电气安全测试问答

发布日期:[14-11-20 13:58:40] 浏览人次:[]

一、【通用测试】本部分提供有关电气安全测试的一般信息,包括用来确定测试设备和测试需求的方法。它还解答了有关该行业的一般常见问题。

问:什么是电气安全测试?

答:电气安全测试是一个用来描述测试程序的通用术语,制造商的产品必须通过测试才能被视为是安全的,可以销售给特定国家/地区的消费者。这些合规测试程序通常由监管机构制定。对于符合其标准的产品,他们会提供认可标志,这就是机构认证。

问:哪些类型的测试是电气安全测试?

答:制造商需要执行5种重要的电气安全测试:电介质耐压(高压)测试、接地阻抗测试、接地连续性测试、绝缘阻抗测试和电源漏电流测试。

问:谁需要执行电气安全测试?

答:实施电气安全测试的原因只有一个:保护消费者免遭可能的致命电击伤害。执行这些测试的目的是确保各类产品,从家用电咖啡壶、吹风机到计算机,符合关于结构、性能、额定值、标志和说明手册的行业标准。制造商不仅希望避免将有故障的零部件安装到产品中,而且希望在出货之前发现产品中的工艺缺陷,防止产品上市后因为需要召回及发出令人难堪的公开声明而付出沉重的代价。还有一些制造商执行测试的目的是保护自身免遭产品责任诉讼。无论出于何种目的,电气安全测试对任何消费产品制造商都是有意义的。

问:我如何确定哪一类安全测试仪适合我的应用?

答:了解您需要符合何种机构规范和/或内部采用何种测试规范,一般有助于回答这个问题。

问:安全测试仪能够以多个频率执行测试吗?

答:是的,大部分电气安全测试仪都能输出美国和欧洲所用的50Hz和60Hz信号。

问:电气安全测试期间应采取哪些安全防范措施?

答:高压仪器使用者必须具备相关电子知识并了解工作场所的基本安全惯例。有关如何使您的工作场所成为一个安全环境的更多信息,请联系当地OSHA(职业安全和健康管理局)代表。

问:安全测试操作员需要经过特殊培训吗?

答:OSHA要求操作员必须具备资格才能操作带电电路或在其附近工作。操作员应具备有关电气、安全和测试方法的实际知识。测试操作员不必是工程师或技师,但应对电气安全测试所涉及到的危险及如何避险有一个基本的了解。操作员还应知道可以使用何种个人防护设备来防止触电。

问:类型测试与生产线测试有何区别?

答:电气安全测试大致分为两类:一类是设计或类型测试,另一类是常规生产线测试。设计测试通常是在电气产品的设计阶段执行,用于研究目的。从设计测试中收集到的信息可用于发现产品设计和开发的潜在问题。生产线测试通常需要对100%的产品执行,证明产品是合格的,可以销售给消费者。生产线测试有助于确保消费者可以安全地使用特定产品。

问:何谓I类电器?

答:I类电器:防触电保护不仅仅依赖于基本绝缘的电器。任何可接触的导电部件都被连接到保护性接地导体,即使基本绝缘失效,这些导电部件也不会带电。

问:何谓II类电器?

答:II类电器:防触电保护不仅仅依赖于基本绝缘,而且包括其他安全措施,如双重绝缘或增强绝缘等。

二、【应用】本部分专门解答有关电介质耐压测试、绝缘阻抗测试、接地阻抗/接地连续性测试和电源漏电流测试的问题。

1、【电介质耐压测试】

问:什么是高压测试仪?

答:高压测试仪(Hipot,高电位的英文缩写)是一种用来检验电气产品绝缘完整性的测试仪器。

问:什么是高压测试?

答:高压测试也称为电介质耐压测试,指的是对产品的绝缘层施加高压,该高压远超过它在正常工作期间承受的电压。高压在一定的时间内从主电源输入线施加到产品底盘,通过监控由此产生的漏电流来检查绝缘的完整性。输入测试为100%生产线测试,可以利用交流或直流电压来执行。

问:什么是电介质耐压测试?

答:电介质耐压测试是高压测试的另一个名称。在电气安全测试行业,这两个术语可以换用。

问:如何为我的应用确定适当的高压测试电压?

