Толкование характеристик пробоя изоляции. Часть 3

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой мегомметров, тестеров изоляции, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

6. Согласно определению пробоя изоляции, как нам избежать неправильного суждения?

Большинство стандартов определяет только испытательное напряжение в стандарте приема испытания выдержкой напряжения, а напряжение и время испытания не могут привести к пробою изоляции. Только несколько стандартов производственных испытаний определяют, насколько ток утечки не может превышать определенный ток. Мнемоническая фраза для изоляции и пробоя изоляции: изолятор не пропускает ток. Когда перенапряжение на изоляторе становится все больше и больше, неконтролируемое внезапное повышение тока называется пробой изоляции. Кривая V-I этого описания показана ниже, рис. 5.

Рисунок 5 – V-I характеристическая кривая пробоя изоляции

Возможен эффект неправильной оценки традиционного использования абсолютного тока утечки: как определить допустимый стандарт тока утечки производственной линии? Некоторые компании используют усредненный метод путем испытания образца, вычисляют среднее значение и добавляют 25% в качестве верхнего предела допустимости, или значение тока утечки 30 мА, которое нанесет вред человеческому телу, используется как верхний предел контроля. (автоматический выключатель утечки на распределительной сети обычно также использует 30 мА в качестве рабочего тока). См. таблицу 2.

Если ваш DUT ценен, использование метода абсолютного значения тока утечки может вызвать ошибочные сбои. Поскольку определение пробоя изоляции определяется неконтролируемым стремительным ростом тока, характеристические кривые V-I результатов испытаний очень важны для проверки материала во время этапа исследования и разработки и испытания производственной линии дорогостоящих изделий. В настоящее время анализаторы электробезопасности серии GPT-9900 и GPT-12000/15000 компании GW Instek имеют функцию сканирования V-I характеристики, которая не приведет к потерям из-за неправильной оценки. Фактические результаты измерений показаны на рисунке 7.

Таблица 2

Человеческое восприятие тока

Рисунок 6 – Влияние ложных сбоев

Рисунок 7 – Случай пробоя изоляции V-I серии GW Instek GPT-10000

7. Означает ли появление ARC и Flashover, что нарушилась изоляция?

В разделе 5.2.2 стандарта UL/IEC 60950-1 также содержится абзац об ARC и Flashover в оригинальном тексте для пробоя изоляции. Оригинальный текст выглядит следующим образом: Коронный разряд или единичная мгновенная вспышка не считаются пробой изоляции. Коронный разряд и единичная мгновенная вспышка не считаются пробой изоляции.

Вы должны иметь верную концепцию. Тест ARC действительно является отраслевым стандартом, а не международным регламентом. Выявление ДУГ и пробой изоляции – это две разные вещи.

В прошлом, когда тестер выдерживаемого напряжения не мог отразить кривую V-I для определения пробоя изоляции, традиционным методом было наблюдать и слушать, чтобы увидеть, есть ли дуга. Считалось, что повреждение изоляции и дуга является причинно-следственной связью, поскольку освещение и освещение в комнате повлияют на наблюдение дуги. Для наблюдения за дугой была выстроена темная комната. Или прослушивание, чтобы определить, есть ли какой-то скрип дуги. Часть звука дуги возникает в диапазоне ультразвуковых частот, который человеческое ухо не слышит. Купите ультразвуковой конвертер, чтобы превратить его в аудио. Однако из стандартного определения мы знаем, что дуга и пробой изоляции – это две разные вещи. Нам следует подумать о том, почему возникает дуга, и о возможном вреде, причиненном дугой. Генерация дуги – это соотношение между напряжением и расстоянием.

