Ocena odporności ogniowej przekaźników i przełączników za pomocą zaawansowanego testera płomienia igłowego

Abstrakcja
Przekaźniki i przełączniki to podstawowe elementy łączeniowe stosowane w rozdzielnicach niskiego napięcia, urządzeniach gospodarstwa domowego i przemysłowych urządzeniach sterujących. Łuki elektryczne powstają zazwyczaj podczas otwierania i zamykania styków. W przypadku zwarcia i przeciążenia obwodu mogą pojawić się niewielkie płomienie, które mogą zapalić otaczające plastikowe obudowy izolacyjne i materiały bazowe, co może prowadzić do pożarów elektrycznych. Tester płomienia igłowego to ważne urządzenie testowe do symulacji takich źródeł ognia. Urządzenie do testowania płomienia igłowego to urządzenie do testowania bezpieczeństwa pożarowego, zaprojektowane przez LISUN dla przemysłu elektrotechnicznego, AGD, oświetleniowego i informatycznego. Symuluje „drobne płomienie” spowodowane zwarciami w obwodach i przegrzaniem podzespołów wewnątrz urządzeń, aby ocenić odporność ogniową i bezpieczeństwo pożarowe produktów i materiałów izolacyjnych w scenariuszach zapłonu małego płomienia. Dzięki kierunkowemu działaniu płomienia na próbki za pomocą standardowego palnika igłowego, urządzenie to precyzyjnie wykrywa stan zapłonu próbki, czas utrzymywania się płomienia i warunki rozprzestrzeniania się płomienia. Dostarcza dane testowe zgodne z międzynarodowymi i krajowymi normami dotyczącymi badań i rozwoju produktów, kontroli jakości na wyjściu z fabryki i certyfikacji zewnętrznej, a także pomaga przedsiębiorstwom spełniać wymagania bezpieczeństwa pożarowego obowiązujące na rynku. LISUN Niniejszy artykuł opisuje zasadę testowania i kluczowe parametry testera płomienia igłowego ZY‑3 jako obiekt badań. Opisuje on zasadę testowania i kluczowe parametry testera płomienia igłowego, pełną procedurę testowania elementów przekaźników i przełączników, kryteria oceny wyników, a także analizuje typowe problemy występujące w testach praktycznych. Zawiera praktyczne odniesienia dla producentów komponentów i zewnętrznych laboratoriów badawczych, umożliwiające weryfikację bezpieczeństwa ogniowego przekaźników i przełączników. 

Podłoże i podstawy standardowe dla testu płomienia igłowego przekaźników i przełączników

W codziennej eksploatacji przekaźników i przełączników, wyładowania łukowe powstają w wyniku częstego zamykania i otwierania styków. W przypadku słabego styku, przeciążenia lub zwarcia, energia łuku wzrasta i wytwarza lokalne, drobne płomienie, które oddziałują bezpośrednio na niemetalowe części izolacyjne, takie jak obudowy przekaźników, panele przełączników i podstawy zacisków. Jeśli komponenty mają niewystarczającą zdolność uniepalniania, drobne płomienie mogą zapalić próbki, zapoczątkować ciągłe rozprzestrzenianie się płomienia, a stopione krople mogą zapalić sąsiednie kable i inne zespoły, powodując zagrożenie pożarowe całego urządzenia. Badanie rozżarzonym drutem ocenia głównie naprężenia termiczne wywołane promieniowaniem cieplnym o wysokiej temperaturze, podczas gdy badanie płomieniem igłowym koncentruje się bardziej na scenariuszach zapłonu bezpośrednio indukowanych przez małe łuki wewnątrz komponentów. Te dwa badania uzupełniają się, aby zapewnić pełną ocenę zagrożenia pożarowego dla komponentów niskonapięciowych.

