為什么要進(jìn)行耐電壓測(cè)試
電介質(zhì)強(qiáng)度測(cè)試, 亦稱(chēng)hi-pot 測(cè)試, 大概是最多人知道的和經(jīng)常執(zhí)行的生產(chǎn)線(xiàn)安全測(cè)試。實(shí)際上,表明它的重要性是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一部分。 hi-pot 測(cè)試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個(gè)非破壞性的測(cè)試。
這是適用于所有設(shè)備為保證絕緣材料是足夠的一個(gè)高壓測(cè)試。
進(jìn)行hi-pot 測(cè)試的其它原因是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過(guò)程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。
進(jìn)行型式測(cè)試的時(shí)候, hi-pot 測(cè)試是在某些測(cè)試(譬如失效, 潮態(tài)及振動(dòng)測(cè)試)之后進(jìn)行來(lái)確定是否因?yàn)檫@些測(cè)試造成絕緣的退化。但是,日常生產(chǎn)進(jìn)行的hi-pot 測(cè)試, 是制造過(guò)程中的測(cè)試來(lái)確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是與型式測(cè)試所用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相同。
一些由生產(chǎn)流程造成的缺陷可以通過(guò)在線(xiàn)hi-pot 測(cè)試檢查出來(lái),例如, 變壓器繞組電氣間隙和爬電距離減小。
這樣的故障可能起因于繞線(xiàn)部門(mén)的一名新操作員。
其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發(fā)現(xiàn)一個(gè)過(guò)大的焊點(diǎn)。
大多數(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)使用2xU + 1000 V 的慣例作為基本的絕緣材料測(cè)試的依據(jù), 這里的U 是操作電壓(rms值)。
這個(gè)慣例僅僅作為一個(gè)指導(dǎo), 對(duì)于個(gè)別標(biāo)準(zhǔn)特別是IEC 60950 提供了一個(gè)具體的表格來(lái)定義根據(jù)測(cè)量到的實(shí)際工作電壓來(lái)確定確切的測(cè)試電壓1.至于使用1000 V 作為基本慣例的原因是產(chǎn)品的絕緣材料在日常使用中可能承受瞬間過(guò)電壓。
實(shí)驗(yàn)和研究表示, 這些過(guò)電壓通常高達(dá)1000 V 。
測(cè)試方法:
高壓通常是應(yīng)用的在橫跨被測(cè)試絕緣材料的二個(gè)部件之間, 譬如測(cè)試設(shè)備(EUT)的一次側(cè)電路(Primary Circuit)和金屬外殼。
如果絕緣材料在兩個(gè)部件之間是足夠的, 那么加在兩個(gè)由絕緣體分離的導(dǎo)體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過(guò)絕緣體。
雖然這個(gè)小電流是可接受的, 但是空氣絕緣或固體絕緣不應(yīng)該發(fā)生擊穿。
因此, 需要注意這個(gè)電流是因?yàn)榫植糠烹娀驌舸┑慕Y(jié)果, 而不是由于電容聯(lián)結(jié)引起的。
另外一個(gè)例子是對(duì)介于電源的一次(Primary)和二次(Secondary)電路之間的絕緣材料進(jìn)行測(cè)試。
這時(shí)所有輸出短接在一起。
耐壓測(cè)試儀的接地探針與短接在一起的輸出相連, 同時(shí)高壓探針與L 和N連接(L和N短接) (參見(jiàn)圖1) 。在hi-pot 測(cè)試期間EUT 不工作。
必須注意, 在進(jìn)行型式測(cè)試期間, 理想的情況是先加低于規(guī)定的電壓的1/2, 然后逐漸上升,并且在10 秒中達(dá)到規(guī)定電壓,并且維護(hù)1 分鐘。
然而,大多數(shù)測(cè)試儀器, 直接輸出規(guī)定電壓或使用一個(gè)電子控制線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的爬升。
測(cè)試持續(xù)時(shí)間:
如果測(cè)試是代表認(rèn)證過(guò)程的一部分, 那么測(cè)試持續(xù)時(shí)間必須是所使用的安全標(biāo)準(zhǔn)相符合。
例如,多數(shù)標(biāo)準(zhǔn), 包括IEC 60950 , 測(cè)試持續(xù)時(shí)間是1 分鐘。