Принимая пример в повседневной жизни, пьезоэлектрический материал на зажигалке генерирует напряжение из-за давления, чтобы создать дугу для зажигания газа. Из этого примера мы видим, что возможный ущерб, причиненный дугой, - это пожар или взрыв пыли, если вблизи электрических установок есть горючий газ или пыль. Вторая опасность – высокая температура. Например, промышленные электросварочные аппараты намеренно генерируют дугу из-за высокого напряжения, чтобы использовать ее высокотемпературные характеристики для резки твердых металлов. Максимальная температура дуги в этом приложении в четыре раза превышает температуру солнца (20 000 градусов Цельсия). Единица энергии дуговой вспышки обычно выражается в кал/см2 или Дж/см2. Кал/см2 (калории на квадратный сантиметр) означает общую энергию на единицу площади, используемую в качестве единицы величины дуги. 1 кал/см2 энергии эквивалентна воспаленному окурку на кончике пальца в течение 1 секунды. Чтобы вызвать ожоги кожи человека второй ступени, достаточно 1-2 кал/см2.

8. В последовательности испытаний сопротивления изоляции и выдерживаемого напряжения можно ли исключить выдерживаемое напряжение после прохождения испытания на сопротивление изоляции?

Многие стандарты требуют, чтобы последовательность испытаний являлась сопротивление изоляции (IR) + выдерживаемое напряжение (ACW или DCW) + сопротивление изоляции (IR). Первое, что следует разглядеть, почему сопротивление изоляции необходимо измерять дважды? Кроме того, если сопротивление изоляции высоко, значит ли это, что с изоляцией нет проблем, поэтому нет необходимости измерять выдерживаемое напряжение? Сопротивление изоляции измеряется нормальным рабочим напряжением (неразрушающее испытание), а испытание стойким напряжением заключается в измерении тока утечки (разрушающее испытание), которое в несколько раз превышает рабочее напряжение. Далее, не будьте слишком в восторге, когда вы измеряете очень высокое сопротивление изоляции!

Рисунок 8 - Дефект изоляции и его эквивалентная схема

Левая диаграмма (а) на рисунке 8 представляет собой схематическую диаграмму воздушного зазора, вызванного дефектом изоляционного материала. Этот воздушный зазор будет отражать большое сопротивление изоляции при измерении сопротивления изоляции, но когда мы измеряем сопротивление изоляции, мы выполняем испытание выдерживаемого напряжения. , из эквивалентной схемы правого рисунка (b) на рисунке 8 известно, что воздушный зазор дефекта изоляции обусловлен высоким сопротивлением, и большая часть напряжения будет разделена на нем в результате последовательности разделения напряжения, поэтому он будет уничтожен первым и подождите до первого. Когда сопротивление изоляции измеряется дважды, оно покажет более низкое сопротивление изоляции.

Таким образом, порядок проверки имеет значение, начиная с сопротивления изоляции (IR) + выдерживаемого напряжения (ACW или DCW) + сопротивления изоляции (IR). Если разница между двумя сопротивлениями изоляции слишком велика, это означает, что существует предварительный дефект изоляции и дефектный изоляционный материал уничтожается после разрушительного испытания на выдержку напряжения, поэтому второе сопротивление изоляции сильно отличается от первого измерения. 

9. Повредит ли испытание высокого напряжения дорогостоящие микросхемы в схеме?

Если ваш тест на выдержку напряжения прошел, не должно быть повреждений. Поскольку повреждение микросхемы является либо перенапряжением, либо перегрузкой по току, ни одно из которых не произойдет, если изоляция хорошая. Однако при применении испытания выдержкой напряжения существует очень специальный тест, называемый миграцией ионов. Метод испытания миграции ионов заключается в установлении относительной влажности окружающей среды на уровне 85% с помощью оборудования для испытания окружающей среды, а температура обычно составляет 80 °C или выше, а затем подается высокое напряжение на медную фольгу печатной платы. Рисунок 9 Под электронным микроскопом явление короткого замыкания, вызванное дендритом в изоляционном слое между двумя следами, называется миграцией ионов.

Рисунок 9 – Явление миграции ионов под электронным микроскопом

Проведение этого теста вокруг ключевых компонентов печатной платы помогает заблаговременно выявить проблемы с компоновкой. Если проблема, показанная на рисунке 9, возникает вокруг ключевых компонентов, это может привести к короткому замыканию и сжиганию ключевых компонентов.

 (Продолжение следует)

Магазин Gtest® - официальный поставщик мегомметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/megaommetr

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry