耐電壓測(cè)試.doc

_耐電壓測(cè)試為什么要進(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)閔i-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)榇笕萘縔電容的存在而顯示失效，因?yàn)閅 電容器對(duì)于直流電壓不會(huì)有電流通過(guò)其本身。泄漏電流測(cè)試為什么要進(jìn)行泄漏電流測(cè)試 某些標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC60950-1，把泄漏電流（Leakage Current）命名為接觸電流（Touch Current）。就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)人或者動(dòng)物接觸到設(shè)備的可接觸部分的時(shí)候，流過(guò)人體或者動(dòng)物體的電流。有另一個(gè)概念，就是“保護(hù)導(dǎo)體電流”，這相當(dāng)于流過(guò)保護(hù)導(dǎo)體的電流。因此, 保護(hù)導(dǎo)體電流從來(lái)不是造成電擊的原因, 因?yàn)橐勒斩x, 保護(hù)導(dǎo)體一直被連接到大地。如果接觸電流過(guò)大，那么操作者將會(huì)遭受電擊，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的傷害，這和人的體重有關(guān)系。通常的，超過(guò)1.0mA的電流流過(guò)人體，就能夠造成電擊傷害。傷害的嚴(yán)重性和電流的大小及人的體重有關(guān)。和其他測(cè)試相似，泄漏電流的測(cè)試也是安全測(cè)試中非常重要的一項(xiàng)，大多說(shuō)安全標(biāo)準(zhǔn)要求在不同的條件下進(jìn)行測(cè)試，例如正常操作條件下，開(kāi)關(guān)打開(kāi)及關(guān)閉，電源線極性對(duì)調(diào)等。測(cè)量到的對(duì)地泄漏電流在任何條件下都不可以超過(guò)限制。表I列出了部分通常的限值。（IEC60950-1, Table 5A）圖片如下：造成泄漏電流的最大一個(gè)貢獻(xiàn)者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(biāo)準(zhǔn)中，如IEC60950-1，僅對(duì)一類駐立式設(shè)備允許對(duì)地泄漏電流超過(guò)3.5mA，同時(shí)需要滿足IEC60950-1，章節(jié)5.1.7的條件。當(dāng)進(jìn)行IT設(shè)備的漏電流測(cè)試時(shí)，必須注意測(cè)試儀器需要符合 IEC60950-1, 附錄D的要求。該測(cè)試網(wǎng)絡(luò)模擬了人體電阻的最惡劣的情形。強(qiáng)烈建議使用一個(gè)隔離變壓器來(lái)進(jìn)行測(cè)試（見(jiàn)圖2）。圖片如下：必須考慮變壓器中的任何容性泄漏電流。如果因?yàn)槟撤N原因，使用隔離變壓器是不可能的，那么被測(cè)設(shè)備（EUT）必須被安裝在絕緣的臺(tái)子上，同時(shí)加上適當(dāng)?shù)陌踩?。這樣的測(cè)量是彌補(bǔ)被測(cè)設(shè)備（EUT）帶有危險(xiǎn)電壓的可能。測(cè)試方法大多說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)，特別是IEC60950，要求測(cè)試設(shè)備（EUT）是上電狀態(tài)。測(cè)試設(shè)備的供電電壓是額定值的上限的110%，同時(shí)頻率為最高的額定頻率。如前面提到的，為了安全的因素，強(qiáng)烈要求使用隔離變壓器來(lái)進(jìn)行測(cè)試。這些測(cè)試對(duì)一類（Class I）和二類（Class II）設(shè)備同樣適用。對(duì)于二類設(shè)備，對(duì)可接觸的導(dǎo)電部件和外殼（使用10x20cm的金屬膜來(lái)接觸外殼表面）進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)金屬膜模擬人的手。這個(gè)測(cè)試同樣需要在任何條件下進(jìn)行，如正常，開(kāi)關(guān)開(kāi)或者關(guān)，電源極性對(duì)調(diào)等。設(shè)計(jì)有多電源輸入的設(shè)備，在一次只要求接一個(gè)電源的時(shí)候（如后備電源），必須在僅連接一個(gè)電源的情況下測(cè)試。