Нормативные требования к лабораторным источникам питания в испытательных лабораториях по ГОСТ и ФНП

Оглавление

• 1. Введение
• 2. Основные требования к лабораторным источникам питания
• 3. Требования ГОСТ к параметрам и характеристикам
• 4. Требования ФНП и отраслевых правил безопасности
• 5. Требования к метрологическому обеспечению и поверке
• 6. Требования к условиям эксплуатации и электромагнитной совместимости
• 7. Требования к документации и маркировке
• 8. Особенности применения в аккредитованных испытательных лабораториях
• 9. Типовые нарушения и последствия
• 10. Заключение

1. Введение

Лабораторные источники питания постоянного и переменного тока являются одним из ключевых видов оборудования в испытательных лабораториях. Они обеспечивают стабилизированное напряжение и ток для питания испытуемых изделий, эталонных средств измерений, вспомогательных устройств и испытательных стендов. От качества и соответствия этих источников нормативным требованиям напрямую зависит достоверность результатов испытаний, безопасность персонала и возможность подтверждения компетентности лаборатории.

В Российской Федерации требования к лабораторным источникам питания формируются на пересечении нескольких групп нормативных документов. Основу составляют государственные стандарты (ГОСТ), устанавливающие технические характеристики, методы испытаний и требования электромагнитной совместимости. Дополнительно действуют федеральные нормы и правила (ФНП) в области промышленной безопасности, правила устройства электроустановок, требования охраны труда и критерии аккредитации испытательных лабораторий. Центральное место среди документов, регламентирующих деятельность лабораторий, занимает ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий».

Лабораторный источник питания в контексте испытательной деятельности рассматривается одновременно как вспомогательное оборудование и, в ряде случаев, как средство измерений. Если источник используется для задания нормированных значений напряжения или тока при проведении измерений, он подпадает под требования метрологического обеспечения. Если же он применяется только для питания нагрузки без количественной оценки выходных параметров, требования к нему сводятся преимущественно к безопасности и электромагнитной совместимости.

Настоящая статья систематизирует основные нормативные требования, предъявляемые к лабораторным источникам питания, применяемым в испытательных лабораториях. Рассмотрены технические параметры по ГОСТ, требования безопасности по ФНП и смежным правилам, вопросы метрологического обеспечения, условия эксплуатации, документация и особенности применения в аккредитованных лабораториях.

Не откладывайте — купите источник питания RIGOL DP711 с низким уровнем пульсаций для точных измерений.

2. Основные требования к лабораторным источникам питания

Совокупность требований к лабораторным источникам питания можно разделить на несколько взаимосвязанных групп.

• Требования к основным выходным параметрам (диапазон напряжения и тока, нестабильность, пульсации, точность установки и индикации).
• Требования безопасности (защита от поражения электрическим током, заземление, защита от перегрузок и короткого замыкания).
• Требования электромагнитной совместимости (уровень создаваемых помех и устойчивость к внешним воздействиям).
• Требования к условиям эксплуатации (температура, влажность, качество питающей сети).
• Требования метрологического характера (при отнесении источника к средствам измерений).
• Требования к документации, маркировке и идентификации.

Согласно ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 (пункт 6.4) лаборатория должна иметь доступ к оборудованию, необходимому для надлежащего осуществления лабораторной деятельности и способному влиять на результаты. Оборудование должно соответствовать установленным требованиям перед вводом в эксплуатацию. Для измерительного оборудования дополнительно требуется обеспечение требуемой точности и неопределённости измерений, а также метрологическая прослеживаемость.

Лабораторные источники питания, используемые для задания напряжения или тока в составе методик испытаний, должны обеспечивать стабильность выходных параметров на уровне, достаточном для выполнения требований методики. Типовые значения нестабильности выходного напряжения при изменении напряжения сети на ±10 % составляют не более \(\pm (0,2 \% + 2 \text{ е.м.р.})\) в режиме стабилизации напряжения. Аналогичные требования предъявляются к нестабильности тока.

