耐壓測試分為研發(fā)階段的型式測試(Type test)與量產(chǎn)時的例行性測試(Routine test), 型式測試在研發(fā)階段從絕緣材料的選用、組成模塊到雛型機(jī)等階段都要進(jìn)行測試,雛型機(jī)型式測試的測試時間是60秒,如果是對材料或模塊進(jìn)行余裕度驗證(Margin verification)則會進(jìn)行破壞性實驗,測試電壓與測試時間皆以實驗到材料或模塊發(fā)生絕緣崩潰為止。
例行測試(Routine test)因為考慮產(chǎn)能與測試成本,所以測試時間多半為1~3秒,為了彌補(bǔ)測試時間變短可能無法檢出不良品的議題,通常會將測試電壓提高10~20%。對于一些不容出錯的應(yīng)用或是對自身質(zhì)量要求高的廠商,還是會用形式測試的60秒作為例行測試的時間。
注意事項:以上的測試時間是指在待測物(DUT)上已建立足夠的測試電壓為前提。
建立足夠的測試電壓:交流耐壓必須考慮從零點(diǎn)啟動到建立設(shè)定的測試電壓所需的時間;直流耐壓必須考慮雜散電容與濾波電容的充電時間,電容器的特性是時變的電壓會產(chǎn)生電流,電容不允許電壓瞬間變化。
電容不允許電壓瞬間變化,電壓的變化從上式(2)中可以看出受到兩個變量的影響,第一個變量是充電電流(I charge)、第二個變數(shù)是電容值(C)。
假設(shè)一個線路中充電電流是1uA、雜散電容是0.0025uF,如果我們要在這個電容上建立1500V的電壓,帶入(2)式后計算得知每1秒的上升電壓為400V,要建立一個1500伏特的時間需要花3.75秒,這是物理特性上的限制。
所以在測試前最好用LCR表量測一下待測物的等效電容,這樣有助于精準(zhǔn)的確認(rèn)所需的上升時間,從這個說明也可以理解到直流耐壓測試的一個缺點(diǎn),就是電容的充電與放電時間會影響產(chǎn)測的測試產(chǎn)能。
敬請期待,未完待續(xù),在下篇文章中我們將繼續(xù)為大家介紹4-10的內(nèi)容。
用于絕緣電阻量測或耐壓測試的儀器是透過輸出高電壓,量測小電流,再透過歐姆定律換算電阻,過去的標(biāo)準(zhǔn)未思考到許多客戶端的安全隱患,這些隱患包含:
1. 原本基本絕緣的要求不足以保證使用者的安全
2. 意外輸出:操作儀器高電壓輸出的按鈕可能被誤觸
3. 電力系統(tǒng)斷電、電力恢復(fù)后儀器可能處于自動輸出的危險狀態(tài)
4. 設(shè)備未能有效地將測試的殘余電壓放電至安全電位
5. 后面板輸出時在后面板并未提供警告
IEC/EN 61010-1:2010 測量,控制和實驗室用電器設(shè)備的安全要求 - 第1部分:通用要求。儀器本身要符合IEC/EN61010的標(biāo)準(zhǔn),因為以上的安全隱患,對于絕緣電阻和耐壓測試設(shè)備于2017年新增了IEC 61010-2-034:2017 測量,控制和實驗室用電器設(shè)備的安全要求 - 第2-034部分:絕緣電阻測量設(shè)備和耐壓測試設(shè)備的特殊需求,但凡輸出電壓超過50伏特(交流)或120伏特(直流)的絕緣電阻測量設(shè)備和耐壓測試設(shè)備的儀器須適用此新標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)公布后于2021年生效,UL于2019年7月12日參照IEC標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布UL61010-2-034標(biāo)準(zhǔn),中國于2020年12月24日國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會下達(dá)2020年第四批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃(文件號 國標(biāo)委發(fā)[2020]53號)序號115將IEC61010-2-034編列計劃號20204746-T-604,由此可見此安全議題已受到主要國家的重視。
固緯電子于2020年4月16日發(fā)表全球第一臺符合IEC-61010-2-034標(biāo)準(zhǔn)的GPT-12000系列電氣安規(guī)分析儀,針對上述的安全隱患提出了完整的對策。
1. 高壓繼電器、高壓變壓器改采符合雙重絕緣的零件,高壓板的走線距離亦符合雙重絕緣的要求,量測回路變更設(shè)計,加入保護(hù)阻抗,隔離高壓側(cè)危險電壓,以符合雙重絕緣要求。
2. IEC新規(guī)范對于意外輸出的規(guī)定,可采取以下對策的其中之一來因應(yīng)。
2-1 高壓輸出開關(guān)要長按1秒后才可以有輸出 (考慮安全與產(chǎn)測的便利與效率,固緯GPT12000/15000系列采取此對策)
2-2 輸出開關(guān)需要鑰匙才能啟動
2-3 輸出開關(guān)需在彈簧蓋之下,啟動時需打開彈簧蓋才能按輸出開關(guān)
2-4 需要使用兩只手同時按壓兩個開關(guān)才能輸出
3. 設(shè)備輸入端電源供應(yīng)失效再回復(fù)后,即便輸出開關(guān)是按下的,設(shè)備還是要處在安全的情況(無危害),固緯的GPT12000/15000系列在偵測輸入電源消失10個周期后便會停止輸出。
4. 在放電回路加上56k歐姆的放電電阻,確保直流模式下針對大電容測試完成后的放電機(jī)制必須要在10秒內(nèi)放電至低于30%的安全電壓。
5. IEC的標(biāo)準(zhǔn)要求使用閃爍(50-300次/分鐘,亮起的時間至少40%)或恒亮的紅色警示燈號?;蚩刹捎酶邔Ρ榷壬目梢?可變指示器,或采用高音量的聲音警示(70 dBA以上/小于5kHz)。固緯電子采用前、后面板皆設(shè)置輸出警示燈方式處理。
高壓儀器使用上的自保之道
即使采用了符合IEC61010-2-034最新安全標(biāo)準(zhǔn)的儀器,如果在使用現(xiàn)場未能依據(jù)安全的安裝及操作方法,儀器操作人員還是會有安全顧慮。
1. 儀器一定要正確接地,本文的問題十已討論過接地的重要性,但是建筑物的接地狀況如何確定? 看到插座有三孔就是有接地嗎?