雖然大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不要求生產(chǎn)線進(jìn)行100%的泄漏電流測(cè)試，但是還是有些標(biāo)準(zhǔn)，如醫(yī)療器械，還是要求100%測(cè)試。絕緣電阻測(cè)試為什么要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試？ 絕緣電阻測(cè)試是亦稱Megger（高阻）測(cè)試。目的是將測(cè)量任何由絕緣材料分隔的二點(diǎn)之間總電阻。因此，測(cè)試確定絕緣材料在抵抗電流流過(guò)的時(shí)候具備多么效用。測(cè)試時(shí)使用的典雅通常是5001000Vdc，因此，電流非常低。由于電流很低, 這個(gè)測(cè)試為檢查絕緣材料的質(zhì)量是有用的，不僅是在產(chǎn)品制造的時(shí)候, 而且在產(chǎn)品使用的時(shí)候同樣適用。測(cè)試程序：EUT 連接到測(cè)試儀, 測(cè)試電壓從零逐漸上升到最大值（通常情況下是500 V dc）。一旦電壓到達(dá)最大值, 保持一個(gè)時(shí)間 (通常是5 秒) ，然后記錄電阻值。測(cè)量值應(yīng)該是非常高的(通常在兆歐級(jí)) 。絕緣電阻的測(cè)量在某些標(biāo)準(zhǔn)中是強(qiáng)制要求的，如IEC60950-1 和UL6500。接地電阻測(cè)試為什么要進(jìn)行接地電阻測(cè)試 亦稱接地連續(xù)性測(cè)試, 接地測(cè)試必須對(duì)所有一類產(chǎn)品（Class I）進(jìn)行。測(cè)試的目的是保證產(chǎn)品上的所有在單一絕緣失效的情形下會(huì)變成帶電體，并且可以被使用者接觸到的導(dǎo)電性部件被可靠連接到電源輸入的接地點(diǎn)。換句話說(shuō), 一個(gè)接地測(cè)試使用大電流的低電壓源加到接地回路來(lái)核實(shí)接地路徑的完整性。通過(guò)測(cè)量連接在保護(hù)接地連接端子或接地觸點(diǎn)和零件之間的阻抗來(lái)判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求, 阻抗不超出產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)確定的某個(gè)值則認(rèn)為是符合要求的。一定要記住, 從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)來(lái)看, 用做保護(hù)接地的導(dǎo)體不應(yīng)該包含任何的開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲。測(cè)試要求：大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于進(jìn)行接地測(cè)試提出下列的參數(shù)要求： 被測(cè)設(shè)備（EUT）必須承受高一定時(shí)間的直流或交流電流但是電壓要很低。 在保護(hù)接地連接端子或接地觸點(diǎn)和被接地零件之間的電壓降必須被測(cè)量。 電阻必須使用通過(guò)的電流和產(chǎn)生的電壓降來(lái)進(jìn)行計(jì)算（歐姆定律）。阻抗不應(yīng)該超出某個(gè)值，不同的的安全標(biāo)準(zhǔn)可能要求不同的值。例如, IEC 60950-1 要求測(cè)試電壓不超出12 V 。電流可能是交流或直流，產(chǎn)品額定電流的1.5 倍或25 A（二者選擇比較大的）。測(cè)試持續(xù)時(shí)間必須是1 分鐘, 并且連接在保護(hù)接地端子或接地觸點(diǎn)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。一些標(biāo)準(zhǔn), 譬如CAN/CSA-C22.2 No. 60950-1 或UL 60950-1 （含加拿大國(guó)家差異），如果設(shè)備的額定電流不超過(guò)16A，則要求測(cè)試電流為40 A ，持續(xù)時(shí)間為2 分鐘。除加拿大標(biāo)準(zhǔn)外, 多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求在25 A下測(cè)試并且維持1 分鐘，這代表過(guò)流保護(hù)設(shè)備能承受的最大的電流和最