Важным аспектом является наличие режимов стабилизации напряжения (CV) и стабилизации тока (CC) с автоматическим переходом между ними. Это необходимо для безопасного проведения испытаний, особенно при работе с нагрузками, способными переходить в режим короткого замыкания или иметь резко меняющееся сопротивление.

Источники питания должны быть оснащены защитами:

• от перегрузки по току;
• от превышения напряжения;
• от перегрева;
• от неправильной полярности (для источников постоянного тока);
• от короткого замыкания на выходе.

Конструкция должна обеспечивать защиту обслуживающего персонала в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ Р 51350 (на основе IEC 61010-1) для лабораторного оборудования.

3. Требования ГОСТ к параметрам и характеристикам

Ключевые государственные стандарты, устанавливающие требования к параметрам лабораторных источников питания, включают:

• ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия»;
• ГОСТ 32132.3-2013 «Совместимость технических средств электромагнитная. Низковольтные источники питания постоянного тока. Требования и методы испытаний» (взамен ГОСТ Р 53390-2009);
• ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 в части требований к оборудованию;
• ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.3-75 в части электробезопасности.

ГОСТ 22261-94 распространяется на средства измерений электрических и магнитных величин общего применения. Если лабораторный источник питания зарегистрирован как средство измерений или используется в качестве такового, к нему применяются требования данного стандарта. В частности, устанавливаются нормальные условия применения:

Для источников питания постоянного тока, применяемых в качестве автономных устройств, действуют требования ГОСТ 32132.3-2013. Стандарт устанавливает нормы электромагнитных помех и требования устойчивости для источников с выходным напряжением постоянного тока до 200 В и мощностью до 30 кВт. Источники классифицируются в зависимости от назначения (автономные устройства или компоненты другого оборудования), что определяет объём обязательных испытаний на ЭМС.

Основные нормируемые характеристики лабораторных источников питания включают:

• диапазон регулировки выходного напряжения и тока;
• разрешающую способность установки и индикации;
• нестабильность выходного напряжения (тока) при изменении напряжения сети;
• нестабильность выходного напряжения (тока) при изменении нагрузки;
• уровень пульсаций и шумов;
• время установления выходного параметра;
• КПД и коэффициент мощности (для импульсных источников).

Для источников, применяемых в прецизионных измерениях, уровень пульсаций на выходе обычно нормируется на уровне не более 1–5 мВ (среднеквадратичное значение) в зависимости от диапазона напряжения. Значения указываются в технических условиях или руководстве по эксплуатации конкретного типа.

При параллельном или последовательном соединении каналов многоканальных источников питания должны соблюдаться требования изготовителя к допустимым режимам работы. Нарушение этих требований может привести к выходу параметров за пределы допускаемых значений и к повреждению оборудования.

4. Требования ФНП и отраслевых правил безопасности

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности непосредственно не содержат отдельного раздела, посвящённого лабораторным источникам питания. Однако ряд ФНП и смежных документов устанавливает требования, которые косвенно или прямо распространяются на оборудование испытательных лабораторий, особенно если лаборатория выполняет работы на опасных производственных объектах или проводит испытания электрооборудования.

К числу значимых документов относятся:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
• Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок;
• ГОСТ 12.1.030-81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление»;
• ГОСТ 12.3.019-80 «ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности».

Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 металлические корпуса лабораторных источников питания, доступные для прикосновения, должны быть надёжно заземлены. Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать установленным нормам. Для переносных электроприёмников испытательных установок допускается использование стационарных или отдельных переносных заземляющих проводников при соблюдении требований к сечению и материалу.

При проведении электрических испытаний с подачей напряжения от постороннего источника (в том числе от лабораторного источника питания) действуют специальные требования охраны труда. К таким работам допускаются работники, прошедшие специальную подготовку и имеющие соответствующую группу по электробезопасности. Испытательные установки должны быть зарегистрированы в установленном порядке, если это требуется правилами.

Питание лабораторных источников от сети должно выполняться через устройства защиты (автоматические выключатели, предохранители). Сечение питающих проводников выбирается с учётом максимального потребляемого тока и требований ПУЭ. Для источников значительной мощности рекомендуется отдельная линия питания с индивидуальной защитой.