答:确定该电压的最佳方法是检查测试必须符合的规范。通常而言,确定交流测试电压的经验法则是(2*工作电压+1,000V)。因此,如果您的产品工作电压为115VAC,则测试电压应为(2*115)+1,000=1,230V。根据产品的分类不同,测试电压也可能不同。

问:如何为我的应用确定适当的电流跳脱点?

答:与测试电压不同,电流跳脱设置不存在经验法则。有时候,可接受的漏电流水平是通过测试能够提供可接受范围的样品来确定的。某些UL规范要求利用高压测试引线上的120KΩ电阻来调整漏电流。

问:漏电流、击穿和飞弧之间有何区别?

答:漏电流指的是通过产品的绝缘系统泄漏出来的电流。击穿指的是破坏性放电穿过或跨过绝缘系统,导致流过绝缘系统的电流突然急剧增加的现象。飞弧指的是DUT给定区域中的绝缘系统失效,电压从一个导电表面闪烁到另一个导电表面的现象。

问:如何确定需要采用交流还是直流电压进行测试?

答:您所用的安全机构标准可能规定,也可能没有规定测试期间必须使用的测试电压类型。如果没有规定,交流或直流输出电压通常均可以使用。然而,使用直流电压时需要考虑不同的因素。

问:接地回路、悬空回路和隔离回路之间有何区别?

答:接地回路以大地为参考,电流表会测量所有流到大地的漏电流,包括测试设备和测试配件中的内部漏电流。

悬空回路可以参考大地,但不是直接参考,其电位通常略高于大地(最差情况下可能达到数伏)。如果测试仪采用悬空回路配置,返回引线与参考地之间可能会连接一些电路。如果返回引线接地,这些电路的两端均可以接地,从而禁用该功能(例如在智能GFI中,返回引线接地将禁用GFI电路)。

在隔离回路中,高压测试仪的输出两端均不以大地为参考。输出被隔离,对大地的漏电流极小。因此,对地的漏电流不会显示在电流表上,除非有一根测试引线接地(这样的话,测试仪就变成接地回路仪器)。

问:高压测试期间产品的电源开关应接通吗?

答:是的,为了确保电流流经整个绝缘系统,所有开关都必须设置到接通位置。

问:高压测试仪的VA额定值是多少?

答:VA或伏安额定值指的是仪器的功率输出,等于最大输出电压与最大电流的乘积。例如,5,000V*100mA=500VA。

问:高压测试仪的交流输出用有效值(RMS)表示吗?

答:交流输出可以通过峰值、峰峰值或有效值电压来监控。由于大多数DUT在正常工作期间是以有效值电压工作,因此高压测试也应利用有效值来衡量。

问:直流与交流高压测试是否有区别?

答:是的,当测试高电容DUT时,其间的区别最明显。由于交流电压无法给容性负载充电,因此电抗性电流会立即流过,无论施加电压多长时间,该电流均保持不变。直流电压则会给DUT的电容充电,因此,在施加电压的初期,您可能会观察到浪涌电流,但随着DUT充电逐渐完成,读数会降低。由于这一现象的影响,交流和直流高压测试的电流读数通常是不同的。

问:如何确定高压测试仪是否正常工作,多久应检查一次?

答:安全机构要求检查电气安全测试仪的故障检测电路。一般需要在每一班次开始时执行这项测试,验证仪器正常工作。有些高压测试仪必须通过外部负载库来验证,有些则可以通过测试仪的验证功能来验证。

问:什么是GFI保护以及为什么要使用该保护?

答:GFI表示“接地故障中断器”。高压测试仪上的GFI探测器具有一个检测电路,当有过大漏电流(>500µA)流到地时,它会禁用测试仪的高压输出。这是为许多高压测试仪添加的一项安全特性,用于保护测试操作员,防止无意中触电。

2、【绝缘阻抗测试】

问:什么是绝缘阻抗测试?

答:绝缘阻抗测试测量绝缘材料在直流电压下的阻抗。直流电压一般施加于载流导体与地之间。这种测试通常是对制造、安装或修理完成后的产品执行,也常用作电动机或发电机等产品的常规维护测试,有助于预测产品是否即将失效。

问:兆欧表与绝缘阻抗测试仪有何区别?

