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    安規測試儀的系列知識

    時間:2012-11-14 點擊次數:2769

    安規測試儀的系列知識

     

     

    一、安規測試儀概述
    (一)用途
    安規檢測標準是讓用戶所使用的產品規避危害,這樣也保障企業規避風險。各種電氣設備都有潛在的危害,只要有使用電力或是電子組件之產品,皆不能對使用者造成危害。安規標準中的危害包含以下四種:電氣傷害、機械/物理傷害、低壓/高能量傷害、易燃防治,此四種危害在各式產品安規中是zui基本的安全標準,對于一般電子產品,電氣傷害對用戶損害zui大。
    造成電氣傷害的因素有很多種,其中zui主要的是電流經過人體所造成的電氣傷害。此類電氣傷害對人類具有直接的影響性,傷害的嚴重性依電能的大小,濕度,接觸面積等有所不同。
    很多安規標準以適當的漏電流、產品機構設計、耐壓絕緣等測試,以規范當人體碰觸時所產生的傷害。但安規標準分為一般標準以及特殊標準,制造商需十分注意各標準的適用性,讓產品符合正確的安規標準。國內南京盛電子儀器州同惠電子青島艾諾智能儀器等單位提供多種符合安規標準標準的測試儀器。
    (二)分類與特點
     耐電壓測試                                
    耐電耐壓測試的實質是在被測產品的電源端與地端電路上,施加一段時間的同頻高壓,以檢驗有無絕緣崩潰。耐壓測試是電氣安規測試中zui主要的項目之一,所有的電氣組件及產品,包含變壓器、電容、電源供應器、充電器、家電產品等,皆需要進行耐壓測試。
    耐壓測試或電氣強度測試為國際安規認證機構如:JSI、 CSA、 VDE、BSI、 UL、IEC、 TUV所要求的必測項目,產品須于出廠前做的測試,它對產品而言,為品質的保證及電氣安全性的指針。測試電壓須參照各相關的安規標準并視工作電壓及絕緣等級而定,通常使用交流電壓,若有電容器類零件橫跨于待測絕緣上,則建議使用直流電壓做測試,但測試電壓須為1.414倍的交流測試電壓。      
     絕緣阻抗測試 
    用于測量產品電氣絕緣狀態。絕緣阻抗測試和直流耐壓測試是非常相似的,于耐壓相同的兩點施以直流電壓,zui高可達1000伏特,通常使用單位為MΩ,可判定良品及不良品,一般而言, 測試電壓為500伏特或1000伏特,絕緣阻抗不得小于10MΩ。絕緣阻抗測試為非破壞性試驗,且能偵測絕緣是否良好,在某些規范中,是先做絕緣阻抗測試再進行耐電耐壓測試,而絕緣阻抗測試無法通過時,往往耐電壓測試也無法通過。 
     泄漏電流測試 
    檢測AC/DC電源流至地端的漏電流是否超過標準。泄漏電流測試儀指,當設備供應電壓時,流經設備金屬可接觸部分經人體至接地部分或可接觸部分的電流。測量時須使用人體仿真線路MD,并聯電壓表,其MD依不同的產品安規標準有不同的人體仿真線路,而測試電壓為zui不利的輸入電壓,一般規定額定電壓上限為測試電壓。
     接地電阻測試 
    檢測可接觸之金屬機構等部位是否有確實接地。接地阻抗測試為測試產品的接地點,對產品的外殼或金屬部分,施以一個恒流(一般電流在10-40A之間) 電源來測試兩點間的阻抗大小,一般產品規定量測2,阻抗不得大于0.1Ω而CSA要求量測40A。通過該測試,可檢測出接地點螺絲未鎖緊、接地線徑太小、接地線斷路等問題。 
    二、怎樣選擇安規測試儀
    (一)耐電壓測試儀選擇
      電介質強度測試是zui多人知道的和經常執行的生產線安全測試。耐壓測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個非破壞性的測試,這是適用于所有設備為保證絕緣材料是足夠的的一個高壓測試,它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。
    ● 電壓的選擇
