W systemie testowania bezpieczeństwa sprzętu elektrycznego istnieje kluczowy test odporności cieplnej materiałów izolacyjnych — test nacisku kulką. Wydaje się prosty w obsłudze, ale bezpośrednio odnosi się do tego, czy sprzęt elektryczny ulegnie awarii izolacji z powodu wysokich temperatur podczas długotrwałego użytkowania, co może dalej powodować porażenie prądem, zwarcie, a nawet pożar. Niezależnie od tego, czy są to gniazda domowe, zasilacze, czy obudowy urządzeń sterowania przemysłowego, wszystkie muszą przejść test nacisku kulką, aby zapewnić bezpieczeństwo w temperaturze znamionowej i w nieoczekiwanych warunkach wysokiej temperatury.

1. Co to jest test nacisku kulką? Jakie są jego główne funkcje?

Test nacisku kulką to metoda testowania, która symuluje odporność elementów izolacyjnych sprzętu elektrycznego na "nacisk mechaniczny + środowisko wysokiej temperatury".

Jego główna zasada jest następująca: Użyj stalowego "wgłębnika kulkowego" o określonej wadze (20N) i określonej średnicy (5mm), aby docisnąć do powierzchni badanego materiału izolacyjnego. Jednocześnie podnieś temperaturę środowiska testowego do "znamionowej temperatury odporności cieplnej" materiału (lub maksymalnej oczekiwanej temperatury urządzenia podczas normalnej pracy) i utrzymuj ją przez określony czas (zazwyczaj 1 godzinę). Po teście schłódź do temperatury pokojowej. Oceń, czy materiał spełnia wymagania bezpieczeństwa, mierząc "średnicę wgniecenia" pozostawioną na powierzchni materiału izolacyjnego. Jeśli średnica wgniecenia nie przekracza 2 mm, odporność cieplna materiału jest kwalifikowana; w przeciwnym razie uznaje się ją za niekwalifikowaną.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa, test nacisku kulką ma dwie główne funkcje:

1). Zapobieganie "awarii deformacji termicznej" materiałów izolacyjnych: Gdy sprzęt elektryczny pracuje, elementy wewnętrzne (takie jak transformatory, rezystory, układy scalone) generują ciepło, co zwiększa temperaturę elementów izolacyjnych (takich jak obudowy, osłony zacisków). Jeśli materiał izolacyjny ma słabą odporność cieplną, może ulec poważnym deformacjom, a nawet pęknięciom lub zapadnięciu się, pod wpływem działania temperatury, własnego ciężaru i nacisku zewnętrznego (takiego jak siła mocowania podczas instalacji). Spowoduje to dalsze odsłonięcie wewnętrznych elementów pod napięciem i spowoduje ryzyko porażenia prądem elektrycznym.

2). Unikanie "zagrożeń pożarowych spowodowanych starzeniem termicznym": Materiały izolacyjne niskiej jakości przyspieszą starzenie i zmiękną w wysokich temperaturach. Nie tylko tracą swoją funkcję ochrony izolacyjnej, ale mogą również ulegać rozkładowi, wytwarzając substancje łatwopalne w wysokich temperaturach. Po zetknięciu z wewnętrznymi elementami o wysokiej temperaturze lub iskrami elektrycznymi mogą łatwo powodować pożary. Test nacisku kulką symuluje ekstremalne warunki pracy, aby z wyprzedzeniem wyeliminować materiały o niewystarczającej odporności cieplnej i wyeliminować takie zagrożenia u źródła.

2. Zakres zastosowania testu nacisku kulką: Które produkty muszą go przejść?

Test nacisku kulką nie dotyczy wszystkich produktów elektrycznych. Koncentruje się na "elementach izolacyjnych" i "nie-metalowych elementach, które podtrzymują części pod napięciem", obejmując następujące scenariusze:1). Urządzenia elektryczne gospodarstwa domowego: Obudowy gniazd, warstwy izolacyjne wtyczek, osłony przewodów zasilających kuchenek ryżowych, plastikowe ramy klimatyzatorów wewnętrznych, podstawy lamp itp.;2). Sprzęt informatyczny: Obudowy zasilaczy do laptopów, korpusy routerów, osłony zacisków drukarek itp.;

3). Przemysłowy sprzęt elektryczny: Obudowy falowników, przegrody izolacyjne szaf sterowniczych, osłony skrzynek zaciskowych silników itp.;

4) Sprzęt medyczny: Obudowy monitorów medycznych, elementy izolacyjne pomp infuzyjnych (które muszą spełniać wyższe standardy odporności cieplnej) itp.

Mówiąc prościej, o ile urządzenie elektryczne zawiera nie-metalowe elementy izolacyjne, które "muszą wytrzymać pewien nacisk i mogą być narażone na wysokie temperatury podczas pracy", musi przejść test nacisku kulką. Wymóg ten jest wyraźnie określony w głównych globalnych standardach bezpieczeństwa elektrycznego, takich jak normy międzynarodowe IEC 60950-1 (Bezpieczeństwo sprzętu technologii informacyjnej) i IEC 60335-1 (Bezpieczeństwo urządzeń elektrycznych do użytku domowego i podobnych), a także chińskie normy krajowe GB 4943.1 i GB 4706.1.

