科普篇 | 安規(guī)測試詳解

2021/05/26
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在消費意識高漲的現(xiàn)今世界,每一個電氣和電子產(chǎn)品的制造商,必須盡最大的能力,將產(chǎn)品的安全做好。每一種產(chǎn)品的設計必須盡其可能,不讓使用者有觸電的機會??v然是使用者發(fā)生錯誤使用也應無觸電機會。為了達到一般公認的安全要求,"耐壓測試器"就必須被使用。安規(guī)執(zhí)行單位、例如UL、CSA、IEC、BSI、VDE、TUV和JSI等都要求各制造商在設計和生產(chǎn)電子或電氣產(chǎn)品時要使用"耐壓測試器"作為安全測試。

這些安規(guī)執(zhí)行單位有時也會要求某些產(chǎn)品必須做絕緣電阻測試、接地電阻測試,甚至要求做泄漏電流測試。

耐壓測試(Dielectric Withstand Voltage Test)
耐壓測試的基礎理論是將一個產(chǎn)品暴露在非常惡劣的環(huán)境之下,如果產(chǎn)品能夠在這種惡劣的環(huán)境之下還能維持正常狀況,就可以確定在正常的環(huán)境之下工作,也一定可以維持很正常的狀況。最常使用耐壓測試的情況為:

  • 設計時的功能測試:確定所設計的產(chǎn)品能達到其功能要求的條件。
  • 生產(chǎn)時的規(guī)格測試:確認所生產(chǎn)的產(chǎn)品能達到其規(guī)格要求的標準。
  • 品保時的確認測試:確認產(chǎn)品的質(zhì)量能符合安規(guī)的標準。
  • 維修后的安全測試:確認維修后的產(chǎn)品能維持符合安規(guī)的標準。

不同的產(chǎn)品有不同的技術規(guī)格,基本上在耐壓測試時是將一個高于正常工作的電壓加在產(chǎn)品上測試,這個電壓必須持續(xù)一段規(guī)定的時間。如果一個零組件在規(guī)定的時間內(nèi),其漏電電流量亦保持在規(guī)定的范圍內(nèi),就可以確定這個零組件在正常的條件下運轉(zhuǎn),應該是非常安全。而優(yōu)良的設計和選擇良好的絕緣材料可以保護使用者,讓他免予受到意外觸電。

耐壓測試,一般稱之為"高電壓介電測試",簡稱為"耐壓測試"?;镜囊?guī)定是以兩倍于被測物的工作電壓,再加一千伏特,作為測試的電壓標準。有些產(chǎn)品的測試電壓可能高于2 X 工作電壓 + 1000 V。

例如有些產(chǎn)品的工作電壓范圍是從100V到240V,這類產(chǎn)品的測試電壓可能在1000V到4000V之間或更高。一般而言,具有"雙絕緣"設計的產(chǎn)品,其使用的測試電壓可能高于 2 X 工作電壓+ 1000 V 的標準。

耐壓測試在產(chǎn)品的設計和樣品制作時比正式生產(chǎn)時的測試更為精密,因為產(chǎn)品在設計測試階段便已決定產(chǎn)品的安全性。雖然在產(chǎn)品設計時只是用少數(shù)的樣品來作判斷,然而生產(chǎn)時的在線測試更應嚴格要求所有的產(chǎn)品都必須能通過安規(guī)標準,可以確認沒有不良品會流出生產(chǎn)線。

耐壓測試儀的輸出電壓必須保持在規(guī)定電壓的 100%到 120%的范圍內(nèi)。AC 耐壓測試儀的輸出頻率必須維持在 40 到 70Hz 之間,同時其波峰值不得低于均方根(RMS)電壓值的 1.3 倍,并且其波峰值不得高于均方根(RMS)電壓值的 1.5 倍。
 

耐壓測試能檢測出下列狀況:

  • 絕緣材料的絕緣強度太弱
  • 零組件之間的距離不夠
  • 絕緣體被擠壓而破裂

交流耐壓(ACW)測試的優(yōu)缺點
請先與受測試產(chǎn)品所指定的安規(guī)單位確認該產(chǎn)品應該使用何種電壓,有些產(chǎn)品可以同時接受直流和交流兩種測試選擇,但是仍然有多種產(chǎn)品只允許接受直流或交流中的一種測試。如果安規(guī)規(guī)范允許同時接受直流或交流測試,制造廠就可以自己決定何種測試對于產(chǎn)品較為適當。為了達成此目地,使用者必須了解直流和交流測試的優(yōu)缺點。

交流耐壓(ACW)測試的特點
大部分做耐壓測試的被測物都會含有一些雜散電容量。用交流測試時可能無法充飽這些雜散電容,會有一個持續(xù)電流流過這些雜散電容。

交流耐壓(ACW)測試的優(yōu)點
一般而言,交流測試比直流測試更容易被安規(guī)單位接受。主因是大部份的產(chǎn)品都使用交流電,而交流測試可以同時對產(chǎn)品作正負極性的測試,與產(chǎn)品使用的環(huán)境完全一致,合乎實際使用狀況。

由于交流測試時無法充飽那些雜散電容,但不會有瞬間沖擊電流發(fā)生,因此不需讓測試電壓緩慢上升,可以一開始測試就全電壓加上,除非這種產(chǎn)品對沖擊電壓很敏感。由于交流測試無法充滿那些雜散電容,在測試后不必對測試物作放電的動作,這是另外一個優(yōu)點。

交流耐壓(ACW)測試的缺點
主要的缺點為,如果被測物的雜散電容量很大或被測物為電容性負載時,這樣所產(chǎn)生的電流,會遠大于實際的漏電電流,因而無法得知實際的漏電電流。

另外一個缺點是由于必須供應被測物的雜散電容所需的電流,機器所需輸出的電流會比采用直流測試時的電流大很多。這樣會增加操作人員的危險性。

直流耐壓(DCW)測試的特點
在直流耐壓測試時,被測物上的雜散電容會被充滿,直流耐壓測試時所造成的容性電流,在雜散電容被充滿后,會下降到趨近于零。

直流耐壓(DCW)測試的優(yōu)點
一旦被測物上的雜散電容被充滿,只會剩下被測物實際的漏電電流。直流耐壓測試可以很清楚的顯示出被測物實際的漏電電流。
另外一個優(yōu)點是由于僅需在短時間內(nèi),供應被測物的充電電流,其它時間所需供應的電流非常小,所以機器的電流容量遠低于交流耐壓測試時所需的電流容量。

直流耐壓(DCW)測試的缺點
除非被測物上沒有任何電容量存在,否則測試電壓必須由"零"開始,緩慢上升,以避免充電電流過大,電容量越大所需的緩升時間越長,一次所能增加的電壓也越低。充電電流過大時,一定會引起測試器的誤判,使測試的結果不正確。

由于直流耐壓測試會對被測物充電,所以在測試后,一定要先對被測物放電,才能做下一步工作。

與交流測試不一樣,直流耐壓測試只能單一極性測試,如果產(chǎn)品要使用于交流電壓下,這個缺點必須被考慮。這也是大多數(shù)安規(guī)單位都建議使用交流耐壓測試的原因。

在交流耐壓測試時,電壓的波峰值是電表顯示值的 1.4 倍,這一點是一般電表所不能顯示的,也是直流耐壓測試所無法達到的。所以多數(shù)安規(guī)單位都要求,如果使用直流耐壓測試,必須提高測試電壓到相等的數(shù)值。

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