Испытание огнестойкости термоэлектрического воспламенителя

Резюме
Перегрев нагревательных элементов, таких как резистивные проволоки и обмотки двигателей, во время работы электрооборудования непрерывно передает высокую температуру и воспламеняет окружающие твердые изоляционные и горючие материалы. Такие сценарии возгорания, не связанные с теплопроводностью, не могут быть оценены методом испытания игольчатым пламенем, и для количественной оценки термической стойкости материалов к воспламенению требуется специальное испытание горячей проволокой. Учитывая это, LISUN RSY-LT В качестве объекта исследования выбран тестер воспламенения горячей проволокой. В данной статье рассматриваются различия в сценариях применения между методом воспламенения горячей проволокой и методом игольчатого пламени. Анализируются основные технические преимущества оборудования, использующего стандартные нихромовые нагревательные проволоки для точного контроля температуры, постоянной нагрузки и автоматического регулирования времени. В соответствии с национальными и международными стандартами, включая IEC TS 60695-2-20 и GB/T 14048.1, в данной статье показано, что оборудование позволяет точно определять температуру воспламенения горячей проволокой (HWIT) и индекс воспламеняемости горячей проволокой (HWFI) материалов, компенсируя ограничение метода игольчатого пламени, который лишь имитирует воздействие пламени. В сочетании со сценариями применения, охватывающими четыре основные отрасли: электротехника, бытовая техника, новые источники энергии и материалы, в данной статье сравниваются применимые границы между тестером воспламенения горячей проволокой и методом игольчатого пламени. Демонстрируется надежность данных. RSY-LT в области выбора материалов, проектирования огнестойкости продукции и сертификации на соответствие международным стандартам, а также предоставляет справочные материалы по выбору оборудования для испытательных лабораторий и производителей с целью создания комплексной системы испытаний огнестойкости. 

Введение

Электрические пожары можно разделить на две категории: возгорание от пламени и беспламенное высокотемпературное кондуктивное возгорание. Метод испытания игольчатым пламенем использует стандартное бутановое игольчатое пламя для имитации крошечных открытых пламен, возникающих при коротком замыкании и горении образцов. Он позволяет оценить только способность материалов противостоять мгновенному воздействию пламени и не может воспроизвести пожароопасность, вызванную длительной перегрузкой и непрерывной теплопроводностью обмоток двигателей и силовых резисторов. