger og findes i Pon G (galleri) og i Pon b Der skal være orden ved og omkring forsøgsopstillingen. Opstillingen skal være mærket med projektgruppens navne, gruppenummer, grupperum, adresse samt navn på vejleder. Mad og drikkevarer må ikke medbringes i laboratorierne.

22 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc FASTE INSTALLATIONER Ændringer i faste opstillinger, opkoblinger på krydsfelter og betjening af hovedafbrydere må kun foretages af sagkyndig personale. Ændringer i eller fjernelse af udstyr fra andre(s) forsøgsopstillinger, må kun foretages af laboratoriepersonalet. Konstaterede defekter og fejl skal straks meldes til vejlederen eller laboratoriepersonalet.

23 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc UDSTYR Instrumenter, udstyr, komponenter og ledninger der ikke bruges i forsøgsopstillingen, skal bringes på plads. Instrumenter, udstyr, komponenter og ledninger, der mistænkes for defekt, skal afleveres til laboratoriepersonalet sammen med en skriftlig beskrivelse af fejlen. Defekt udstyr må kun udbedres af laboratoriepersonalet.

24 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc UDSTYR Efter afslutning af forsøg skal alt udstyr rengøres og bringes på plads. Privat udstyr må kun benyttes i laboratoriet med særlig tilladelse af laboratoriepersonalet. Privat anvendelse af laboratoriets udstyr kan kun finde sted efter særlig aftale med laboratoriepersonalet. Instrumenter og andet udstyr må kun fjernes fra laboratoriet efter særlig aftale med laboratoriepersonalet, udlånet skal være registreret i udlånskartoteket, der bestyres af den ansvarlige laboratorie- tekniker.

25 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc VÆRKTØJ Værktøj der fjernes fra værkstedet Pon til brug intern i laboratoriet, skal bringes tilbage på plads straks efter brugen. Ved brug af længere varighed, skal der udfyldes en låneseddel, der placeres på det lånte værktøjs plads. Lånesedler er anbragt på værktøjstavlen. Værktøj fra elektronikværkstedet Pon og el-værkstedet i Pon b kan kun lånes efter aftale med de pågældende laboratorieteknikere og skal registreres i udlånskartoteket.

26 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc LABORATORIETS ÅBNINGSTID Laboratoriernes normale åbningstid er hverdage fra 0800 til 1530, fredage dog 0800 til 1500 Der kræves Arbejdspladstilladelse (APT) for at udføre forsøgsarbejde i laboratoriet. APT-skema kan hentes på NSn s webside

27 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Ved personulykke Brug førstehjælpens 5 hovedsætninger 1. Stands ulykken (Aktiver nødstop - afbryd strømmen) 2. Giv livreddende førstehjælp 3. Alarmer hjælp - ring *) El-ulykke 4. Giv almindelig førstehjælp 5. Tilkald den ansvarlige laboratorietekniker eller et medlem fra Sikkerhedsgruppen Pontoppidanstræde hurtigst muligt. Walter Neumayr, Pon telf Jørgen Kepler, Pon a telf Henrik C. Pedersen, Pon telf. 9268

28 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Ved personulykke *) El-ulykker. Hvis en person påvirkes af en spænding over 25 V AC eller 60 V DC skal der ubetinget tilkaldes hjælp på 112, og det skal oplyses, at der er tale om el-ulykke! Nødtelefoner er ikke længere placeret sammen med alarmanlæggets kontrolboks og mærket med grøn skilt. Plan over forbindingskassers placering er opslået i laboratorierne.

29 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc VÆR OPMÆRKSOM PÅ at studerende der udfører praktiske øvelser eller forsøg af arbejdsmæssig karakter, er omfattet af arbejdsmiljøloven, og uddannelsesinstitutionen har ansvaret for at arbejdet (øvelserne og forsøgene) foregår sikkerheds- og sundhedsmæssigt forsvarligt. FORBEDRINGER Har DU et forslag til forbedring af sikkerhedsniveauet i laboratorierne, kontakt da sikkerhedsgruppen eller et medlem af Sikkerhedsudvalg Pontoppidanstræde.

30 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Oplysninger omkring Sikkerhedsudvalget og sikkerhedsgruppen kan findes på web-siden: Og der vælges bjælken Laboratoriesikkerhed

31 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Pontoppidanstræde 103,105 og 107 mærket M- LAB UDSTYR Kontroller at udstyr, komponenter, fittings og hydraulikslanger m.v. er beregnet til det ønskede tryk, flow og temperatur. Hydraulikslanger er farvemærket, rød for 350 bar og blå for 200 bar. Instrumenter, udstyr, slanger og ledninger m.v. der ikke mere bruges i forsøgsopstillingen, skal straks rengøres, eventuel sikres mod urenheder o.lign. og bringes på plads.