Odpowiednią normą krajową jest GB/T 5169.5‑2020, a równoważną normą międzynarodową jest IEC 60695‑11‑5:2016. Ten zestaw norm określa konstrukcję sprzętu Tester płomienia igły, metoda badania potwierdzającego płomieniem, wstępne kondycjonowanie próbki, procedura stosowania płomienia oraz wytyczne dotyczące oceny wyników. Normy produktowe dla przełączników i gniazd GB/T 2099.1‑2021 oraz odpowiednie specyfikacje przekaźników niskonapięciowych odwołują się do tej metody badania płomieniem igłowym, która jest kluczowym elementem bezpieczeństwa pożarowego dla CCC, CQC, CE i innych certyfikatów dostępu rynkowego. Przeprowadzając testy za pomocą testera płomienia igłowego na etapie badań i rozwoju produktu, przedsiębiorstwa mogą kontrolować formulację materiałów izolacyjnych, optymalizować wewnętrzny układ strukturalny przekaźników i przełączników, z wyprzedzeniem identyfikować potencjalne zagrożenia pożarowe i unikać zagrożeń bezpieczeństwa po wprowadzeniu produktu na rynek.

ZY-3 Test płomienia igłowego

Podstawowe parametry techniczne testera płomienia igłowego

LISUN Tester płomienia igłowego ZY‑3 został w pełni opracowany zgodnie z wymaganiami sprzętowymi norm GB/T 5169.5‑2020 i IEC 60695‑11‑5:2016. Dzięki modułowej konstrukcji urządzenie integruje moduły funkcjonalne do potwierdzenia temperatury płomienia, automatycznego pomiaru czasu i rejestracji danych o stanie spalania. Kąt palnika można swobodnie regulować; wysokość płomienia i szybkość narastania temperatury płomienia spełniają wszystkie warunki standardowego testu potwierdzającego. Wyposażony w dwa tryby pracy, w tym dotykowy ekran LCD i zdalne sterowanie, pozwala testerom na pracę z dala od komory spalania i poprawia bezpieczeństwo pracy podczas testów bezpieczeństwa pożarowego w wysokich temperaturach. Urządzenie występuje w dwóch wersjach: z komorą spalania ZY‑3 i bez komory spalania ZY‑3S, aby dostosować się do różnych warunków laboratoryjnych. Podstawowe parametry techniczne przedstawiono w tabeli 1.

Zgodnie z wymogami norm, tester płomienia igłowego powinien przeprowadzać okresowe testy potwierdzające w celu weryfikacji szybkości narastania temperatury płomienia i jego wysokości. Dysza palnika jest elementem eksploatacyjnym. Długotrwałe spalanie może zmienić otwór dyszy i spowodować odchylenie energii płomienia, co bezpośrednio wpłynie na wyniki testów próbek przekaźników i przełączników. Dlatego wymagane są regularne kontrole i wymiana. Korpus urządzenia wykonany jest ze stali powlekanej wysokotemperaturowo, odpornej na korozję spalin pochodzących ze spalania tworzyw sztucznych i nadaje się do długotrwałych, nieprzerwanych testów bezpieczeństwa pożarowego w laboratoriach.

Pełna procedura testowa przekaźników i przełączników z użyciem testera płomienia igłowego

Przed formalnym testem płomienia igłowego przekaźników lub przełączników, operatorzy powinni zapoznać się z normą GB/T 5169.5‑2020 oraz odpowiednimi specyfikacjami produktu i potwierdzić czas działania płomienia. Standardowy czas działania płomienia dla elementów przekaźników i przełączników wynosi 30 sekund. W przypadku niektórych elementów niskiego ryzyka, zgodnie z normami produktu, można wybrać czas 10 lub 20 sekund. Należy przeprowadzić wstępne przygotowanie próbek: próbki należy przechowywać przez co najmniej 24 godziny w temperaturze otoczenia 15℃‑35℃ i wilgotności względnej 45%‑75%, aby wyeliminować wpływ wilgoci na spalanie tworzyw sztucznych.

Krok pierwszy: potwierdzenie płomienia i debugowanie testera płomienia igłowego. Doprowadź gaz butanowy o czystości nie mniejszej niż 95%, ustaw palnik w pozycji pionowej, wyreguluj przepływ gazu i skalibruj wysokość płomienia na 12 mm ± 1 mm. Wykonaj test potwierdzający płomień za pomocą termopary typu K, aby upewnić się, że czas nagrzewania od 100°C do 700°C wynosi 23.5 s ± 1 s. Sprawdź prawidłowe działanie modułu czasowego i funkcji rejestrowania czasu palenia. Umieść standardową bawełnianą podkładkę na białej desce sosnowej pod stanowiskiem z próbką jako warstwę podkładową, aby sprawdzić, czy stopione krople zapalą otaczające materiały palne. Po potwierdzeniu płomienia ustaw palnik w pozycji testowej pod kątem 45° i utrzymuj stabilny płomień przez kilka minut.

