回路遮断器試験装置の測定および測定器の詳細説明

回路遮断器製造の工場監査において、監査員は遮断器自体から同じ遮断器の試験に使用された設備へと焦点を移す傾向があります。関連する質問は、その試験台がどれほど信頼できるかということです。47.2秒という時間は単独では意味を持ちません。この測定がどこから来たのか、どのような結果と比較して国家標準の秒数と照合できるのかを知ることが重要です。したがって、各測定が文書で証明できる測定の連鎖に関する問題です。.

これは～の領域です 測定および測定機器：MCB、MCCB、RCCB、エネルギーメーターの製造者にとっては、これは知的な演習というよりも実践的な応用です。言い換えれば、そのような装置は適切な文書を伴う認定試験所によって校正されていることが当然とされています。.

本ガイドは、回路遮断器試験台で何を測定すべきか、測定の連鎖をどのように理解するか、認定試験所の校正報告書をどのように読むか、試験間隔をどのように定義するか、そして設備が製造される前に購入契約に測定能力をどのように組み込むかを概説します。.

遮断器工場内における測定および測定機器の意味

技術工学において、, 測定機器は 特定の測定値を求めるために使用されるツールです。様々な低電圧電気機器を製造する工場では、通常、必要な測定は非常に大きいか非常に小さいか、または短時間であるため、より正確かつ複雑になります。.

回路遮断器の生産は、5種類の異なる測定を意味し、それぞれに異なるクラスの 測定機器が必要です。:

• 電流。家庭用MCBの定格電流6Aから瞬時遮断の10kAまで。電流は電流変成器、ローゴスキーコイル、または校正済みメーターに供給する精密シャント抵抗器によって測定されます。.
  時間。熱動作時間は秒から時間の範囲で変動し、磁気動作時間は数ミリ秒で測定されます。時間はトリップ検出センサーで停止される水晶基準のデジタルタイマーによって測定されます。.
  抵抗。接点抵抗値はケルビンマイクロオームメーターでマイクロオーム単位で測定されます。端子抵抗が100マイクロオームを超えると、遮断器に流入する電流が歪み始めます。.
  電圧。絶縁は1500Vから2500Vの交流電圧で増加試験され、漏れ電流値とともに測定されます。.
  温度。周囲温度および測定中の接点温度。.

各種の測定プロセスには、特定の測定装置、特定の特性範囲、ドリフト挙動、さらには特定の校正要件が必要です。測定装置には一つの校正条件はなく、その測定点の数だけ校正条件が存在するため、監査人がどれか一つについて根本的に質問する機会が生まれます。.

テストベンチ自体が測定器である

ほとんどの生産管理者が世界を捉える方法における重要な変化は、熱校正ベンチが生産設備として見なされ、生産設備のように扱われることです。そのコストは生産手段のそれと同様に見積もられ、メンテナンスも生産設備のように行われます。しかし実際には、 測定および測定機器, 物理的な出力を生み出す生産設備とは異なり、熱校正ベンチは数値のみを生成し、品質仕様を提供するため、.

試験計測器に求められる要件は500A校正ベンチにも適用されます。例えば識別、校正状態の表示、定められた間隔、初期および最終データ、許容誤差違反、環境管理などです。当社のガイドでは MCB試験ラボが実際に含むもの これらの要件が試験エリアの物理的レイアウトにどのように影響するかを解説しています。.

合否判定器と測定器の違いもここで重要です。合否判定器は単に測定値が固定された限界内かどうかをチェックしますが、校正ベンチはパラメータを測定し、提供されたデータに関してユーザーに責任を負わせます。技術ガイドの MCCB校正機選定 では、その境界が実際にどこにあるかを説明しています。.

測定のトレーサビリティ：チェーンの説明

測定のトレーサビリティ とは、ある測定値が連続した校正のチェーンを通じて一次標準に関連付けられることを示す用語です（チェーンの各リンクは一定の測定不確かさを保証します）。.
回路遮断器メーカーの場合、このチェーンは4つのリンクで構成されます。.

1. ①リンク：SI定義。アンペアと秒の定義は物理定数に基づき、国立計量機関によって実施されます。.

   ②リンクは国立計量機関です。NIST（米国）、PTB（ドイツ）、NPL（英国）、NIM（中国）など。これらの機関は一次標準を維持し、認定ラボの作業標準の校正を行います。.

   ③リンクはISO/IEC 17025認定を取得した認定第三者校正ラボで、国立機関に対して基準器を校正し、工場で保管される証明書を発行します。.

   ④リンクはこれらの基準器に基づいて校正されるテストベンチ（現地校正または校正のために出荷される）で、一定の間隔で行われます。.