      多數安全標準使用2xU + 1000 V 的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據, 這里的U 是操作電壓(rms值),這個慣例僅僅作為一個指導, 對于個別標準,特別是IEC 60950 ,提供了一個具體的表格來定義根據測量到的實際工作電壓來確定確切的測試電壓1.至于使用1000 V作為基本慣例的原因,是產品的絕緣材料在日常使用中可能承受瞬間過電壓。實驗和研究表示, 這些過電壓通常高達1000V。
    ● 時間的選擇
      根據產品的標準規范,一般耐壓測試的時間均要求60sec,在安規檢測機構和工廠實驗室這是必須嚴格執行的,可是這樣的測試時間在生產線幾乎是不太可能施行,因為產線主要重視是生產速度及生產效率,所以長時間的測試無法滿足實際需求。可喜的是,目前很多機構都允許采用縮短測試時間,提高測試電壓的方式來實現。另外,有些新的安規標準也明確提出了測試時間,如IEC60335-1的附錄A中,IEC60950-1等標準中,就有提到例行性測試(Routine Test)時間為1sec。因此,測試時間的設定,也是耐壓測試儀必須具有的功能。
    ● 電流的選擇
      現在大多數耐壓測試儀允許用戶行設定電流的限值。但是, 如果產品的實際漏電流是已知的, 那么耐壓測試電流是可以預測的。限值的選擇實際要依靠被測試的產品。的選擇限值的方式是測試一些產品樣品并得到平均電流,然后泄漏電流的限制值被設定為一個稍高出平均值的值。耐壓測試儀電流限值應該被設置足夠高,以避免因為泄露電流的存在而導致的誤判, 同時不能太高而導致無法檢測出真實的絕緣材料擊穿。
        多數安全標準允許使用交流或直流電壓進行耐壓測試。當使用交流電壓進行測試時, 被測試的絕緣材料承受的電壓是峰值。因此, 如果確定使用直流電壓進行測試,則必須保證DC測試電壓是交流測試電壓1.414倍,這樣直流電壓的值與交流電壓峰值是相等的。例如, 對于1500 Vac, 用做絕緣測試的等效直流電壓應該是1500 x 1.414(或2121 Vdc)。
        使用直流測試電壓的一個好處是, 泄漏電流限值與使用交流測試電壓相比,可以被設置為更低的值。這樣能夠使更多的絕緣材料失效邊緣產品被檢測出了, 而這些產品在使用交流電壓進行測試是可能會通過。但必須注意, 當使用直流耐壓測試儀,電路中的電容器會被高度充電, 因此, 安全放電設備或設定是必需的。但不管測試電壓怎樣, 在產品被人接觸之前進行放電處理都是很好的做法。
       直流耐壓測試儀的另一個好處是其電壓逐漸上升,監測當電壓增加時電流的變化, 操作員能在故障發生之前看出潛在的絕緣材料失效。使用直流耐壓測試儀的一個小缺點是因為直流測試電壓比較難產生, 直流耐壓測試儀的成本比交流測試儀稍高。
    交流耐壓測試儀存在一個小弊端,那就是如果被測試的電路中有大容量的 Y 電容, 可能會可能造成AC 測試儀顯示測試失敗而實際上絕緣并沒有擊穿。多數安全標準允許用戶斷開Y 電容器進行測試, 或者選擇使用直流耐壓測試儀。直流耐壓測試儀不會因為大容量Y電容的存在而顯示失效,因為Y 電容器對于直流電壓不會有電流通過其本身。
    (二)接地電阻測試儀選擇
      亦稱接地連續性測試, 接地測試必須對所有一類產品進行。測試的目的是保證產品所有在單一絕緣失效的情形下會變成帶電體,并且可以被使用者接觸到的導電性部件被可靠連接到電源輸入的接地點。換句話說, 一個接地測試使用大電流的低電壓源加到接地回路來核實接地路徑的完整性。
        通過測量連接在保護接地連接端子或接地觸點和零件之間的阻抗來判斷是否符合標準要求, 阻抗不超出產品安全標準確定的某個值則認為是符合要求的。一定要記住, 從結構和設計觀點來看, 用做保護接地的導體不應該包含任何開關或保險絲。
    大多數標準對于接地測試提出的參數要求:被測設備必須承受高一定時間的直流或交流電流但是電壓要很低;在保護接地連接端子或接地觸點和被接地零件之間的電壓降必須被測量;電阻必須使用通過的電流和產生的電壓降來進行計算(歐姆定律)。