答:二者本质上相同。兆欧表指的是用于读取MΩ(百万Ω)级阻抗的仪器。绝缘阻抗测试仪指的是用于测量产品绝缘系统阻抗的仪器。

问:高压测试与绝缘阻抗测试有何区别?

答:绝缘阻抗测试是一种定量测试,用于判断产品绝缘系统的相对质量。它是用于研究、测量、记录绝缘材料长期稳定性的理想测试。高压测试通常被规定为电气产品的生产线测试,其原理是在DUT的载流部分与非载流部分之间施加一个过压,以考验绝缘系统的完整性。高压测试是一种更严格的测试,其结果往往是要么合格,要么不合格,而绝缘阻抗(IR)测试则是在较低的电压下执行。

问:可接受的绝缘阻抗读数是多少?

答:可接受的绝缘阻抗读数依标准而异。对于大型旋转机械,常用的经验法则是“1兆欧/1000V*工作电压+1兆欧”。如果产品工作电压低于1000V,则可接受的最小绝缘阻抗读数为2兆欧。

问:什么是极化指数?

答:极化指的是材料的偶极子(相隔一定距离的等量但极性相反的电荷)在电场作用下有序排列的能力。当偶极子对齐时,会产生吸收电流,该电流随着时间推移而减小。最初,该吸收电流非常高,但随着剩下未对齐的偶极子越来越少,该电流逐渐下降。因此,1秒后进行的绝缘阻抗测量结果将低于60秒后进行的绝缘阻抗测量结果。事实上,最常用的测试时间是1分钟和10分钟,10分钟测试结果与1分钟测试结果的比值就是所谓的极化指数。

问:什么是趋势分析?

答:趋势这一术语用来描述随着时间推移而重复进行测试的过程。对于绝缘阻抗测试,对测试结果进行趋势分析可以提供有关产品完整性的有用信息,帮助确定何时应修理或更换绝缘系统。

3、【接地阻抗和接地连续性测试】

问:接地连续性测试与接地阻抗测试之间有何区别?

答:接地连续性测试是在电源线端接产品的第三针脚地上执行,用于验证系统中存在安全地,但它并不测试安全地耐受故障电流的能力。接地阻抗测试以类似方式执行,但它同时检验产品的安全地能否充分地处理绝缘故障引起的故障电流。接地阻抗测试通常是在DUT保险丝额定值的2倍及12V或更低的电压下进行。要求接地电路的最大阻抗小于100或200毫欧姆。

问:接地阻抗测试需要100%生产线测试吗?

答:这取决于标准。接地阻抗测试一般是类型测试,但也可以将其规定为100%生产线测试。

问:接地阻抗测试期间允许的最大接地电路阻抗是多少?

答:接地电路的最大阻抗取决于DUT的输入电源和安全地如何端接:接线盒、电源线还是其他。最大阻抗可能依测试所用规范而不同,但最常见的值是0.1-0.2Ω。

问:什么是开尔文测量方法?

答:这是接地阻抗测试期间使用的标准四线测量方法,可从测试结果中消除测试引线的固有电阻。开尔文方法能够更精确地测量阻抗,这对于处理接地阻抗测试期间测得的微小阻抗值非常重要。

问:接地阻抗测试应执行多长时间?

答:测试时间在某些性能规范中可能有规定,也可能没有规定,最长可能达到120秒。生产线测试可能仅要求接地连续性测试,而不要求接地阻抗测试。

4、【电源漏电流测试】

问:何种产品需要电源漏电流测试?

答:电源漏电流测试指的是一系列用于监控产品在工作时产生的漏电流的测试。产品的输入电压一般调整为其最高额定电源电压,或者调整到一个等于最高额定电源电压的110%的值。电源漏电流测试可以包括下列任意或所有测试:大地漏电流测试、外壳漏电流测试和应用部件测试。漏电流水平通过一个测量设备(MD)进行监控,MD用于模拟人体的阻抗。对产品执行的这些测试需要在正常工作和单一故障两种状况下进行。

问:何种产品需要电源漏电流测试?