В помещениях испытательных лабораторий, где применяются источники питания, должны соблюдаться требования к качеству электроэнергии. Отклонения напряжения и частоты, а также коэффициент несинусоидальности не должны превышать значений, установленных действующими нормами качества электрической энергии. Это необходимо как для корректной работы самих источников, так и для обеспечения достоверности результатов испытаний.

При работе с источниками, имеющими выходное напряжение выше безопасного, обязательны организационные и технические меры защиты: ограждения, блокировки, предупреждающие знаки, средства индивидуальной защиты. Порядок проведения работ должен быть отражён в инструкциях по охране труда лаборатории.

5. Требования к метрологическому обеспечению и поверке

Вопрос отнесения лабораторного источника питания к средствам измерений является ключевым для определения объёма метрологических требований. Если источник применяется исключительно для питания нагрузки и его выходные параметры не используются как результат измерения, поверка или калибровка, как правило, не требуется. Однако в большинстве испытательных лабораторий источники питания используются для задания нормированных значений напряжения или тока, что делает их средствами измерений.

В соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» средства измерений, применяемые в сфере государственного регулирования, подлежат утверждению типа и поверке. Для лабораторных источников питания, включённых в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений, периодическая поверка является обязательной.

Методики поверки источников питания постоянного тока обычно включают проверку следующих характеристик:

• основной погрешности установки и измерения напряжения и тока;
• нестабильности выходного напряжения (тока) при изменении напряжения сети;
• нестабильности при изменении нагрузки;
• уровня пульсаций;
• работы защит.

Условия проведения поверки нормируются и, как правило, включают:

К поверке допускаются лица, аттестованные на право поверки средств измерений электрических величин и имеющие группу по электробезопасности не ниже III. При проведении поверки должны соблюдаться требования ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.3-75 и ГОСТ 12.3.019-80.

Согласно ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 (пункт 6.4.6) измерительное оборудование должно быть калибровано, если точность и неопределённость измерений влияют на достоверность результатов или если калибровка требуется для установления метрологической прослеживаемости. Лаборатория должна иметь программу калибровки и процедуры, обеспечивающие прослеживаемость к государственным первичным эталонам или международным эталонам.

Результаты поверки (калибровки) оформляются свидетельством о поверке или сертификатом калибровки. Сведения о поверке должны быть доступны и учитываться при планировании работ. Источник питания с истёкшим сроком поверки не допускается к применению в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Для источников, не относящихся к средствам измерений, лаборатория может проводить внутренний контроль стабильности выходных параметров с использованием поверенных мультиметров или вольтметров. Периодичность такого контроля устанавливается системой менеджмента лаборатории.

6. Требования к условиям эксплуатации и электромагнитной совместимости

Условия эксплуатации лабораторных источников питания должны обеспечивать сохранение заявленных характеристик и не оказывать негативного влияния на результаты испытаний. Согласно ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 (пункт 6.3) помещения и условия окружающей среды должны быть пригодны для лабораторной деятельности и не должны отрицательно влиять на достоверность результатов. К числу факторов, способных оказывать воздействие, относятся температура, влажность, электромагнитные помехи, качество электроснабжения, вибрация и пыль.

Типовые рабочие условия применения лабораторных источников питания устанавливаются в технических условиях или руководстве по эксплуатации и, как правило, соответствуют следующим диапазонам:

Качество питающей сети оказывает существенное влияние на стабильность выходных параметров. Отклонения напряжения сети за пределы ±10 % от номинального значения, повышенный коэффициент гармоник или кратковременные провалы могут приводить к срабатыванию защит или ухудшению характеристик источника. Лаборатория должна контролировать качество электроэнергии в соответствии с действующими нормами.

Требования электромагнитной совместимости для низковольтных источников питания постоянного тока установлены ГОСТ 32132.3-2013. Стандарт распространяется на источники с выходным напряжением постоянного тока до 200 В и мощностью до 30 кВт. В зависимости от классификации источника (автономное устройство или компонент оборудования) определяются обязательные испытания на:

• эмиссию кондуктивных помех;
• эмиссию излучаемых помех;
• устойчивость к электростатическим разрядам;
• устойчивость к радиочастотным электромагнитным полям;
• устойчивость к наносекундным импульсным помехам;
• устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии;
• устойчивость к провалам, прерываниям и изменениям напряжения сети.