このチェーンのいずれかのリンクを取り除くと、チェーンは無価値になります。認定を受けていない、または他のパラメータで認定を受けている検査機関の校正証明書は、トレーサビリティの証拠として機能しません。.

認定範囲は、購入者があまりにも頻繁に無視するものです。

認定は測定パラメータおよび範囲ごとに機能し、検査機関や会社単位ではありません。直流電流100Aの認定を受けた検査機関は、たとえ証明書を発行する意思があっても、2000Aの交流電流のソースを認証することはできません。.

第三者校正報告書の読み方

適合した校正報告書には定義された要素のセットが含まれています。何が含まれているべきかを知っていれば、欠落しているものを簡単に見つけることができます。.

校正前データは多くの人が無視する情報です。

多くの購入者は単に機械が校正されていることを示す書面を求めます。もし検査機関が先に装置を校正し、その後に使用した場合、その書面には装置が合格したと記載されますが、それ以前の生産月については何も示しません。校正サービスの注文時には必ず校正前データと校正後データを記載してください。追加費用はかからず、後で発見されるドリフトに対する唯一の保護手段です。.

測定不確かさの測定は精度とは異なります。

測定不確かさ 取得した結果に関する疑念を定量化します。通常、k = 2 の拡張不確かさとして伝えられ、これは95％の確実性に相当します。例えば、135.0 A の測定値に対して k = 2 の拡張不確かさが0.4 Aの場合、真の値は134.6 Aから135.4 Aの間にある可能性が非常に高いと言えます。しかし、精度は取得した値がどれだけ近いかに関する企業の仕様です。一方は測定値であり、もう一方は宣言です。監査結果はしばしば後者を最初に取ることから生じます。.

テスト不確かさ比率：なぜ参照標準はベンチよりも優れていなければならないのか

産業計測の基本原則は、テスト不確かさ比率が4:1以上であるべきであり、これは参照標準が校正機器よりも4倍正確であるべきことを意味します。多くの品質システムでは、経済的に可能であれば10:1を好みます。.

回路遮断器の試験に適用すると、その算術は具体的です。Benlongの MCB自動試験ライン は読み取り値のプラスマイナス0.5％の電流精度と瞬時トリップのプラスマイナス1 msのタイミング精度を指定しています。その電流チャネルを4:1の比率で校正するには、作業範囲全体でプラスマイナス0.125％よりも優れた参照アンメーターが必要です。そのタイミングチャネルを校正するには、プラスマイナス0.25 msよりも優れた時間参照が必要です。.

同じ論理はエネルギーメーターの作業にも適用され、比率は実務に直接書き込まれています：クラス0.2のメーターはクラス0.05の参照標準に対して検証され、比率は4対1です。詳細な取り扱いは当社の 電気メーター試験装置と精度検証 のガイドに示されており、その要件がベンチ全体の構造をどのように駆動するかを説明しています。.

供給者が地域の認定ラボが校正できるよりも厳しい精度のベンチを見積もった場合、その仕様は装飾的なものです。署名前に校正の可用性を確認してください。.

どのパラメーターが校正を必要とし、どのくらいの頻度で行うべきか

ベンチのすべてのチャネルが同じリスクを持つわけではなく、校正予算は有限です。以下の表は低電圧遮断器試験装置における一般的な産業慣行を反映しています。.

標準の期間は12ヶ月ですが、この期間の決定は確立されたルーチンではなく、慎重な評価の問題であるべきです。装置が積極的に使用されている場合、過去の証明書の履歴が装置が許容偏差の限界に近づいていることを示している場合、装置が移動または修理された場合、またはクライアントや認証を行う組織の要求があった場合は、この期限を短縮すべきです。記録されたドリフトデータなしで期間を延長することは許容されません。.

許容範囲外の場合

ベンチが「許容範囲外」の測定値を出したことが判明した場合、それは文書の問題ではなく生産上の欠陥の問題です。なぜなら、すべてのユニットは現在誤った測定値を出したと認識されている装置でテストされているからです。.

対応すべきことは、以下の逆追跡手順を実行することです：

「発見時データ」の誤差の大きさと方向を特定する。“
ログを使用して、前回の校正以降にそのチャネルで生産された異なるバッチを特定する。.
誤差を補正した後に結果が満足できるかどうかを再計算する。.
次のステップは、補正後の結果が要件を満たさなかったバッチに対して封じ込め措置を発行することです。.
どのような結果であっても、すべての計算と決定を文書化してください。.

これはすべての結果を記録する電子システムがある場合にのみ実現可能です。ベンチが「合格/不合格」の読み取りのみ、またはまったく記録がない場合、「許容範囲外」の状況は悪夢となります。.