        阻抗不應該超出某個值,不同的安全標準可能要求不同的值。例如, IEC 60950-1 要求測試電壓不超出12 V。電流可能是交流或直流,產品額定電流的1.5 倍或25 A(二者選擇比較大的)。測試持續時間必須是1分鐘, 并且連接在保護接地端子或接地觸點和必需被接地的零件之間的阻抗不能超出0.1歐姆,不包括電纜的阻抗。根據CAN/CSA-C22.2 No. 60950-1 或UL 60950-1等標準規定,如果設備的額定電流不超過16A,則要求測試電流為40A,持續時間為2分鐘。
    (三)絕緣電阻測試儀選擇
        絕緣電阻測試亦稱高阻測試,目的測量任何絕緣材料分隔的二點之間總電阻。測試時使用的電壓通常是500~1000Vdc,因此,電流非常低。由于電流很低, 這個測試對檢查絕緣材料的質量有用,不僅在產品制造工程中, 而且在產品使用時同樣適用。
        測試程序:EUT連接到測試儀, 測試電壓從零逐漸上升到zui大值(通常情況下是500 V dc)。一旦電壓到達zui大值, 保持一個時間 (通常是5秒) ,然后記錄電阻值。測量值應該是非常高的(通常在兆歐級) 。絕緣電阻的測量在某些標準中是強制要求的,如IEC60950-1 和UL6500。
    (四)泄漏電流測試儀選擇
      某些標準,包括IEC60950-1,把泄漏電流(Leakage Current)命名為接觸電流(Touch Current)。當人或者動物接觸到設備的可接觸部分時流過人體或者動物體的電流。有另一個概念,就是“保護導體電流”,這相當于流過保護導體的電流。因此, 保護導體電流從來不是造成電擊的原因, 依照定義, 保護導體一直被連接到大地。
        如果接觸電流過大,操作者將會遭到電擊,可能導致嚴重的傷害,通常超過1.0mA的電流流過人體就能夠造成電擊傷害,傷害的嚴重性和電流的大小及人的體重有關。
       與其他測試相似,泄漏電流測試也是安全測試中非常重要的一項測試。例如正常操作條件下,開關打開及關閉,電源線極性對調等。測量到的對地泄漏電流在任何條件下都不可以超過限制。
    造成泄漏電流過大的zui主要原因就是跨接在火線和地之間的電容,如Y電容。這些Y電容通常是為了控制EMI而加入到線路中的。需要指出的是,在某些標準中,如IEC60950-1,僅對一類駐立式設備允許對地泄漏電流超過3.5mA,同時需要滿足IEC60950-1,章節5.1.7的條件。
        當進行IT設備的漏電流測試時,必須注意測試儀器需要符合 IEC60950-1, 附錄D的要求,該測試網絡模擬了人體電阻zui惡劣的情形,強烈建議使用一個隔離變壓器來進行測試。
    必須考慮變壓器中的任何容性泄漏電流。如果因為某種原因而不能使用隔離變壓器,那么被測設備必須被安裝在絕緣工作臺上,同時加上適當的安全警告。該測量是為了檢測被測設備可能帶有的危險電壓。
        對于大多數標準,特別是IEC60950,要求測試設備(EUT)是上電的狀態,測試設備的供電電壓是額定值的上限的110%,同時頻率為zui高的額定頻率。如前所述,為了安全的因素,強烈要求使用隔離變壓器進行測試,隔離變壓器的功率要大于被測設備功率。
        這些測試對一類和二類設備同樣適用。對于二類設備,對可接觸的導電部件和外殼(使用10x20cm的金屬膜來接觸外殼表面)進行測試,這個金屬膜模擬人的手。這個測試同樣需要在任何條件下進行,如開關開或者關狀態,電源極性對調等情況下。設計有多電源輸入的設備,在一次只要求接一個電源的時候(如后備電源),必須在僅連接一個電源的情況下測試。雖然大多數標準不要求生產線進行100%的泄漏電流測試,但是還是有些標準,如醫療器械,要求100%測試。

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