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漏電起痕試驗機:原理、操作與校準全指南

更新時間:2025-09-25  |  點擊率:40
漏電起痕試驗機是評估電工電子產品耐漏電起痕性能(PTI/CTI) 的核心設備,主要模擬潮濕、污染環境下(如廚房、浴室),絕緣材料表面因漏電產生的電弧、碳化痕跡,驗證材料是否因 “電痕化" 導致絕緣失效,是家電、新能源、汽車電子等行業合規認證(如 CCC、CE、UL)的關鍵測試設備。以下從核心技術、測試原理、操作流程、維護校準及行業應用展開詳解。

一、核心技術參數與設備結構

漏電起痕的核心是 “電 - 熱 - 化學" 協同作用(電解液導電→漏電產熱→碳化痕跡→絕緣擊穿),因此設備設計需精準控制電極接觸、電解液特性、電壓電流三大關鍵變量,典型參數與結構如下:
系統模塊核心配置與技術要求作用說明
電極系統- 材質:鉑銥合金(Pt90/Ir10)或不銹鋼(符合 IEC 60112)
- 尺寸:直徑 2mm±0.1mm,圓角 0.5mm
- 壓力:0.1N±0.02N(確保與樣品緊密接觸)
- 間距:4mm±0.1mm(固定 / 可調)
模擬電路中 “導電部件與絕緣表面" 的接觸狀態,電極材質需避免自身氧化影響測試結果
電解液系統- 類型:0.1% 氯化銨(NH?Cl)水溶液(電導率 1.0-1.1mS/cm,23℃)
- 滴液量:0.05mL±0.01mL / 滴
- 滴液速率:30 滴 /min±5 滴 /min
- 滴液高度:30mm±2mm(針頭距樣品表面)
模擬 “潮濕 + 污染物" 環境,電解液是形成導電通路的關鍵介質,濃度 / 滴量偏差會直接影響結果
電壓電流控制- 試驗電壓:100V-600V(AC,50/60Hz,連續可調)
- 跳閘電流:100mA/500mA(可選,符合不同標準)
- 電壓精度:±2%(確保施加電壓穩定)
提供漏電所需的電場,跳閘電流用于判斷 “是否擊穿"(電流超自動斷電)
環境控制- 溫度:23℃±2℃
- 相對濕度:65%±5%
- 無氣流干擾(避免電解液過快蒸發)
控制環境變量,潮濕環境是電痕化的前提,溫度 / 濕度波動會影響電解液導電性
智能控制系統- 7 寸觸摸屏,支持參數預置(電壓、滴數、間隔)
- 自動記錄:起痕時間、擊穿時間、滴液計數
- 安全保護:過流保護、開門斷電、電弧防護罩
提升測試效率,確保數據可追溯,避免電弧 / 電解液飛濺風險

二、測試原理與標準依據

1. 核心測試原理

漏電起痕的本質是 **“電痕化" 過程 **,分 3 個階段:
  1. 導電通路形成:電解液滴落在絕緣材料表面,在兩個電極間形成導電薄膜,產生微弱漏電電流(μA 級);

  2. 碳化痕跡產生:電流產熱使電解液水分蒸發,留下鹽類結晶,反復滴液后結晶積累并碳化(高溫導致材料分解),形成 “導電痕跡";

  3. 絕緣擊穿:碳化痕跡持續蔓延,最終連通兩個電極,形成低電阻通路,漏電電流驟升(達跳閘電流),判定為 “擊穿"。

2. 關鍵定義(測試結果核心指標)

  • 耐漏電起痕指數(CTI):在規定條件下,材料經受 50 滴電解液而不產生擊穿最高電壓值(單位:V),是材料絕緣性能的核心評價指標;