環境の影響

ブレーカーの試験結果は周囲の条件に特に影響されます。なぜなら、バイメタルストリップは試験電流による熱と環境からの熱を区別しないからです。.

トリップ時間の変化は、温度が1度上がるごとに1～2％にもなります。したがって、例えば午後が午前より12度暖かい場合、温度だけで読み取り値が誤ってしまいます。緩和方法は2つあり、どちらも同等ではありません：

• 環境の制御。校正空間は25°C±3°Cの温度でテストされなければならず、これは認証ラボでも使用されている方法です。.
• ソフトウェアで補正。周囲温度をリアルタイムで監視し、電流または許容範囲をそれに応じて調整します。 MCCB長時間熱校正ベンチ そのために、各ステーションごとにトリップ時間、試験電流、周囲温度、合否ステータスを記録し、ラボグレードの再現性が必要な場合にはオプションの環境チャンバーをサポートしています。.

どの方法を使用する場合でも、温度センサーを測定プロセスに組み込み、電流チャネルおよびタイミングチャネルと同様の校正を行う必要があります。未校正の熱電対に基づく補償方式の使用は、誤差を増大させるだけであり、除去することはできません。.

冷却、シーケンス、および再現性

ブレーカーの測定を歪める追加の2つの影響があり、これは機器の問題とは異なります。.

最初の効果は、トリップ時にバイメタルに発生する残留熱であり、これにより2回目の熱試験されたブレーカーがより速くトリップします。この効果は、最初の試験後に3〜4分待つか、試験間に強制冷却を行うことで回避できます。.
��目の効果は端子の状態です。端子が酸化または汚れている場合、接触抵抗が発生し、装置の端子で電圧降下が生じます。試験前の端子の清掃は単なる清掃ではなく、測定プロセスの一部です。.

再現性は仮定するのではなく、決定する必要があります。テスト目的では、同じ機械で10回のテストを実施し、テスト時間の標準偏差を計算することで信頼できる結果が得られます。平均テスト時間の標準偏差が5％未満であれば、プロセス能力はCpk=1.33と見なすことができます。.

自動ラインでの計測学

自動化は測定の経済性を気付かれない形で変えています。手動方式では技術者が値を測定して記録しますが、自動化プロセスではすべての測定値がコンピュータに記録され、測定機器のシリアル番号にリンクされます。これにより、工場は 測定機器は 継続的に適切な機能を追跡できます。.

これにより、手動方式では得られない利点が生まれます：

校正間のドリフト検出。平均テスト時間のグラフを作成することで、年次校正のはるか前に機器のドリフトを発見できます。.
ステーション間比較。複数ステーションのプロセスで、あるステーションの一貫した測定値が他のステーションと異なる場合、製品ではなくそのステーションに問題があると結論付けられます。.
監査対応可能なエクスポート。テストデータはCSV、SQL、MESにエクスポートでき、監査プロセスの効率を向上させます。.
統計的プロセス制御。管理図により、最終テスト結果だけでなく、溶接や組立など上流のプロセスも監視できます。.

当社の技術ガイドにあるステーション別の内訳は MCB自動試験ラインの動作方法を示しています。 完全自動化の準備ができていない製造業者向けに、 半自動熱トリップキャリブレーションベンチ すでにオペレーターのタイミング誤差を除去しており、これは通常手動ステーションで最大の不確かさの要因です。.

設備購入時の測定能力の指定

ほとんどの測定問題は、仕様がスループットと機械的能力を詳細に記述し、精度を単一の項目として扱う発注段階で発生します。監査に耐えうる仕様は 測定および測定機器 明確に対処します。.

合意前に提供者に尋ねるべき質問

• 各測定チャネルの公称精度レベルは何ですか：スケールの最大値のパーセンテージですか、それとも最終読み取り値のパーセンテージですか？低い値ではその違いは重要です。.
  精度の範囲はどのくらいですか？最大値の1％の精度を持つ装置は、低い電流測定でははるかに悪く動作する可能性があります。.
  サービスシフト全体でのドリフトと安定性のパラメータは何ですか、一回の測定ではなく？
  装置の主要コンポーネントは何で、それらを独立して交換および校正することは可能ですか？
  校正に第三者の標準を使用することは可能ですか、それとも機器をどこかに送る必要がありますか？
  購入後に測定方法を示す校正証明書は発行されますか？
  FATおよびSATにはどのようなテストが含まれ、それらの中で標準を使用してチャネルをチェックするものはありますか？
  装置が生成する出力の種類は何で、データが記録されるのか、それとも結果のみが表示されるのですか？

  さらに、IEC 60898-1またはIEC 60947-2との適合比較表を提供し、どのテストが完了しているか、装置が仕様に従ってどのように動作するかを示してください。そのような文書を提供できる者は、供給者が多くの作業を行ったことを意味します。.

