現代的電子和電器設備有40%以上重量的部件由易燃的塑膠絕緣材料組成, 電子和電器設備會因過熱, 漏電, 短路, 火花和老化等引燃這些材料而造成火災, 對人們生命和財產安全造成巨大威脅. 為此, 世界各國先後出台了法規對電子和電器設備上使用的塑膠絕緣材料的阻燃性能, 耐熱性能和電氣性能等作了苛刻的規定.
電子電器產品對於塑膠絕緣材料的阻燃耐熱和電器性能, 通常有兩個要求——高灼熱絲, 高CTI. 根據歐盟國際電工協會(IEC)要求業界執行的IEC60695灼熱絲阻燃測試評價標準, IEC組織在IEC60335家用及類似電器安全標準中提出長期無人值守電器所使用塑料件的阻燃性能必須滿足UL94V-0級和750℃灼熱絲接觸材料30s內不起火或燃燒時間小於5s, 即灼熱絲引燃溫度(GWIT)大於750℃. 對於連接器, 接觸開關, 電機和斷路器殼體等特定部件則還要求GWIT溫度850℃和灼熱絲可燃指數(GWFI)950℃.
可隆普拉斯PA66 CTI/GWIT測試
對於做電子電器的朋友來說, CTI, 灼熱絲是很常用的詞. 但是對於外行來說, 他們就比較晦澀難懂了. 那麼高CTI, 高灼熱絲具體指的是什麼?我們一起來看看.
一, 關於CTI
CTI全稱為Comparative Tracking lndex, 中文為相對漏電起痕指數. CTI是絕緣材料表面能經受住50滴電解液(0.1%氯化銨水溶液)而沒有形成漏電痕迹的最高電壓值, 單位為V.
也就是說, CTI是絕緣塑料在通電情況下, 其表面滴加50滴導電液體而沒有產生碳化短路的最高電壓值. 一般來說, 絕緣塑料的CTI值越高, 則其耐漏電性越好.
1. 為什麼要有CTI測試?
塑料絕緣材料有一個特殊的電器破壞現象: 當材料表面比較潮濕, 有雜物且電場足夠大時, 表面會形成碳化導電路, 最終形成短路, 進而極有可能導致火災!
絕緣塑料的漏電機理
其機理為: 當材料表面比較潮濕, 有雜物且電場足夠大時, 其表面的雜物可能會通電, 通電產生的熱量將水分蒸發, 然後形成乾燥帶(不含水的導電帶);由於水粉的蒸發能夠帶走大量熱量, 乾燥帶不含水, 聚集了大量的熱量;足夠多的熱量使絕緣塑料表面碳化, 形成碳化導電路, 最終形成短路!
CTI正是通過類比該過程, 測出絕緣塑料產生漏電起痕的最小電壓, 從而能判斷該材料是否適用於一些特定的環境.
2. CTI的測試是怎樣的?
圖: 電極裝置(左)和實驗設備裝置(右)
如上圖所示: 左圖為電極裝置, 右圖為實驗設備圖. 試樣的尺寸應大於15mm×15mm,厚度應不少於3mm;兩電極之間的距離應為4.0 mm 士 0.1mm, 夾角為60°;液滴口與樣品的高度應在30 -40mm.
漏電起痕儀內部結構
實驗裝置安裝好之後, 就是測試了:
給定一個電壓(一般從300V開始), 液滴大小控制在20-23mm³為佳, 液滴以30s士5s的間隔滴落在試樣表面;直到形成電痕化而產生破壞或直到滴落50滴電解液為止. 增減電壓值(以25V或25V倍數)進行重複試驗, 直到得到兩個相鄰電壓值(較小的電壓50滴後不漏電, 較大的電壓漏電), 確定較小的電壓值為該材料的CTI值.
二, 關於灼熱絲
灼熱絲試驗是為了測試電子電器產品在工作的時候的穩定性, 而灼熱絲本身其實是一個固定規格的電阻絲環.
灼熱絲
試驗時要用電加熱到規定的溫度, 使灼熱絲的頂端接觸樣品達到標準要求時間, 再觀察和測量其狀態, 測試範圍取決於特定的試驗程序.
灼熱絲試驗圖示
灼熱絲試驗主要涉及兩個術語:
1, 可燃性指數GWFI
GWFI——glow-wire flammability index
一個規定厚度的試驗樣品在連續三次試驗中的最高試驗溫度, 應滿足以下條件之一:
a) 在移開灼熱絲後的30秒內試驗樣品的火焰或灼熱熄滅, 並且放置在試驗樣品下面的包裝絹紙沒有起燃;
b) 試驗樣品沒有起燃.
GWFI的方式記錄:
例如, 對3mm厚的試驗樣品, 試驗溫度為850℃ , 則記錄為: GWFI: 850/3.0
如果不滿足上述兩個條件或者兩個條件之一, 則需要選一個較低的試驗溫度, 用一個新試驗樣品重複試驗.
2, 起燃性溫度GWIT
GWIT——glow-wire ignition temperature
比 '連續三次試驗均不會引起規定厚度的試驗樣品起燃的灼熱絲頂部最高溫度高25K(900℃~960℃之間高30K)' 的溫度. 簡單來說, 就是: 只要在試驗溫度下不起燃(連續3個樣品)則為通過GWIT測試(出報告時溫度要加25℃, 900-960℃下測試要加30℃)
GWIT的記錄方式:
例如, 對3.0mm厚的試驗樣品, 沒有造成起燃的最高試驗溫度為825℃ , 則記錄為:
GWIT: 850/3.0(注意: 850℃=825℃+25℃)
注意: 所謂的起燃, IEC針對GWIT規定, 是指燃燒時間超過5秒才為起燃, 也就是說, 只要火焰不超過5s均為不起燃, 這點請特別注意!
灼熱絲實驗更多的是用於無人值守電器的行業標準, IEC60335的灼熱絲即無人看管電器標準. 選擇標準是首先要求過850度的GWFI;第二步材料通過775度的GWIT,即可通過;或者第二步是最終製品通過750度的GWT.