耐電壓測試.doc

_耐電壓測試為什么要進行耐電壓測試電介質(zhì)強度測試, 亦稱hi-pot 測試, 大概是最多人知道的和經(jīng)常執(zhí)行的生產(chǎn)線安全測試。實際上，表明它的重要性是每個標準的一部分。 hi-pot 測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個非破壞性的測試。這是適用于所有設備為保證絕緣材料是足夠的一個高壓測試。進行hi-pot 測試的其它原因是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。進行型式測試的時候, hi-pot 測試是在某些測試（譬如失效, 潮態(tài)及振動測試）之后進行來確定是否因為這些測試造成絕緣的退化。但是，日常生產(chǎn)進行的hi-pot 測試, 是制造過程中的測試來確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是與型式測試所用產(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在線hi-pot 測試檢查出來，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)一個過大的焊點。大多數(shù)安全標準使用2xU + 1000 V 的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據(jù), 這里的U 是操作電壓（rms值）。這個慣例僅僅作為一個指導, 對于個別標準特別是IEC 60950 提供了一個具體的表格來定義根據(jù)測量到的實際工作電壓來確定確切的測試電壓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電壓。實驗和研究表示, 這些過電壓通常高達1000 V 。測試方法：高壓通常是應用的在橫跨被測試絕緣材料的二個部件之間, 譬如測試設備（EUT）的一次側(cè)電路（Primary Circuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個部件之間是足夠的, 那么加在兩個由絕緣體分離的導體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過絕緣體。雖然這個小電流是可接受的, 但是空氣絕緣或固體絕緣不應該發(fā)生擊穿。因此, 需要注意這個電流是因為局部放電或擊穿的結(jié)果, 而不是由于電容聯(lián)結(jié)引起的。另外一個例子是對介于電源的一次（Primary）和二次（Secondary）電路之間的絕緣材料進行測試。這時所有輸出短接在一起。耐壓測試儀的接地探針與短接在一起的輸出相連, 同時高壓探針與L 和N連接（L和N短接） (參見圖1) 。在hi-pot 測試期間EUT 不工作。必須注意, 在進行型式測試期間, 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 秒中達到規(guī)定電壓，并且維護1 分鐘。然而，大多數(shù)測試儀器, 直接輸出規(guī)定電壓或使用一個電子控制線路來實現(xiàn)電壓的爬升。測試持續(xù)時間：如果測試是代表認證過程的一部分, 那么測試持續(xù)時間必須是所使用的安全標準相符合。例如,多數(shù)標準, 包括IEC 60950 , 測試持續(xù)時間是1 分鐘。但是, 當在生產(chǎn)線對產(chǎn)品進行測試, 通常對每個產(chǎn)品進行1 分鐘hi-pot 測試是不實際的, 制造商通常會縮短測試時間, 譬如幾秒鐘, 但是使用更高的電壓。一個典型的經(jīng)驗法則是110-120% （2xU + 1000 V）, 1-2 秒。測試持續(xù)時間和程序應該得到相關測試機構(gòu)的同意。值得注意的是, 雖然被減少的時間和增加的電壓是近似, 實驗和制造商的數(shù)據(jù)表明, 每種絕緣材料有它自己的具體電壓時間特征 電流設定：現(xiàn)在大多數(shù)hi-pot 測試儀允許用戶自行設定電流的限值。但是, 如果產(chǎn)品的實際漏電流是已知的, 那么hi-pot 測試電流是可以預測的。限值的選擇實際要依靠被測試的產(chǎn)品。最好的選擇限值的方式是測試一些產(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定為一個稍高出平均值的值。使用2作為因數(shù)的原因是, 線路泄漏電流通過一個Y 電容產(chǎn)生, 但是hi-pot 測試產(chǎn)生的泄漏電流通有各條線路的電容同時產(chǎn)生。推導出I (hi-pot)的等式, 你可以預測hi-pot 測試電流。所以, hi-pot 測試儀電流限值應該被設置足夠高以避免因為泄露電流的存在而導致的誤判, 同時不能太高而導致無法檢測出真實的絕緣材料擊穿。多數(shù)安全標準允許使用交流或直流電壓進行hi-pot 測試。當使用交流電壓進行測試時, 被測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行測試, 你必須保證, dc 測試電壓是交流測試電壓 (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, 對于1500 Vac, 用做絕緣測試的等效直流電壓應該是1500 x 1.414 或2121 Vdc 。使用直流測試電壓的一個好處是, 泄漏電流限值與使用交流測試電壓相比，可以被設置為更低的值。這樣制造者有更大的機會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行測試是可能會通過。必須注意到, 當使用直流hi-pot 測試儀,電路中的電容器會被高度充電, 因此, 一個安全放電設備或設定是必需的。但是, 不管測試電壓怎樣, 在產(chǎn)品被人接觸之前進行放電處理都是很好的做法。直流 hi-pot 測試儀的另一個好處是其電壓逐漸上升。