測定装置管理における一般的な誤り

• 参照を校正せずに測定デスクを校正すること。会社の保守プロセスの一部であり、中間管理に使用される作業標準も認定が必要です。.
  範囲を考慮せずに証明書を取得すること。試験所は範囲とパラメータについて認定されている必要があり、単に認定されているだけでは不十分です。.
  不確かさが境界近くにある場合に無視すること。許容範囲内の読み取り値でも、不確かさが境界を超える場合は合格ではありません。規則はそのようなケースの扱い方を定めています。.
  発見時データを考慮しないこと。前述のこの誤りはリスト中で最もコストのかかるミスです。.
  固定具を機械的なものとして扱い、計測学的なものとして扱わないこと。バスバー、クランプ、接点は測定プロセスに存在し、その抵抗が結果に影響を与えます。.
  インターバルを忘れること。認証の期限切れは、装置が正常に機能していても、2か月分の生産が無効であることを意味します。.
  証明書を整理せずに保管すること。監査時に提示できなかった証明書は、発行されていないのと同じです。.

これがかかる費用とそれがもたらすもの

マルチチャネルブレーカーテストベンチの認定校正の年間コストは、機器の資本コストと比較すると無視できるほど小さく、悪い監査によって起こりうる費用、すなわち認証失敗による製品発売の遅延、配送契約の取消しにつながる販売代理店の監査、有効な試験記録の欠如による現場故障の調査、または基準からの未検出の逸脱によるリコールの費用よりもはるかに小さいです。.

この商業的な議論は技術的な議論よりも複雑ではありません。規制された輸出市場で製品を販売するメーカーは、ハードウェアだけでなく、十分に文書化されたコンプライアンスも販売しています。 測定機器の校正 は、そのコンプライアンスが存在することを保証するものです。インド、トルコ、ブラジル、湾岸諸国などの国々の顧客は、製品の証明書だけでなく、サプライヤーの資格審査時に試験機器の校正状況についても問い合わせるようになっています。メーカーが校正状況について即座に回答できる準備ができていれば、資格審査にかかる時間は短縮され、資格審査段階での顧客からの異議申し立ては発生しません。.

Benlong 自動化および計測グレード試験機器

Benlong Automation Technology Co., Ltd. は、中国の低圧電気産業の中心地である浙江省温州市に2008年に設立されて以来、低圧電気メーカー向けの自動化システムおよび試験装置の設計・製造を行っています。同社は、熱校正ラック、磁気トリップ試験ラック、誘電試験装置、耐久試験ラック、エネルギーメーター校正装置、およびコンピューター制御試験複合体を設計しています。.

これらの装置は生産設備と同様に測定機器であるため、それぞれがチャネルごとの規定精度、作業日ごとの安定性、将来参照のためのデータ記録、およびMES接続に準拠して設計されています。したがって、すべての機器には校正証明書が付属し、FATおよびSATで受入試験を受けて、量産開始前に装置が試験されていることを確認しています。.

製造者は自社の機器の作業を開始する前に、何を測定しているのか、どの精度を主張しているのか、そして何を証明できるのかを理解していることを確認しなければなりません。Benlongのエンジニアはその分析から作業を開始します。.

参考文献

• ISO/IEC 17025:2017 — 試験および校正機関の能力に関する一般要求事項. 。第三者校正機関が示さなければならないこと、およびその報告書に含まれるべき内容を定義する認定基準です。.
• ILACポリシーシリーズ — ILAC P14、校正における測定不確かさのポリシー. 。認定校正証明書における拡張不確かさの推定および表示の要件を定めています。.
• JCGM出版物（BIPM） — 測定における不確かさの表現に関するガイド（GUM）および計量学の国際用語集（VIM）. すべての不確かさ予算とトレーサビリティの定義の背後にある2つの基礎文書。.
• IEC 60947-2 — 低圧配電装置および制御装置、第2部：遮断器. MCCB試験台が再現可能でなければならない過負荷、短絡および定期試験の要件を定義する。.
• IEC 60898-1 — 家庭用および類似の設置の過電流保護用遮断器. MCB校正装置が生成および測定しなければならないトリップ時間の範囲および試験条件を規定する。.

工場を出る遮断器は、故障時にどのように動作するかについて暗黙の約束を持っている。その約束の裏付けとなる唯一の証拠は機械によって生成された一連の数値であり、その数値はそれらの背後にあるトレーサビリティの価値と同じだけの価値がある。 測定および測定機器 を管理されたシステムとして扱い、認定校正、文書化された不確かさ、制御された環境条件および単位ごとのデータロギングを行うことが、試験結果を証拠に変えるものである。また、それは国際的な購入者が最初に確認することが増えている。.