但是, 當(dāng)在生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試, 通常對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行1 分鐘hi-pot 測(cè)試是不實(shí)際的, 制造商通常會(huì)縮短測(cè)試時(shí)間, 譬如幾秒鐘, 但是使用更高的電壓。
一個(gè)典型的經(jīng)驗(yàn)法則是110-120% (2xU + 1000 V), 1-2 秒。
測(cè)試持續(xù)時(shí)間和程序應(yīng)該得到相關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)的同意。
值得注意的是, 雖然被減少的時(shí)間和增加的電壓是近似, 實(shí)驗(yàn)和制造商的'數(shù)據(jù)表明, 每種絕緣材料有它自己的具體電壓時(shí)間特征
電流設(shè)定:
現(xiàn)在大多數(shù)hi-pot 測(cè)試儀允許用戶(hù)自行設(shè)定電流的限值。
但是, 如果產(chǎn)品的實(shí)際漏電流是已知的, 那么hi-pot 測(cè)試電流是可以預(yù)測(cè)的。限值的選擇實(shí)際要依靠被測(cè)試的產(chǎn)品。
最好的選擇限值的方式是測(cè)試一些產(chǎn)品樣品并得到平均hi-pot 電流,然后泄漏電流的限制值被設(shè)定為一個(gè)稍高出平均值的值。
使用2作為因數(shù)的原因是, 線(xiàn)路泄漏電流通過(guò)一個(gè)Y 電容產(chǎn)生, 但是hi-pot 測(cè)試產(chǎn)生的泄漏電流通有各條線(xiàn)路的電容同時(shí)產(chǎn)生。
推導(dǎo)出I (hi-pot)的等式, 你可以預(yù)測(cè)hi-pot 測(cè)試電流。
所以, hi-pot 測(cè)試儀電流限值應(yīng)該被設(shè)置足夠高以避免因?yàn)樾孤峨娏鞯拇嬖诙鴮?dǎo)致的誤判, 同時(shí)不能太高而導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)出真實(shí)的絕緣材料擊穿。
多數(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)允許使用交流或直流電壓進(jìn)行hi-pot 測(cè)試。
當(dāng)使用交流電壓進(jìn)行測(cè)試時(shí), 被測(cè)試的絕緣材料承受的電壓是峰值。
所以, 如果你決定使用直流電壓進(jìn)行測(cè)試, 你必須保證, dc 測(cè)試電壓是交流測(cè)試電壓 (或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(duì)于1500 Vac, 用做絕緣測(cè)試的等效直流電壓應(yīng)該是1500 x 1.414 或2121 Vdc 。
使用直流測(cè)試電壓的一個(gè)好處是, 泄漏電流限值與使用交流測(cè)試電壓相比,可以被設(shè)置為更低的值。
這樣制造者有更大的機(jī)會(huì)檢查處處于絕緣材料失效邊緣的產(chǎn)品, 這些產(chǎn)品在使用交流電壓進(jìn)行測(cè)試是可能會(huì)通過(guò)。
必須注意到, 當(dāng)使用直流hi-pot 測(cè)試儀,電路中的電容器會(huì)被高度充電, 因此, 一個(gè)安全放電設(shè)備或設(shè)定是必需的。
但是, 不管測(cè)試電壓怎樣, 在產(chǎn)品被人接觸之前進(jìn)行放電處理都是很好的做法。
直流 hi-pot 測(cè)試儀的另一個(gè)好處是其電壓逐漸上升。
由監(jiān)測(cè)當(dāng)電壓增加時(shí)電流的變化, 操作員能在故障發(fā)生之前看出潛在的絕緣材料失效。
使用直流 hi-pot 測(cè)試儀的一個(gè)小缺點(diǎn)是因?yàn)橹绷鳒y(cè)試電壓比較難產(chǎn)生, 直流 hi-pot 測(cè)試儀的成本也許稍微高出交流測(cè)試儀。
交流hi-pot 測(cè)試儀存在一個(gè)小弊端,那就是如果被測(cè)試的電路中有大容量的 Y 電容, 可能會(huì)因?yàn)?/span>hi-pot 測(cè)試器的電流限值設(shè)置, 可能造成ac 測(cè)試儀顯示測(cè)試失敗而實(shí)際上絕緣并沒(méi)有擊穿。
多數(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)允許用戶(hù)斷開(kāi)Y 電容器進(jìn)行測(cè)試, 或者選擇使用直流 hi-pot 測(cè)試儀。
直流hi-pot 測(cè)試儀不會(huì)因?yàn)榇笕萘?/span>Y電容的存在而顯示失效,因?yàn)?/span>Y 電容器對(duì)于直流電壓不會(huì)有電流通過(guò)其本身。