3. Proces operacyjny testu nacisku kulką: Rygor decyduje o wynikach testu

Test nacisku kulką wydaje się mieć proste kroki, ale kontrola parametrów każdego ogniwa bezpośrednio wpływa na dokładność wyników. Musi być obsługiwany w ścisłej zgodności ze standardowym procesem, który dzieli się na 5 kroków:

1). Przygotowanie próbki: Zapewnienie reprezentatywności i integralności

Wytnij "reprezentatywne próbki elementów izolacyjnych" z produktu do przetestowania. Rozmiar próbki musi spełniać wymagania testowe (zazwyczaj grubość nie mniejsza niż 3 mm i powierzchnia wystarczająco duża, aby pomieścić wgniecenie wgłębnika kulkowego). Powierzchnia próbki musi być czysta, wolna od zadrapań i plam oleju, aby uniknąć wpływu zanieczyszczeń na dokładność pomiaru wgniecenia.

2). Ustawienie warunków testu: Precyzyjna kontrola "temperatury, ciśnienia, czasu"

Ustaw temperaturę "komory grzewczej" zgodnie z wymaganiami normy produktu. Podłącz wgłębnik kulkowy o średnicy 5 mm do ciężaru 20N i upewnij się, że wgłębnik kulkowy dociska pionowo do powierzchni próbki równomiernym i stabilnym naciskiem. Gdy temperatura komory grzewczej ustabilizuje się na ustawionej wartości, uruchom pomiar czasu i utrzymuj go przez 1 godzinę.

3). Utrzymanie stałej temperatury: Symulacja długotrwałych warunków pracy w wysokiej temperaturze

Podczas testu monitoruj temperaturę "komory grzewczej" w czasie rzeczywistym, aby upewnić się, że wahania temperatury nie przekraczają ±2℃, unikając w ten sposób odchyleń wyników testu spowodowanych niestabilną temperaturą. Jednocześnie upewnij się, że wgłębnik kulkowy pozostaje w bliskim kontakcie z powierzchnią próbki bez przemieszczania się. Jeśli próbka ulegnie poważnym deformacjom z wyprzedzeniem w wysokiej temperaturze, zapisz deformację jako podstawę do późniejszej oceny.4). Chłodzenie i pomiar wgniecenia: Kluczowe "ogniwo oceny wyników"Po zakończeniu czasu testu natychmiast wyjmij próbkę z "komory grzewczej" i schłodź ją naturalnie do 23℃±2℃ w temperaturze pokojowej (nie używaj zimnej wody ani innych metod szybkiego chłodzenia, aby uniknąć kurczenia się materiału wpływające na rozmiar wgniecenia). Użyj narzędzia pomiarowego o dokładności nie mniejszej niż 0,01 mm (takiego jak mikroskop lub suwmiarka), aby zmierzyć "maksymalną średnicę" wgniecenia na powierzchni próbki. Zauważ, że wgniecenie może być okrągłe lub eliptyczne, więc użytkownik musi zmierzyć średnicę najdłuższej części. Porównaj z wymaganiami standardowymi: Jeśli średnica wgniecenia wynosi ≤2 mm, próbka jest oceniana jako "kwalifikowana"; jeśli średnica wynosi ＞2 mm, jest oceniana jako "niekwalifikowana", co wskazuje, że odporność cieplna materiału nie może spełniać wymagań aplikacji.

4. Podsumowanie: Mały test dla wielkiego bezpieczeństwa

Jako "podstawowy, ale kluczowy" test bezpieczeństwa elektrycznego, test nacisku kulką wydaje się mierzyć tylko małe wgniecenie, ale ponosi ważną odpowiedzialność za ochronę życia i mienia użytkowników. Dla producentów, ścisłe przeprowadzanie testu nacisku kulką i wybór materiałów izolacyjnych, które spełniają wymagania, jest warunkiem wstępnym dla produktów, które mają być wprowadzane do obrotu zgodnie z przepisami. Dla konsumentów, zrozumienie znaczenia testu nacisku kulką i zwracanie uwagi na to, czy produkty elektryczne przeszły odpowiednie certyfikaty bezpieczeństwa (co oznacza, że test nacisku kulką jest kwalifikowany) podczas zakupu, jest ważnym sposobem unikania zagrożeń bezpieczeństwa.Wraz z rozwojem sprzętu elektrycznego w kierunku "miniaturyzacji i dużej mocy", gęstość elementów wewnętrznych staje się wyższa, a generowanie ciepła wzrasta. To podnosi wyższe wymagania dla odporności cieplnej materiałów izolacyjnych. Oznacza to, że znaczenie testu nacisku kulką stanie się bardziej widoczne. Tylko przestrzegając zasady "nie obniżania standardów testowych i nie upraszczania procedur testowych", każdy produkt elektryczny może być wyposażony w niezawodne gwarancje bezpieczeństwa izolacji.