Для источников, применяемых в испытательных лабораториях, особенно важно низкое значение собственных пульсаций и шумов на выходе, а также устойчивость к внешним помехам. Высокий уровень помех, создаваемых источником, может искажать результаты измерений, выполняемых расположенными рядом средствами измерений. Напротив, недостаточная помехоустойчивость источника приводит к ложным срабатываниям защит или нестабильности выходных параметров при работе в условиях промышленной электромагнитной обстановки.

При размещении источников питания в лаборатории следует учитывать требования к заземлению, прокладке кабелей и разделению силовых и измерительных цепей. Рекомендуется использовать экранированные кабели для подключения нагрузки в тех случаях, когда испытания чувствительны к наводкам. Корпуса источников должны быть надёжно подключены к защитному заземлению лаборатории.

7. Требования к документации и маркировке

Каждый лабораторный источник питания, применяемый в испытательной лаборатории, должен сопровождаться комплектом документации, достаточным для его идентификации, безопасной эксплуатации и подтверждения соответствия. Минимальный состав документации включает:

• руководство по эксплуатации (или паспорт и инструкцию по эксплуатации);
• технические условия или ссылку на них (при наличии);
• свидетельство о поверке или сертификат калибровки (если источник относится к средствам измерений);
• протоколы приёмо-сдаточных или периодических испытаний (при наличии);
• сведения о ремонтах и техническом обслуживании.

Маркировка источника питания должна содержать:

• наименование и (или) товарный знак изготовителя;
• обозначение типа (модели);
• заводской (серийный) номер;
• номинальные значения выходного напряжения и тока (или мощности);
• номинальное напряжение и частоту питающей сети;
• знак соответствия (при наличии обязательной или добровольной сертификации);
• предупреждающие знаки безопасности (при необходимости).

В соответствии с ГОСТ 22261-94 вблизи колодки или шнура питания должна быть надпись с условным обозначением вида напряжения и номинального значения напряжения питающей сети. Для источников, включённых в Государственный реестр средств измерений, наносится изображение знака утверждения типа.

Документация должна храниться в доступном месте и актуализироваться при внесении изменений в конструкцию или программное обеспечение источника. Лаборатория обязана вести учёт оборудования с указанием места установки, инвентарного номера, даты ввода в эксплуатацию, сроков поверки (калибровки) и сведений о техническом обслуживании. Эти требования вытекают из пункта 6.4 ГОСТ ISO/IEC 17025-2019.

При выводе источника из эксплуатации или передаче его в другую организацию вся сопроводительная документация должна передаваться вместе с оборудованием. Отсутствие необходимых документов может стать основанием для признания результатов испытаний недействительными при проверках органа по аккредитации.

8. Особенности применения в аккредитованных испытательных лабораториях

Для аккредитованных испытательных лабораторий требования к источникам питания приобретают особую значимость, поскольку непосредственно влияют на подтверждение компетентности. Орган по аккредитации при проведении оценки проверяет:

• наличие оборудования, необходимого для выполнения заявленной области аккредитации;
• соответствие оборудования установленным требованиям;
• наличие и актуальность свидетельств о поверке (сертификатов калибровки);
• процедуры обращения с оборудованием, его технического обслуживания и контроля состояния;
• идентификацию и прослеживаемость оборудования.

Согласно ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 лаборатория должна подтвердить соответствие оборудования установленным требованиям перед вводом в эксплуатацию и после любого ремонта или технического обслуживания, способного повлиять на характеристики. Для источников питания это означает проведение входного контроля, включающего проверку основных выходных параметров с использованием поверенных средств измерений.

Если источник питания используется в нескольких методиках испытаний, лаборатория должна оценить, обеспечивает ли он требуемую точность и стабильность для каждой из них. В случае необходимости устанавливаются дополнительные ограничения на режимы работы (например, запрет использования верхнего предела диапазона или требование предварительного прогрева).