32 Sikkerhedsregler for laboratorier med spændinger over 25Vac og 60Vdc Instrumenter, udstyr, komponenter, slanger og ledninger, der mistænkes for at være defekt, skal afleveres til laboratoriepersonalet sammen med en skriftlig beskrivelse af fejlen samt eventuel årsag til defekten. Defekt udstyr må kun repareres af laboratoriepersonalet. Instrumenter og andet udstyr må kun fjernes fra laboratoriet efter særlig aftale med laboratoriepersonalet, og udlånet skal registreres i udlånskartoteket, der bestyres af den ansvarlige laboratorietekniker. Efter afslutning af forsøg skal der ryddes op om opstillingen og alt udstyr rengøres, sikres mod urenheder o.lign. og bringes på plads.

33 FORMÅL: Arbejdspladstilladelse At sikre at sikkerhedsreglerne bliver overholdt, således at der opnås en sikker arbejdsplads At sørge for at de studerende overholder reglerne om at være instrueret personale

34 Arbejdspladstilladelse FORMÅL (fortsat) At sørge for at de studerende overholder arbejdsmiljøloven At give de studerende en fornuftig tilrettelæggelse af forsøg, der kan anvendes i senere arbejdssituationer At gøre de studerende bekendt med deres ansvar Arbejdspladstilladelse

35 Gennemgang af øvelser Berøringssikker øvelse Formål: Formålet med øvelsen er at udføre et berøringsikkert forsøg, hvor samtidig funktionen af HPFI-relæ og sikringer vises.

36 Berøringssikker øvelse Forsøgsopstilling til afprøvning af HPFI-relæ R S T 0 R S T 0 jord HPFI -relæ R S T 0 Skilletransformer Automatsikring 6A jord Last1 Last2

37 Berøringssikker øvelse Iagttag og noter hvad der sker ved: 1. Last 1 40 W pære, last 2 ikke belastet 2. Last kω, last 2 ikke belastet 3. Last kω, last 2 ikke belastet 4. Last 1 40 W pære, last kω 5. Last 1 40 W pære, last kω 6. Last 2 40 W pære, last 1 ikke belastet Ved nogle af forsøgene skal der måles strøm og spænding og efterfølgende beregnes effekt, for at se hvor meget effekt der bliver afsat.

38 Berøringssikker øvelse Forsøgsopstilling til afprøvning af automatsikring Iagttag og noter hvad der sker ved: 1. Last 2 40 W pære, last kω 2. Last 2 40 W pære, last 1 en kortslutning vha. den monterede afbryder R S T 0 R S T 0 jord R S T 0 Skilletransformer HPFIrelæ Automatsikring 6A jord Last1 Last2

39 Måleteknik Multimetre At indøve brugen af multimetre At vise begrænsningerne ved instrumenterne At undersøge betydningen af instrumenternes indre modstand og frekvensafhængighed

40 Disposition 1. lesson. 1. Drejespoleinstrumentet 2. Måleusikkerhed for drejespoleinstrumentet 3. Digital multimeter 4. Usikkerheder ved digitale multimetre 5. Gennemgang af øvelser

41 3. Drejespoleinstrumentet Symbol for drejespoleinstrument Opbygning af drejespoleinstrument

42 Drejespoleinstrumentet Virkemåde S N

43 3. Drejespoleinstrumentet Anvendelse af drejespoleinstrument som voltmeter og amperemeter A Spændingskilde + - V Belastning R

44 Indre modstand Betydning i voltmeter 3. Drejespoleinstrumentet V i, I i R v I i V i - V e + Artikel med opbygning af voltmeter

45 Drejespoleinstrumentet Voltmeter Ideal voltmeter has infinite resistance: a good voltmeter has a very large internal resistance. Consider the finite internal resistance. To determine the internal resistance o set up the circuit shown in figure. The voltmeter reads the voltage across itself Including its internal resistance. Current flowing through the resistor flows through the voltmeter. The current is given by the equation: Figure: Circuit for measuring the resistance of the voltmeter.

46 Drejespoleinstrumentet Voltmeter Figure: Circuit for measuring the resistance of the voltmeter. Select a 1 MΩ resistor. Measure its value using the multimeter. Set the power supply to 10 V always measure the voltage provided by the power supply with the voltmeter Do not rely on the digital display on the power supply.) Assemble the circuit in the Figure. Record the voltage measured by the voltmeter Compute the internal resistance of the voltmeter using Equation 2.2.