Krok drugi: mocowanie i pozycjonowanie próbek przekaźników i przełączników. Utrzymuj próbki w stanie całkowicie zmontowanym, w miarę możliwości, bez konieczności ich przypadkowego demontażu, aby symulować rzeczywiste warunki pracy. Mocno zamocuj próbki w uchwycie i ustaw końcówkę palnika w pozycjach najbardziej narażonych na atak płomienia łuku elektrycznego. W przypadku przekaźników punkty testowe znajdują się w obudowie w pobliżu styków i podstaw zacisków; w przypadku przełączników punkty testowe znajdują się w plastikowych elementach wokół styków i wewnętrznej stronie paneli przełączników. Unikaj krawędzi próbek i innych pozycji bez praktycznej wartości odniesienia oraz zachowaj standardowy odstęp między końcówką palnika a powierzchnią próbki.

Krok trzeci: kierunkowo przyłożyć płomień igłowy. Uruchomić program testowy testera płomienia igłowego. Palnik porusza się do przodu, doprowadzając końcówkę standardowego płomienia igłowego do kontaktu z powierzchnią próbki i utrzymuje określony czas przyłożenia płomienia, zazwyczaj 30 sekund. Podczas całego cyklu przyłożenia płomienia i okresu obserwacji po płomieniu operatorzy rejestrują stan zapłonu, moment zapłonu, czas palenia i zakres rozprzestrzeniania się płomienia próbek oraz obserwują, czy wacik znajdujący się pod spodem zapala się od płonących kropel z próbek. Po upływie czasu przyłożenia płomienia, urządzenie automatycznie cofa palnik i kontynuuje obserwację zjawisk dopalania i tlenia się próbek. Wielokrotne przyłożenie płomienia w tym samym punkcie testowym jest zabronione, a do każdej grupy testowej należy użyć zupełnie nowych próbek.

Krok czwarty: sortowanie danych po zakończeniu testu. Należy dokładnie zarejestrować wszystkie zjawiska, w tym stan zapłonu, czas palenia, obecność roztopionych kropel oraz to, czy doszło do zapłonu podkładki bawełnianej. Po zakończeniu wszystkich równoległych testów próbek, należy podsumować wszystkie dane i ocenić status zaliczenia/niezaliczenia próbek przekaźnikowych lub przełączanych w odniesieniu do standardowych klauzul.

Kryteria oceny wyników testu płomieniowego igłowego

Zgodnie z zasadami oceny określonymi w normie GB/T 5169.5‑2020, próbki przekaźników i przełączników uznaje się za pozytywnie przechodzące test płomienia igłowego, jeśli spełniony jest jeden z poniższych warunków. Po pierwsze, na próbkach nie występuje zjawisko płomienia ani żaru podczas całego procesu aplikacji płomienia igłowego, a dolna wkładka bawełniana nie ulega zapaleniu. Po drugie, po usunięciu płomienia igłowego, płomień i żar na próbkach samoczynnie gasną w ciągu 30 sekund bez całkowitego wypalenia komponentów, a dolna wkładka bawełniana nie ulega zapaleniu od kropli. Jeśli próbki palą się dłużej niż 30 sekund lub stopione krople zapalają wkładkę bawełnianą, próbka nie przechodzi testu, co wskazuje na ryzyko pożaru w scenariuszach z niewielkim płomieniem spowodowanym łukiem elektrycznym dla takiego przekaźnika lub przełącznika.