答:一般而言,电源漏电流测试往往是对医疗产品执行,因为医疗产品的漏电流标准远比消费电子产品严格。过去,电源漏电流测试一般被规定为类型测试,但现在经常用作生产线测试。某些国家和地区要求将漏电流或接触电流测试当作100%常规生产线测试执行。

问:电源漏电流测试与高压测试有何区别?

答:这两种测试之间存在许多差别,但一般而言,这些差别可以归纳如下:高压测试使用高压来考验产品的绝缘系统,从而确定绝缘能否充分地防止漏电流;电源漏电流测试则是测量正常条件下和单一故障条件下产品在工作时的漏电流影响。

问:高压漏电流与电源漏电流测试中的漏电流之间存在相关性吗?

答:是的,开路零线接地或外壳漏电流测试测得的电流可用来估算高压测试应当使用的电流跳脱设置。可以使用如下公式:(高压测试电压/电源漏电流测试电压)*电源漏电流读数=近似高压测试电流。

问:电源漏电流测试期间,可接受的漏电流水平是多少?

答:关于可接受的漏电流水平,安全机构制定了非常具体的标准。根据所执行的测试不同,可接受水平在0.01-5mA之间。请检查安全机构标准,确定适用于特定产品的指导值。

问:什么是大地漏电流测试?

答:大地漏电流测试测量接地导体中流回I类产品系统零线的漏电流。该测试需在接地导体开路和闭合、极性正常和反向、零线开路和闭合这些条件的所有可能组合下进行。测量通过一个测量设备(MD)进行,MD用于模拟人体的阻抗。

问:什么是外壳漏电流测试?

答:外壳漏电流测试测量从外壳流回I类和II类产品系统零线的连续漏电流。对于I类产品,该测试需在接地导体开路和闭合、极性正常和反向、零线开路和闭合这些条件的所有可能组合下进行。对于II类产品,需将一个10x20cm金属薄片贴在外壳上,然后分别在正常和反向极性条件下,在零线断开和闭合时测量从金属薄片到系统零线的漏电流。贴在外壳上的金属薄片用于模拟人手与外壳的表面接触。

问:什么是病人/应用部件漏电流测试?

答:病人/应用部件漏电流测试测量从应用部件通过病人流到系统电源线或零线的连续漏电流,或者测量从病人通过F型应用部件流到系统电源线或零线的连续漏电流。

三、【机构合规信息】本部分提供有关安全机构及其标准的信息。

问:什么是安全机构?

答:安全机构是制定测试程序(称为“标准”)的监管团体。对于符合其标准的产品,他们会提供认可标志,这就是机构认证。在美国,最有名的安全机构是“保险商实验室”(UL),在德国是TÜVRheinland,在中国是“中国强制认证”(CCC)。必须注意,像许多其他国家/地区一样,美国的联邦政府并不监管这些电气安规机构,美国没有法律规定制造商必须通过认证才能销售电气产品。然而,为了在当今市场上进行竞争,以及避免伤害客户和潜在的诉讼,获得安全机构认证是必不可少的。OSHA要求工作场所使用的电气设备必须通过国家认可测试实验室(NRTL)的认证。

问:什么是标准?

答:标准是一组适用于特定电气产品或一类产品的测试程序。标准用于验证产品符合关于安全、结构和耐用性的基本要求。

问:需要遵守何种安全机构标准?

答:这要视产品类型和分类而定。

问:不同的州或国家/地区采用不同的标准吗?

答:安全标准一般因国家/地区不同而异,特别是在欧洲和美国之间。虽然许多安全机构是特别设立的和/或隶属于特定国家/地区,但大部分机构都得到广泛认可。例如,虽然UL是负责在美国销售的消费者产品的最有名电气安全机构,但许多其他国家/地区也认可UL认证产品,准许其在自己的境内销售。同样,美国也认可通过TÜV认证的许多产品,准许其在美国境内销售。

问:何种组织决定需要依据何种标准执行何种测试?

答:这通常取决于在哪一个国家/地区制造产品以及将产品运往哪一个国家/地区。在美国,主导安全组织是保险商实验室(UL),UL制定用于保障消费者安全的安规规范。在加拿大则是“加拿大标准协会”(CSA)。

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