47 Indre modstand Betydning i amperemeter 3. Drejespoleinstrumentet R i R v I i 0 V e R N I N I e

48 Indre modstand Betydning i multimeter 3. Drejespoleinstrumentet 200 Ω 200 Ω 0,1Ω 0,9 Ω 9 Ω 90 Ω 20 Ω 900 Ω 9 kω 90 kω 0 1A 0,1A 10mA 100mA 100mV 1V 10V 100V

49 3. Drejespoleinstrumentet Måling af rigtig spænding 10 kω 100Ω I 0 A + + Ca 15V 100 V 0 V R - Ω -

50 3. Drejespoleinstrumentet Måling af rigtig strøm + I 10 kω 100Ω 0 Ca 15V 100Ω V 0 V R A

51 Indsvingningskurver for drejespoleinstrumentet ved forskellige dæmpninger. 3. Drejespoleinstrumentet

52 4. Måleusikkerhed for drejespoleinstrument Drejespoleinstrument Klasse 1.5 med måleområder: 1.3 & 10 A

53 5. Digital multimeter V i S 1 C R i OA Nulpunkts detektor Clock S 2 Logik Tæller/ timer Display V ref Integration af V i V i Start Afladning af C med konstant strøm opnået med V ref V i T t t Dual-slope A/D-konverter

54 5. Digital multimeter Puls fra ekstern trigning Front panel kontrolknapper Funktions kontrol Remote kontrol input Input Reference spænding Start oscillator Clock oscillator Display Input område, switches og forstærker Relæ Dual slope ADC Polaritet Programmeringsenhed Tæller Hukommelse Reset Digitalt output Område kontrol Blokdiagram af multimeter

55 5. Digital multimeter Fluke, som eksempel leverer mange forskellige digitale multimetre Nogle er hånd metre Andre er bænk metre De er i mange forskellige klasser afhængigt af instrumentets formål og prisklasse

56 5. Digital multimeter Måling af DC-spænding V in 1kΩ 200mV 2V Til A/Dkonverteren 20V 200V 2000V 9MΩ 900kΩ 90kΩ 10kΩ DC-spændingsdeler

57 5. Digital multimeter Måling af DC-strøm I in 200µA Sikring 900Ω 90Ω 9Ω 0,9Ω 0,1Ω 2mA 20mA 200mA 2A Strøm til spændingsomformer

58 5. Digital multimeter AC til DC omformning + + R v V d R i v(t) i(t) v d (t) i(t) V d v(t) i(t) v(t) t Brokobling i drejespoleinstrument Kurveformer for brokobling

59 + v 5. Digital multimeter AC til DC omformning PRINCIP 1 PRINCIP v V V v v V R V PRINCIP 3 PRINCIP 4 C C + + v v 2 v V + V v v 2 v V V R

60 5. Digital multimeter R 2 + R 3 D 1 D 2 + V ind R 1 + V d Midlingsdetektor

61 + R R 5. Digital multimeter C RMS-konverter R 2 V ind R 1 T 1 IC 1 IC2 V out T 2 Input Forstærker RMS konverter AC-koblet system Output

62 5. Digital multimeter Resistans til spændingskonvertere Konstant strøm generator R 2 Konstant strøm generator R x V out V out R x R 1 R 1 a Til alm. resistanser 10Ω b Til høje resistanser

63 6. Usikkerheder ved digitale multimetre

64 6. Usikkerheder ved digitale multimetre Typisk frekvenskarakteristik for et digitalt multimeter

65 7. Gennemgang af øvelser 10kΩ 100kΩ 10kΩ E 5V V m V Opstilling til DC-spændingsmåling

66 7. Gennemgang af øvelser 10kΩ 100Ω I m E 15 V 100Ω A Opstilling til DC-strømmåling Artikel med strømmåling Derefter laves måling med drejespoleinstrumenterne som dynamisk system

67 7. Gennemgang af øvelser 1. Måling på transformer L Primærside Sekundærside 230V AC V 1 V N 1 N 2 V 2 V N

68 7. Gennemgang af øvelser 2. Spændingsmåling på enkeltensretterkobling L Diode 1N V AC N 10kΩ V V m

69 7. Gennemgang af øvelser 3. Spændingsmåling på dobbeltensretterkobling Dioder 1N4148 L 230V AC N 10kΩ V V m Endelig laves true rms måling med Fluke instrument

70 Laboratorie øvelse Fremgangsmåde: 1. Udfyld APT og læs herunder sikkerhedsregler Få APT underskrevet Lav opstilling og udfør berøringssikker forsøg Diskuter resultaterne Lav multimeter forsøg Ryd bordet og afslut APT