W przypadku niepowodzenia testu przedsiębiorstwa muszą wdrożyć środki zaradcze, takie jak zastosowanie tworzyw konstrukcyjnych o wyższym stopniu ognioodporności, zwiększenie grubości ścianek obudowy oraz dodanie barier konstrukcyjnych zapobiegających rozprzestrzenianiu się płomienia na sąsiednie elementy. Po modyfikacji materiału lub konstrukcji, należy przeprowadzić ponowne badanie z użyciem testera płomienia igłowego, aż do momentu spełnienia wymagań norm dotyczących bezpieczeństwa pożarowego.

Praktyczne środki ostrożności podczas badania iglicowego przekaźników i przełączników

Wiele przedsiębiorstw bezpośrednio używa standardowych prętów materiałowych zamiast w pełni zmontowanych komponentów przekaźników i przełączników do testu płomienia igłowego. Pozytywny wynik testu prętów materiałowych nie gwarantuje, że zmontowane komponenty przejdą test płomienia igłowego. Szczeliny montażowe, różnice grubości komponentów i naprężenia wewnętrzne mogą zmieniać rzeczywiste zachowanie podczas spalania. W pełni zmontowane komponenty powinny być traktowane jako próbki do badań. Nie można pominąć testu potwierdzającego płomień dla testera płomienia igłowego. Po każdej wymianie gazu lub dyszy palnika należy ponownie skalibrować krzywą wysokości płomienia i wzrostu temperatury; w przeciwnym razie wyniki testu będą nieważne i nie będą mogły zostać wykorzystane w raportach certyfikacyjnych.

W laboratoryjnym środowisku testowym należy zapewnić wentylację. Pomimo wyposażenia urządzenia w zamkniętą komorę testową, urządzenia gaśnicze muszą być przygotowane na sytuacje awaryjne, takie jak gwałtowne spalanie próbki. Funkcja zdalnego sterowania LISUN Tester płomienia igłowego ZY‑3 pozwala operatorom na przeprowadzenie całej procedury testowej poza komorą płomieniową o wysokiej temperaturze i poprawia bezpieczeństwo personelu podczas testów. Zaliczenie testu płomienia igłowego nie kończy pełnej oceny zagrożenia pożarowego komponentów. Dodatkowe testy bezpieczeństwa, takie jak test rozżarzonego drutu i test wskaźnika przewodności, należy połączyć w celu kompleksowej oceny ogólnego poziomu zagrożenia pożarowego przekaźników i przełączników.

Wniosek

Przekaźniki i przełączniki to podstawowe komponenty o dużej objętości w systemach elektrycznych, których właściwości przeciwpożarowe bezpośrednio wpływają na ogólne bezpieczeństwo urządzeń gospodarstwa domowego, przemysłowych urządzeń sterujących i systemów dystrybucyjnych. Tester płomienia igłowego może odtworzyć rzeczywiste warunki pracy małych płomieni generowanych przez łuki elektryczne w warunkach laboratoryjnych. Aparat do badania płomienia igłowego to urządzenie do badań przeciwpożarowych zaprojektowane przez LISUN dla przemysłu elektrotechnicznego, AGD, oświetleniowego i informatycznego. Dzięki kierunkowemu działaniu płomienia na próbki za pomocą standardowego palnika igłowego, urządzenie to precyzyjnie wykrywa stan zapłonu próbki, czas utrzymywania się płomienia i warunki rozprzestrzeniania się płomienia. Dostarcza dane testowe zgodne z międzynarodowymi i krajowymi normami dotyczącymi badań i rozwoju produktów, fabrycznej kontroli jakości oraz certyfikacji zewnętrznej. LISUN ZY‑3 Tester płomienia igły W pełni spełnia wszystkie wymagania dotyczące sprzętu określone w normach GB/T 5169.5‑2020 i IEC 60695‑11‑5:2016 i może stabilnie przejść test odporności na ogień płomieniem igłowym elementów przekaźników i przełączników. W fazach badań i rozwoju produktu, doboru komponentów i składania wniosków certyfikacyjnych, producenci komponentów, którzy prawidłowo wykorzystują tester płomienia igłowego, mogą zidentyfikować zagrożenia pożarowe elementów izolacyjnych, zoptymalizować skład materiałowy i strukturę produktu, podnieść poziom bezpieczeństwa pożarowego przekaźników i przełączników oraz zagwarantować bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elektrycznych użytkownika końcowego.