  • 相比漏電起痕指數(PTI):在規定條件下,材料經受 100 滴電解液而不產生擊穿最高電壓值(單位:V),通常用于更嚴苛的場景(如戶外設備)。

3. 適用標準

標準類別標準編號適用范圍(重點差異)
國際標準IEC 60112全球通用,規定電解液濃度、電極尺寸、跳閘電流
中國國標GB/T 4207-2018等同 IEC 60112,新增 “樣品預處理溫濕度" 細節
美國標準UL 746A跳閘電流默認 500mA(IEC 默認 100mA),滴液速率略不同
汽車行業ISO 6722-3針對車載絕緣材料,增加 “高低溫循環后測試" 要求

三、標準測試流程(以 IEC 60112 為例)

1. 樣品準備(關鍵前提)

  • 尺寸要求:長≥150mm,寬≥15mm,厚≥3mm(若材料較薄,可疊加至 3mm,疊加層需緊密貼合);

  • 預處理:在 23℃±2℃、65%±5% RH 環境下放置 24h 以上,去除表面油污(用無水乙醇擦拭,自然晾干);

  • 固定方式:樣品水平固定在樣品臺上,確保電極垂直壓在樣品表面(無傾斜),電極間距 4mm±0.1mm。

2. 設備校準(確保數據準確)

試驗前必須完成 3 項核心校準,否則結果無效:
  1. 電極校準:用千分尺測電極直徑(需 2mm±0.1mm),用測力計驗證電極壓力(0.1N±0.02N),若壓力不足需調整彈簧;

  2. 電解液校準:用 conductivity 儀測電解液電導率(1.0-1.1mS/cm,23℃),濃度偏差需重新配制;

  3. 電壓與電流校準:用標準電壓表(0.1 級)驗證設備輸出電壓(如設定 300V,實測偏差≤±2%),用標準電阻(1kΩ)驗證跳閘電流(如設定 100mA,觸發誤差≤±5%)。

3. 試驗執行(分 “CTI 測試" 和 “PTI 測試")

CTI 測試為例(50 滴不擊穿):
  1. 設定參數:電壓(如從 250V 開始,按 50V 梯度遞增)、滴液量(0.05mL / 滴)、滴液速率(30 滴 /min)、跳閘電流(100mA);

  2. 啟動滴液:針頭對準兩電極中間位置,自動滴液,觀察樣品表面是否產生 “連續碳化痕跡"(長度≥3.5mm 即判定為 “起痕");

  3. 結果觀察:

    • 若 50 滴內未擊穿(電流未超跳閘值),則升高 50V 重復測試,直至找到 “50 滴剛好不擊穿" 的最高電壓,即為 CTI;

    • 若 50 滴內擊穿(電流超限斷電),則降低 50V 重復測試,直至找到臨界電壓。

  4. PTI 測試:流程與 CTI 一致,僅需將 “滴數" 改為 100 滴,判定 “100 滴不擊穿" 的最高電壓。

4. 結果判定標準

判定項目合格標準(CTI/PTI 測試通用)不合格標準
碳化痕跡痕跡長度<3.5mm(未連通兩電極)痕跡長度≥3.5mm(連通兩電極,形成導電通路)
擊穿情況規定滴數內,電流未達跳閘值(無擊穿)滴數未到,電流達跳閘值(擊穿)
燃燒情況樣品無明火、無熔融滴落(允許輕微冒煙)樣品起火或熔融物滴落(引燃下方絹紙)

四、維護與校準要點(確保設備穩定性)

1. 日常維護(每次試驗后)

  • 電極清潔:用細砂紙(800 目)打磨電極表面氧化層,再用無水乙醇擦拭,確保無殘留(氧化層會增加接觸電阻,影響電流);

  • 滴液系統清潔:拆下滴液針頭,用蒸餾水沖洗(避免氯化銨結晶堵塞),每周用超聲波清洗機清潔針頭內部;

  • 樣品臺清潔:用無塵布蘸乙醇擦拭樣品臺,去除電解液殘留(避免污染下一個樣品);

