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您的耐压测试仪(Hipot)安全吗?电气安规测试的十个为什么?(三)


  来源: 固纬电子 时间:2021-11-18 编辑:仪器仪表WXF
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前  言:

耐压(Withstanding)、绝缘(Insulation Resistor)、接地电阻(Ground Bond)是电气安规测试仪的测试功能,其中的耐压测试是用电设备出厂前的必测项目,虽然这些测试应用广泛,但是许多工程师还是存在着一些知其然却不知其所以然的问题,在这份应用白皮书中我们整理了十个最常见的问题,从基本面来探讨这些问题的解答。


电气安规测试的十个为什么?


七、发现电弧ARC、闪络(Flashover)是否意味绝缘已崩溃?


UL/IEC 60950-1章节5.2.2对于绝缘崩溃的原文还有一段关于ARC与Flashover的叙述,原文如下:Corona discharge or a single momentary flashover is not regarded as insulation breakdown. 电晕放电(Corona Discharge)与单一瞬间的闪络(Flashover)并不会被认定为绝缘崩溃。


各位一定要有正确的观念,ARC的测试其实是一种行业标准,并非国际法规,侦测到ARC与绝缘崩溃是两回事。


过去的耐压机无法显示V-I特性曲线来判断绝缘崩溃时,传统的做法是看与听,看看有没有电弧发生,认为绝缘损坏与电弧为因果关系,由于室内的采光与照明会影响电弧的观测,甚至会特别打造一间暗室来观察电弧;或是听听看有没有电弧吱吱的声响,有些电弧的声响发生在人耳听不到的超音波频段,还会买一个超音波转换器,将它转为人耳听得到的音频。但从标准的定义得知电弧与绝缘崩溃是两件事,我们应该思考为何会产生电弧以及电弧可能造成的危害,电弧的产生是电压与距离的关系,以生活应用为例,打火机上的压电材料,透过压力产生电压进而产生电弧来点燃瓦斯,从这个例子可以得知,电弧可能造成的危害是用电设施附近是否有可燃性气体或粉尘而导致火灾或尘爆。第二个危害是高温,例如:工业用的电焊机,便是特意透过高压产生电弧,以便应用它的高温特性来切割坚硬的金属,此应用的电弧最高温度是太阳表面温度的四倍(摄氏2万度),电弧闪光产生的弧光能量单位一般以cal/cm2 或J/cm2 表示,Cal/cm2 (每平方公分卡路里)系指一单位面积上的总能量,它是作为电弧量级的单位,1 cal/cm2的能量,相当于一个点燃的烟头在指尖上1秒钟。只要1-2 cal/cm2,就会使人的皮肤造成二级灼伤。


八、绝缘电阻与耐压的测试顺序,通过绝缘电阻测试后可以不测耐压吗?


许多的标准要求测试的顺序为绝缘电阻(IR)+耐压(ACW或DCW)+绝缘电阻(IR),首先要思考的是绝缘电阻为什么要测两次?再者是如果绝缘电阻很高,是不是就意味着绝缘没有问题,所以就不用测耐压?


绝缘电阻是以一般的工作电压去量测(非破坏测试),耐压测试则是以高过数倍工作电压的方式去量测泄漏电流(破坏性测试)。接下来量到很高的绝缘电阻时千万不要高兴得太早!


图八绝缘瑕疵与其等效电路

图八绝缘瑕疵与其等效电路


图八的左图(a)为绝缘材料有瑕疵产生气隙的示意图,这个气隙在绝缘电阻量测时会反应出一个很大的绝缘电阻,但是当我们量完绝缘电阻后执行耐压测试,从图八的右图(b)的等效电路得知,绝缘瑕疵的气隙因为电阻高,串联分压的结果大多数的电压会分压在其上,所以会先被破坏,等到第二次量测绝缘电阻时又会呈现出一个较低的绝缘电阻。


所以测试的顺序为绝缘电阻(IR)+耐压(ACW或DCW)+绝缘电阻(IR)是很有意义的,两次绝缘电阻的差异如果太大,便表示之前有绝缘瑕疵,经过耐压的破坏性测试后有瑕疵的绝缘材料被破坏,所以第二次绝缘电阻与第一次量测结果差异大。


九、高压的耐压测试是否会损坏电路中昂贵的芯片?


如果你的耐压测试是通过的,一定不会造成损坏,因为要损坏芯片要嘛是过电压,要嘛是过电流,当绝缘良好时,这两者都不会发生。


但是在耐压测试的应用中,有一种很特别的测试,称为离子迁移(Ion migration),离子迁移的测试方式是透过环测设备将环境的相对湿度设为85%,温度通常是80°C或以上,再把高压打在PCB的铜箔上,图九在电子显微镜下所看到两条走线(Trace)间的绝缘层出现树枝状突触造成的短路现象便称为离子迁移。


电子显微镜下的离子迁移现象

图九:电子显微镜下的离子迁移现象(本图参考自NTS公司网站


在PCB关键组件的周遭进行此测试有助于即早发现布局(Layout)上的议题,一旦关键组件周遭发生图九的问题,便可能造成短路进而烧毁关键组件。


十、接地与导通性量测的差别?


关键词:耐压测试仪 电气安规测试    浏览量:2664

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