安規測試面面觀 ─ 淺談洩漏電流測試(下)

在上期華儀電子報中我們談到洩漏電流測試(接觸電流測試)的基本介紹,產品透過洩漏電流測試可以量測出非正常的洩漏電流,這一期我們將說明量測洩漏電流的另一種測試,稱為耐壓測試。

什麼是耐壓測試?

耐壓(絕緣)測試是模擬被測物絕緣系統在遠超出正常使用條件下,在一定的時間內必須能承受更高的電壓,產品通過耐壓測試代表在一般使用時能夠安全運行,並且能夠負擔正常的開關瞬態,這是最普遍有效的測試,也是產品製造商能用來決定使用者對產品的最基本品質認定。

在最簡單的測試組合中,耐壓測試器和被測物的連接,既可以通過插座盒 ,也可以通過測試引線,然後耐壓測試器給被測物一個電壓。如果通過的洩漏電流數過大,耐壓測試器會顯示失敗,代表被測物沒有通過測試;如果測試並沒有過量的洩漏電流通過,耐壓測試器即會顯示通過,代表被測物通過測試。過量洩漏電流數值由最大允許通過電流水平的設定值決定,在耐壓測試器上可以調整這個數值以決定測試是否通過。耐壓測試器實際上強調在載流導體和非載流導體之間的絕緣程度,例如外露的不通電金屬,這是用來查出產品設計問題的最好方法,例如導體放得過近。

一般性的耐壓測試

在耐壓測試時,被測設備火線和中線短路,接到從耐壓測試器的高電壓輸出端。耐壓測試器的回饋引線(Return)接被測物的機殼(圖一),應用的電壓數值從若干個安全機構的規範中變化。在一般的生產線測試,普通經驗法則是在一秒鐘內給予1000VAC加上兩倍於被測物的操作電壓,其他要求1500V或者3000V電壓測試。

(圖一 : 絕緣耐壓測試 ─ 測試耐壓時,高電壓加在被測物的交流輸入兩端,量測被測物金屬外殼和高壓回饋端之間的電流.)

操作耐壓測試具備的條件

安規機構的規範一般並不會指定耐壓測試的量測值,而是由被測產品的製造商決定。如果耐壓洩漏電流的最大值沒有規定,最好的測試方法是設定一個達到跳閘水平的耐壓洩漏電流數值,此數值稍微高於被測物在此種測試下正常切斷電源時的數值。

耐壓洩漏電流最普遍的安規標準規範可以參考UL的幾個標準,一般以“120千歐"為參考。這個規範設立了一個固定電阻,一定會引起耐壓測試的失敗顯示。早期開始,1000V加上兩倍於被側設備的額定電壓。是耐壓測試的一個普通設定。自從大多數在美國使用的被測物額定電壓是120V後,規定正常的耐壓測試電壓是1240V。因此,當輸出引線連接120千歐電阻器時,只要耐壓達到1240伏,120千歐規範要求耐壓測試設為失敗的顯示。根據歐姆定律(電壓÷電阻=電流),可以計算出實際的跳閘電流設定值。這個例子中是(1240V÷120K=10.33mA)。只要被測設備的切斷電流超過10.33毫安培。耐壓測試的跳閘設定將會設置為顯示失敗。當然,重要的是記住這是一個最大值限制,製造者總是允許設置耐壓測試儀到達低一些的電流跳閘設定值。

高壓洩漏電流和洩漏電流(接觸電流)之間的相互關係

洩漏電流測試中,測量的電流可用來計算耐壓測試的電流跳閘設定的近似值。這只是一個近似值,因為不同的被測物,設備元件的偏差可能引起洩漏電流的讀數細小的差別。計算相互關聯的洩漏電流設定值時,重要的是了解所進行的耐壓測試和洩漏電流測試的基本區別,即使大多數洩漏電流測試器提供輸出線(L/N)的切換測試,但僅量測在同一時間內一個載流元件到被測設備外殼的洩漏電流大小。耐壓測試同時測量兩個載流元件之用的洩漏電流,因此會顯示出較高的洩漏電流讀數值。有效的經驗法則是設定耐壓測試跳閘電流大約是以下公式計算結果的20%到25%:

(耐壓測試電壓÷洩漏電流測試電壓) ×洩漏電流測試電流=耐壓測試電流的近似值。

例如,洩漏電流測試的電壓是240V,耐壓測試的電壓是1480V,測量的實際洩漏電流是2.0毫安培。計算如下:(1480V÷240V) ×2.0mA=12.33mA。基於這個計算結果,加上大約25%的偏差,耐壓測試的設定值大約是15mA。

結論

我們綜合2期對洩漏電流測試的介紹,雖然耐壓測試和洩漏電流測試都可用來測試被測物的絕緣強度,但在其測試過程和結果有一些關鍵的區別,耐壓測試是在被測物其所有載流元件的絕緣系統短路後通入高電壓下進行的,洩漏電流(接觸電流)測試使用測試設備模擬人體阻抗,在通電的條件下進行的。

兩種測試雖然不盡相同,但在確保產品安全性方面是非常有用的,耐壓測試是百分之百生產線測試(Routine Test),洩漏電流測試一般則被認為是型式測試(Type Test)。

今天隨著低電壓(LVD)指導規範被普遍採用,耐壓測試和洩漏電流測試將會成為標準的生產線測試,而且將會再加入更多測試,如絕緣阻抗測試和接地阻抗測試等。

現今全功能的安規測試儀器可以用來進行許多必要的安全測試,在功能上可以與被測物進行更方便與安全的連接,完全自動化記錄測試結果,並且可以更快速完成測試,這一切的變化都為講求迅速的製造環境提供更多更好的選擇。

(如對本文有任何指教與建議請洽 華儀電子行銷組 )