与产品型式试验相比,电气强度例行检验时的试验电压应该选择更高还是更低?

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电气强度试验是电气产品的一个重要检验项目,不仅型式试验和/或确认检验的时候要进行检测,通常还要求在产品的例行检验中进行检测,以排除生产过程中造成的偶然不合格。

那么,与产品型式试验时相比,电气强度在例行检验时的试验电压应该选择更高还是更低呢?

这个问题确实困扰了不少同行。

由于国际上,以及不同国家的各种电气产品的标准化技术委员会成立有先后,并且各个标准化技术委员会相对独立,客观上造成了各国在对不同的电气产品进行电气强度试验时,试验参数的要求不尽相同。甚至术语也不尽相同,比如,有些标准称“电气强度试验”为“耐电压试验”。

电气强度试验项目的试验条件参数主要有试验电压、试验持续的时间以及试验时的跳闸电流。我国的电气产品标准主要采用的是IEC(国际电工委员会)标准,下面试以家用电器和电动机为例,谈谈电气强度试验参数的设定。

    一、家用电器电气强度试验要求

现行的GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》(等同采用IEC 60335-1:2004(Ed4.1))的正文中规定了工作温度下的电气强度要求(13章)和耐潮湿试验后的电气强度要求(16章),附录A(资料性附录)则规定了例行试验时的电气强度要求。

为了便于比较,下表列出3种情形下进行电气强度试验时试验电压、试验持续时间以及试验时的跳闸电流要求。需要说明的是,为突出说明不同产品电气强度试验参数的设定的差异,此表仅列出了对额定电压>150V且≤250V的Ⅰ类电器的基本绝缘和加强绝缘的要求。

试验条件类别 基本绝缘试验电压 (V) 加强绝缘试验电压 (V) 试验持续时间 跳闸电流(mA)
工作温度下 1000 3000 1min 100
耐潮湿试验后 1250 3000 1min 100
例行试验 1000 2500 1s 5 但是,对带有高泄漏电流的器具,可增至30

    二、电动机电气强度试验要求

    现行的GB/T 755-2019《旋转电机 定额和性能》(等同采用IEC 60034-1:2017)的9.2条“耐电压试验”规定了电动机电气强度的试验要求,要点如下:

    ——应在被试绕组和电机机壳之间施加试验电压,而铁心和非被试绕组则与机壳连接。此试验仅对装配完成的新电机进行。

    ——如进行热试验,耐电压试验则应紧接在热试验之后进行。

    ——对于常见的额定电压≥100V的电动机,试验电压为1000V+2倍额定电压,最低为1500V。试验电压维持1min。在试验过程中应无故障发生,见IEC 60060-1。

    ——当对批量生产的电动机进行常规试验时,1min试验可用1s试验来代替,但试验电压值应为前述规定值的120%。

与家用电器的电气强度试验要求相比,可以看出有以下几个不同点:

 1、电动机的电气强度试验未规定跳闸电流的要求

    电动机的电气强度试验未规定跳闸电流的要求,但是规定了“在试验过程中应无故障发生,见IEC 60060-1”。IEC 60060-1:2010对应我国有修改采用的标准GB/T 16927.1-2011《高电压试验技术 第1部分:一般定义及试验要求》。根据标准的描述,“无故障发生”主要是指不发生破坏性放电现象。

    破坏性放电是指:与电气作用下绝缘发生故障有关的现象。试验时绝缘完全被放电桥接,并使电极间的电压实际降到零。适用于固体、液体和气体介质以及它们的复合介质中的破坏性放电。有时也称“电气击穿”。(GB/T 16927.1-2011,定义3.1.1)

    GB/T 16927.1-2011还给出了与破坏性放电相关的火花放电、闪络和击穿的定义,如下:

    火花放电:气体或液体媒介中发生的破坏性放电。

    闪络:气体或液体媒介中沿介质表面发生的破坏性放电。

    击穿:固体介质中发生的破坏性放电。

    注:固体介质中发生破坏性放电会导致绝缘强度的永久丧失;而在液体或气体介质中绝缘只是暂时丧失强度。

    因此,GB/T 755标准是通过观察电气强度试验时是否发生破坏性放电现象,即媒介中是否有火花放电现象和/或电极间的电压实际降到零。由于发生在产品内部的放电现象不容易直接被观察到,通常会通过连接一示波器来监视试验电路中的电流波形。

    而GB 4706.1标准是以跳闸电流为判定准则,当在试验电路中电流超过设定的跳闸电流时,“假定已出现击穿”。

 为了观察到破坏性放电现象,电气强度测试仪所用的高压电源需要有更大的容量,以确保用于此试验的高压电源在其输出电压调整到相应试验电压后,能在输出端子之间提供一个足够的短路电流。通常,当试验电压不大于4000V时,短路电流应不小于200mA。因此,相比常见的以较小的跳闸电流为判定准则的电气强度测试仪也有着更大的体积。

    2、电动机的电气强度试验条件类别较少

    家用电器的电气强度试验条件类别有工作温度下、耐潮湿试验后以及例行检验等。而电动机的电气强度试验“仅对装配完成的新电机进行”,“如进行热试验,耐电压试验则应紧接在热试验之后进行”。不鼓励重复对电动机进行电气强度试验。在GB 755-2008版标准中甚至规定:“验收时不应对绕组再重复进行全值电压的耐压试验。然而在用户坚持下而进行第二次试验时(如认为必要应进一步烘干后进行),试验电压值应为前述规定值的80%”。

    3、电动机的电气强度试验电压相对较高

    以额定电压220V为例,Ⅰ类家用电器的基本绝缘试验电压工作温度下和例行试验为1000V,耐潮湿试验后为1250V,电动机被试绕组和电机机壳之间(类似基本绝缘)施加试验电压为1500V。

    4、电气强度例行试验时间缩短,试验电压值电动机要求升高,家用电器要求降低

    例行试验是对批量生产的产品进行的100%的检验,将电气强度试验持续时间从1min缩短为1s,可以大大提高检验的效率。有意思的是,试验持续时间缩短后,电动机标准要求试验电压值应升高至原规定值的120%,而家用电器标准要求的试验电压值没有要求升高,甚至要求降低。

    哪个规定更合理呢?

    其实,两个规定都各有道理。

    因为,试验持续时间缩短后,电动机标准没有改变“无故障发生”的判定准则;而家用电器标准则将判定准则“跳闸电流”从100mA改为了5mA,即使对带有高泄漏电流的器具,最多也不超过30mA,相当于判定准则加严了。

    三、电气强度试验参数的设定

经过前述分析,我们再来谈谈实际工作中电气强度试验时参数的设定。

    作为第三方实验室,为了准确地对产品质量做出判断,应严格按照相关产品标准规定的试验电压值,试验持续时间(比如,家用电器为1min)进行试验,并按照标准规定的“跳闸电流”(比如,家用电器为100mA,除非使用比较小的跳闸电流时检测结果为合格)或“无故障发生”的准则进行判定。

    对于生产厂的例行检验,当标准有明确规定时,也应按照标准推荐的方法进行检验。如果标准没有明确规定,建议可以参照GB 4706.1-2005标准的精神采用等效的方法。为了保证产品合格,可以,也应该适当地以内控加严的方式进行试验。比如,使用比相关标准规定略高的试验电压值,略长的试验持续时间,以及略小的跳闸电流进行判定,而不使用“无故障发生”进行判定。当然,考虑到电气强度试验有一定的破坏性,试验电压值也不宜过高,试验持续时间也不宜过长。

    至于重复耐电压试验问题,当使用比较小的跳闸电流进行试验时,即使是试验电路中的电流超过跳闸电流的产品也已不易发生火花放电、闪络、击穿等故障。笔者曾经对某型号的小功率电动机进行十多次的重复耐电压试验,观察试验电路中的电流并没有明显变化。因此,从实际经验来看,重复耐电压试验的试验电压值可以不必降低,特别是对于使用不大于10mA作为跳闸电流的小功率电动机。

文章来源:世界认证地图

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