由監(jiān)測當電壓增加時電流的變化, 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 測試儀的一個小缺點是因為直流測試電壓比較難產(chǎn)生, 直流 hi-pot 測試儀的成本也許稍微高出交流測試儀。交流hi-pot 測試儀存在一個小弊端，那就是如果被測試的電路中有大容量的 Y 電容, 可能會因為hi-pot 測試器的電流限值設置, 可能造成ac 測試儀顯示測試失敗而實際上絕緣并沒有擊穿。多數(shù)安全標準允許用戶斷開Y 電容器進行測試, 或者選擇使用直流 hi-pot 測試儀。直流hi-pot 測試儀不會因為大容量Y電容的存在而顯示失效，因為Y 電容器對于直流電壓不會有電流通過其本身。泄漏電流測試為什么要進行泄漏電流測試 某些標準，包括IEC60950-1，把泄漏電流（Leakage Current）命名為接觸電流（Touch Current）。就是說，當一個人或者動物接觸到設備的可接觸部分的時候，流過人體或者動物體的電流。有另一個概念，就是“保護導體電流”，這相當于流過保護導體的電流。因此, 保護導體電流從來不是造成電擊的原因, 因為依照定義, 保護導體一直被連接到大地。如果接觸電流過大，那么操作者將會遭受電擊，可能導致嚴重的傷害，這和人的體重有關系。通常的，超過1.0mA的電流流過人體，就能夠造成電擊傷害。傷害的嚴重性和電流的大小及人的體重有關。和其他測試相似，泄漏電流的測試也是安全測試中非常重要的一項，大多說安全標準要求在不同的條件下進行測試，例如正常操作條件下，開關打開及關閉，電源線極性對調(diào)等。測量到的對地泄漏電流在任何條件下都不可以超過限制。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貢獻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，在某些標準中，如IEC60950-1，僅對一類駐立式設備允許對地泄漏電流超過3.5mA，同時需要滿足IEC60950-1，章節(jié)5.1.7的條件。當進行IT設備的漏電流測試時，必須注意測試儀器需要符合 IEC60950-1, 附錄D的要求。該測試網(wǎng)絡模擬了人體電阻的最惡劣的情形。強烈建議使用一個隔離變壓器來進行測試（見圖2）。圖片如下：必須考慮變壓器中的任何容性泄漏電流。如果因為某種原因，使用隔離變壓器是不可能的，那么被測設備（EUT）必須被安裝在絕緣的臺子上，同時加上適當?shù)陌踩?。這樣的測量是彌補被測設備（EUT）帶有危險電壓的可能。測試方法大多說標準，特別是IEC60950，要求測試設備（EUT）是上電狀態(tài)。測試設備的供電電壓是額定值的上限的110%，同時頻率為最高的額定頻率。如前面提到的，為了安全的因素，強烈要求使用隔離變壓器來進行測試。這些測試對一類（Class I）和二類（Class II）設備同樣適用。對于二類設備，對可接觸的導電部件和外殼（使用10x20cm的金屬膜來接觸外殼表面）進行測試。這個金屬膜模擬人的手。這個測試同樣需要在任何條件下進行，如正常，開關開或者關，電源極性對調(diào)等。設計有多電源輸入的設備，在一次只要求接一個電源的時候（如后備電源），必須在僅連接一個電源的情況下測試。雖然大多數(shù)標準不要求生產(chǎn)線進行100%的泄漏電流測試，但是還是有些標準，如醫(yī)療器械，還是要求100%測試。絕緣電阻測試為什么要進行絕緣電阻測試？ 絕緣電阻測試是亦稱Megger（高阻）測試。目的是將測量任何由絕緣材料分隔的二點之間總電阻。因此，測試確定絕緣材料在抵抗電流流過的時候具備多么效用。測試時使用的典雅通常是5001000Vdc，因此，電流非常低。由于電流很低, 這個測試為檢查絕緣材料的質(zhì)量是有用的，不僅是在產(chǎn)品制造的時候, 而且在產(chǎn)品使用的時候同樣適用。測試程序：EUT 連接到測試儀, 測試電壓從零逐漸上升到最大值（通常情況下是500 V dc）。一旦電壓到達最大值, 保持一個時間 (通常是5 秒) ，然后記錄電阻值。測量值應該是非常高的(通常在兆歐級) 。絕緣電阻的測量在某些標準中是強制要求的，如IEC60950-1 和UL6500。接地電阻測試為什么要進行接地電阻測試 亦稱接地連續(xù)性測試, 接地測試必須對所有一類產(chǎn)品（Class I）進行。測試的目的是保證產(chǎn)品上的所有在單一絕緣失效的情形下會變成帶電體，并且可以被使用者接觸到的導電性部件被可靠連接到電源輸入的接地點。換句話說, 一個接地測試使用大電流的低電壓源加到接地回路來核實接地路徑的完整性。通過測量連接在保護接地連接端子或接地觸點和零件之間的阻抗來判斷是否符合標準要求, 阻抗不超出產(chǎn)品安全標準確定的某個值則認為是符合要求的。一定要記住, 從結(jié)構(gòu)和設計觀點來看, 用做保護接地的導體不應該包含任何的開關或保險絲。測試要求：大多數(shù)標準對于進行接地測試提出下列的參數(shù)要求： 被測設備（EUT）必須承受高一定時間的直流或交流電流但是電壓要很低。 在保護接地連接端子或接地觸點和被接地零件之間的電壓降必須被測量。 電阻必須使用通過的電流和產(chǎn)生的電壓降來進行計算（歐姆定律）。阻抗不應該超出某個值，不同的的安全標準可能要求不同的值。例如, IEC 60950-1 要求測試電壓不超出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）。測試持續(xù)時間必須是1 分鐘, 并且連接在保護接地端子或接地觸點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。一些標準, 譬如CAN/CSA-C22.2 No. 60950-1 或UL 60950-1 （含加拿大國家差異），如果設備的額定電流不超過16A，則要求測試電流為40 A ，持續(xù)時間為2 分鐘。除加拿大標準外, 多數(shù)標準要求在25 A下測試并且維持1 分鐘，這代表過流保護設備能承受的最大的電流和最