耐压测试分为研发阶段的型式测试(Type test)与量产时的例行性测试(Routine test), 型式测试在研发阶段从绝缘材料的选用、组成模块到雏型机等阶段都要进行测试,雏型机型式测试的测试时间是60秒,如果是对材料或模块进行余裕度验证(Margin verification)则会进行破坏性实验,测试电压与测试时间皆以实验到材料或模块发生绝缘崩溃为止。
例行测试(Routine test)因为考虑产能与测试成本,所以测试时间多半为1~3秒,为了弥补测试时间变短可能无法检出不良品的议题,通常会将测试电压提高10~20%。对于一些不容出错的应用或是对自身质量要求高的厂商,还是会用形式测试的60秒作为例行测试的时间。
注意事项:以上的测试时间是指在待测物(DUT)上已建立足够的测试电压为前提。
建立足够的测试电压:交流耐压必须考虑从零点启动到建立设定的测试电压所需的时间;直流耐压必须考虑杂散电容与滤波电容的充电时间,电容器的特性是时变的电压会产生电流,电容不允许电压瞬间变化。
电容不允许电压瞬间变化,电压的变化从上式(2)中可以看出受到两个变量的影响,第一个变量是充电电流(I charge)、第二个变数是电容值(C)。
假设一个线路中充电电流是1uA、杂散电容是0.0025uF,如果我们要在这个电容上建立1500V的电压,带入(2)式后计算得知每1秒的上升电压为400V,要建立一个1500伏特的时间需要花3.75秒,这是物理特性上的限制。
所以在测试前最好用LCR表量测一下待测物的等效电容,这样有助于精准的确认所需的上升时间,从这个说明也可以理解到直流耐压测试的一个缺点,就是电容的充电与放电时间会影响产测的测试产能。
敬请期待,未完待续,在下篇文章中我们将继续为大家介绍4-10的内容。
用于绝缘电阻量测或耐压测试的仪器是透过输出高电压,量测小电流,再透过欧姆定律换算电阻,过去的标准未思考到许多客户端的安全隐患,这些隐患包含:
1. 原本基本绝缘的要求不足以保证使用者的安全
2. 意外输出:操作仪器高电压输出的按钮可能被误触
3. 电力系统断电、电力恢复后仪器可能处于自动输出的危险状态
4. 设备未能有效地将测试的残余电压放电至安全电位
5. 后面板输出时在后面板并未提供警告
IEC/EN 61010-1:2010 测量,控制和实验室用电器设备的安全要求 - 第1部分:通用要求。仪器本身要符合IEC/EN61010的标准,因为以上的安全隐患,对于绝缘电阻和耐压测试设备于2017年新增了IEC 61010-2-034:2017 测量,控制和实验室用电器设备的安全要求 - 第2-034部分:绝缘电阻测量设备和耐压测试设备的特殊需求,但凡输出电压超过50伏特(交流)或120伏特(直流)的绝缘电阻测量设备和耐压测试设备的仪器须适用此新标准,标准公布后于2021年生效,UL于2019年7月12日参照IEC标准发布UL61010-2-034标准,中国于2020年12月24日国家标准化管理委员会下达2020年第四批推荐性国家标准计划(文件号 国标委发[2020]53号)序号115将IEC61010-2-034编列计划号20204746-T-604,由此可见此安全议题已受到主要国家的重视。
固纬电子于2020年4月16日发表全球第一台符合IEC-61010-2-034标准的GPT-12000系列电气安规分析仪,针对上述的安全隐患提出了完整的对策。
1. 高压继电器、高压变压器改采符合双重绝缘的零件,高压板的走线距离亦符合双重绝缘的要求,量测回路变更设计,加入保护阻抗,隔离高压侧危险电压,以符合双重绝缘要求。
2. IEC新规范对于意外输出的规定,可采取以下对策的其中之一来因应。
2-1 高压输出开关要长按1秒后才可以有输出 (考虑安全与产测的便利与效率,固纬GPT12000/15000系列采取此对策)
2-2 输出开关需要钥匙才能启动
2-3 输出开关需在弹簧盖之下,启动时需打开弹簧盖才能按输出开关
2-4 需要使用两只手同时按压两个开关才能输出
3. 设备输入端电源供应失效再回复后,即便输出开关是按下的,设备还是要处在安全的情况(无危害),固纬的GPT12000/15000系列在侦测输入电源消失10个周期后便会停止输出。
4. 在放电回路加上56k欧姆的放电电阻,确保直流模式下针对大电容测试完成后的放电机制必须要在10秒内放电至低于30%的安全电压。
5. IEC的标准要求使用闪烁(50-300次/分钟,亮起的时间至少40%)或恒亮的红色警示灯号。或可采用高对比度色的可见/可变指示器,或采用高音量的声音警示(70 dBA以上/小于5kHz)。固纬电子采用前、后面板皆设置输出警示灯方式处理。
高压仪器使用上的自保之道
即使采用了符合IEC61010-2-034最新安全标准的仪器,如果在使用现场未能依据安全的安装及操作方法,仪器操作人员还是会有安全顾虑。
1. 仪器一定要正确接地,本文的问题十已讨论过接地的重要性,但是建筑物的接地状况如何确定? 看到插座有三孔就是有接地吗?