接地阻抗測試與接地連續性測試的差異性

什麼是Charge LO?

我們從測試設備的發展與銷售趨勢來看,生產線的安規測試正從傳統的接地連續性測試轉向可獲得更精確資訊的接地阻抗測試,以下我們將分別介紹這兩種測試的差異以及接地阻抗測試的優點,為您深入分析這一趨勢產生的原因。

何謂接地連續性測試Ground Continuity Test(GC)?

安規測試的目的就是為了要避免使用電器產品可能受電擊的危險,而其中一種保護形式就是安全接地。當産品發生絕緣故障,接地功能需能妥善處理故障電流直到斷路器保護或保險絲切斷,因此接地線必須具備長時間通過高達20 - 40安培電流的能力。而接地連續性測試(GC)主要是檢測產品的接地端與任何金屬表面(通常是指機殼)之間是否導通。典型的接地連續性測試是用萬用電錶或100毫安培的直流電源來完成,如果阻抗是低於1歐姆,那麽可以被認爲接地是良好。這種接地測試的方式是符合大部份安規標準對產品測試的需求。

何謂接地阻抗測試Ground Bond Test(GB) ?

相較於接地連續性測試,接地阻抗測試提供一個較高的交流電流給接地端,這個測試是模擬一個頻率為60Hz,25安培或更高的故障電流給產品接地端和裸露金屬之間,接地阻抗測試是檢測接地連結是否可靠、是否具有承受高電流的能力。大部份的標準要求從產品的接地端(保護接地)到導體表面的阻抗不能超過0.1歐姆。

凱爾文方法(Kelvin Method)

由於是量測低阻抗的測試,因此使用凱爾文接法來降低線阻產生的誤差。凱爾文接法會藉由一組導線提供電流來自動補償額外的線阻值,另一組導線量測橫跨一組導線兩端的電壓,從而這個量測來扣除線阻。參考圖一,使用凱爾文接法的典型接地阻抗測試配線圖。

(圖一)凱爾文方法與被測物的接線圖

接地阻抗測試(GB)可否被簡單的接地連續性測試(GC)取代 ?

接地阻抗測試是被認證機構所認可的產品性能測試,也稱為產品的可靠度測試,是在產品研發或品保驗證階段所需的測試,它廣泛應用在電子產品的各項安規測試當中。但依照UL的標準測試要求,接地阻抗測試並不是一個具有代表性的生產線測試,就生產層面而言,一個簡單的接線導通測試即可符合需求。

為何有公司生產線用接地阻抗測試來取代接地連續性測試呢?在一些要求必須做接地阻抗測試的公司,認為他們可藉由接地阻抗測試來檢測接地是否可靠,是否使用符合標準的接地線,甚至用來檢測接地線彎曲是否合格,但接地阻抗測試可以偵測到所有的問題嗎?

當我們使用一個具有“UL認證”的接地連接線路來進行測試,且鬆開接地端螺帽並執行一個25安培30秒的接地阻抗測試(GB),且每隔一小時來連續量測從而確保接地測試線不會因發熱而影響測試結果,測試後可以發現當接地端螺帽越鬆時接地阻抗值越大,但如果在所有的位置只執行簡單的接地連續性測試(GC),測試結果都是一致的。

華儀電子的交流接地阻抗測試器(7300系列),都可以設定上限值,當設定的上限值為10毫歐姆;這個限制遠較認證機構來的嚴格,但它的目的是讓你得知接地端子是否被安全的接妥。如果測量過程是在控制的範圍內,而且從這個產品到另一產品測量結果的變化值比測量過程的產生誤差(10毫歐)還要小時,這樣的測試結果才有意義。通過使用測試設備收集相關測試數據,你可以很快看到從一個產品到另一個產品的測試數據並決定這種方式是否可行。

因此,在接地阻抗測試中可以通過設定嚴格的上下限值來推斷一個鬆脫的螺絲是否被偵測到;反之,簡單的接地連續性測試卻僅能判定測試通過,所以接地阻抗測試(GB)是不可以被簡單的接地連續性測試(GC)所取代。

以下我們實際透過實驗,當使用一條18AWG 16芯“UL認可”的接地線,施加60秒30安培的電流,接地線阻抗量測值為4毫歐姆。這個試驗方式是從測試線中一次移走一芯重覆執行測試,每次測試線阻會增加。

(圖二)當接地線芯移除時接地阻抗因此增加

當接地線損壞會如何? 使用一條18AWG 16芯的“UL認可”接地線,施加60秒30安培的電流,一旦冷卻後,每一次會有一根線被切斷,且此接地線會被供應30安培60秒重新測試,這個結果每一根線被切斷去模擬損壞的測試線。這阻抗讀值波動,甚至在60秒的測試中,會高達12毫歐姆或是低至6毫歐姆。與先前的觀察報告一致,除非接地阻抗測試可以通過設定嚴格的上限值設定,否則僅在簡單的接地連續性測試(GC)是不可能會提供任何額外的資訊去判斷是否有因為繞線或彎區而損壞的線。

結論

總而言之,產品的接地阻抗測試能提供更多的資訊去判斷接地線是否確實可靠,所以一般認為接地連續性測試(GC)只是確認此接地線存不存在,而接地阻抗測試(GB)不僅僅可以確認接地線的存在之外,還增加了可靠度的確認。透過安全接地線的大電流測試才可以確保在長時間的測試下,此接地線可否承受如此大電流通過,確保產品是否使用符合標準的接地線,這會是一個檢查測試誤差和幫助排除故障有用的作法,其次是作爲產品認證能否提供足夠資訊的依據,這些深入的測試數據足夠確保你的安全接地將會被正確的接妥。

(如對本文有任何指教與建議請洽( 華儀電子市場部 )