  • 電解液更換:電解液配制后使用不超過 24h(避免細菌滋生導致濃度變化),未使用時密封冷藏(4℃)。

2. 定期校準(周期與方法)

校準項目校準周期校準方法
電極尺寸 / 壓力3 個月千分尺測直徑(≥3 點取平均),標準測力計測壓力(調整彈簧至 0.1N±0.02N)
電解液濃度每次試驗前電導率儀測 23℃時電導率,若偏離 1.0-1.1mS/cm,重新配制(0.1% NH?Cl)
電壓 / 電流3 個月用 0.1 級標準電壓表 / 電流表,在 200V、400V、600V 三點校準電壓,用標準電阻校準跳閘電流
滴液量 / 速率1 個月稱重法:收集 10 滴電解液,重量應 0.5g±0.05g(對應 0.05mL / 滴),秒表測 10 滴時間(20s±3s)
溫濕度控制6 個月用 0.2 級標準溫濕度計,在設備內 3 個位置放置,驗證 23℃±2℃、65%±5% RH 是否達標

3. 易損件更換(壽命與標準)

  • 電極:使用超過 500 次或直徑<1.8mm 時更換(鉑銥合金電極壽命約 1 年,不銹鋼電極約 6 個月);

  • 滴液針頭:使用超過 300 次或出現堵塞(滴液不均勻)時更換(建議備用 10 個針頭);

  • 密封圈:電極與樣品臺接觸的密封圈(硅橡膠材質),每 6 個月更換(避免電解液滲漏);

  • 保險絲:跳閘電流回路的保險絲(1A/250V),每次擊穿后檢查,熔斷即更換。

五、行業應用與選型建議

1. 典型應用場景

  • 家電行業:洗衣機、空調的控制面板絕緣材料(潮濕環境易漏電)、電水壺底座絕緣件(高溫 + 水汽);

  • 新能源行業:充電樁外殼、光伏逆變器絕緣板(戶外污染 + 雨水)、鋰電池 Pack 絕緣隔板(電解液泄漏風險);

  • 汽車電子:車載中控屏絕緣框架、高壓線束絕緣層(車內冷凝水 + 油污);

  • 電工行業:插座 / 開關面板(家庭環境灰塵 + 濕氣)、電路板基材(PCB 板阻焊層)。

2. 設備選型參考(關鍵參數對比)

選型維度入門級設備(實驗室用)設備(量產檢測用)
電壓范圍100V-400V(AC)100V-600V(AC/DC 可選,適配汽車電子)
自動化程度手動設定參數,人工記錄結果自動梯度升壓、自動生成報告(Excel/PDF)、遠程控制
安全保護基礎過流保護、開門斷電電弧防護罩、煙霧報警、滅火裝置(CO?)
標準合規符合 IEC/GB 標準兼容 IEC/GB/UL/ISO 多標準,支持自定義試驗程序
適用場景研發小樣測試、偶爾校準量產抽檢、認證實驗室(如 SGS、TUV)

六、安全注意事項

  1. 電氣安全:設備必須可靠接地(接地電阻<4Ω),試驗時禁止觸摸電極(電壓最高 600V,有觸電風險);

  2. 操作防護:佩戴絕緣手套(1000V 級)、護目鏡(防電解液飛濺),穿防靜電服(避免靜電干擾電流);

  3. 環境安全:設備放置在通風櫥內(避免電解液蒸汽吸入),周圍 1m 內無易燃物(如酒精、紙巾);

  4. 應急處理:若樣品擊穿起火,立即按下 “急停" 按鈕,切斷電源,用干粉滅火器滅火(禁止用水,避免觸電);若電解液濺到皮膚,立即用大量清水沖洗(氯化銨有輕微腐蝕性)。

通過嚴格遵循上述測試流程、維護校準規范,漏電起痕試驗機可精準評估材料的耐電痕化性能,為產品設計選型、合規認證提供可靠數據,從源頭規避 “潮濕環境下絕緣失效" 引發的火災、觸電風險。


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