Программное обеспечение источников питания, имеющих цифровое управление и возможность записи данных, также подлежит контролю. Лаборатория должна обеспечить защиту от несанкционированных изменений настроек и сохранение записей о конфигурации, использованной при проведении испытаний.

При расширении области аккредитации или внедрении новых методик лаборатория обязана проанализировать, достаточны ли имеющиеся источники питания по диапазону, точности и мощности. При необходимости приобретается дополнительное оборудование с подтверждением его соответствия требованиям.

Особое внимание уделяется источникам, применяемым при испытаниях, результаты которых используются в целях подтверждения соответствия продукции (сертификация, декларирование). В таких случаях требования к метрологической прослеживаемости и документированию условий применения ужесточаются.

9. Типовые нарушения и последствия

Практика проверок испытательных лабораторий выявляет ряд типовых нарушений, связанных с лабораторными источниками питания:

• использование источников с истёкшим сроком поверки (калибровки);
• отсутствие или неполнота записей о техническом обслуживании и контроле состояния;
• применение источников, характеристики которых не соответствуют требованиям методики испытаний (недостаточный диапазон, повышенные пульсации, нестабильность);
• отсутствие заземления или нарушение требований к защитному заземлению;
• использование источников с повреждённой изоляцией, неисправными защитами или отсутствующей маркировкой;
• отсутствие оценки влияния электромагнитных помех, создаваемых источником, на результаты измерений;
• несанкционированное изменение заводских настроек или программного обеспечения без последующей проверки характеристик.

Последствия таких нарушений могут быть существенными. При выявлении органом по аккредитации они приводят к выдаче предписаний, приостановлению или сокращению области аккредитации, а в тяжёлых случаях — к её отмене. Результаты испытаний, выполненных с использованием несоответствующего оборудования, могут быть признаны недействительными заказчиками или контролирующими органами.

С точки зрения безопасности нарушения требований к заземлению, защите от перегрузок и состоянию изоляции создают риск поражения электрическим током персонала и повреждения испытуемого оборудования. В случае инцидента лаборатория несёт ответственность в соответствии с действующим законодательством.

Для предотвращения нарушений лаборатории рекомендуется:

• вести актуальный график поверки (калибровки) и технического обслуживания;
• проводить периодический внутренний контроль основных характеристик источников;
• обучать персонал правилам безопасной эксплуатации;
• включать проверку состояния источников питания в программы внутренних аудитов;
• своевременно заменять оборудование, характеристики которого перестали соответствовать требованиям.

10. Заключение

Нормативные требования к лабораторным источникам питания в испытательных лабораториях формируются комплексом документов, включающим ГОСТ ISO/IEC 17025-2019, ГОСТ 22261-94, ГОСТ 32132.3-2013, правила устройства электроустановок, требования охраны труда и федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Соблюдение этих требований обеспечивает достоверность результатов испытаний, безопасность персонала и подтверждение компетентности лаборатории.

Ключевые аспекты, на которые следует обращать внимание при выборе и эксплуатации источников питания:

• соответствие выходных параметров требованиям применяемых методик;
• наличие и актуальность документов о поверке или калибровке (при необходимости);
• выполнение требований электробезопасности и электромагнитной совместимости;
• полнота сопроводительной документации и корректность маркировки;
• организация учёта, технического обслуживания и контроля состояния оборудования.

Правильный подбор лабораторного источника питания с учётом диапазона напряжения и тока, уровня стабильности, пульсаций и наличия необходимых защит позволяет существенно снизить риски получения недостоверных результатов и претензий со стороны органов по аккредитации. При планировании оснащения лаборатории целесообразно ориентироваться на модели, имеющие подтверждённые характеристики и полный комплект документации.

Если вашей испытательной лаборатории требуется надёжный лабораторный источник питания, соответствующий действующим нормативным требованиям, вы можете купить подходящую модель с учётом необходимого диапазона параметров и цены. Современные источники питания обеспечивают стабильность характеристик, необходимую для аккредитованных лабораторий, и позволяют выполнять широкий спектр испытаний в соответствии с ГОСТ и методиками.

Материал подготовил технический директор НПП «КИПОФФ» Березин Александр Сергеевич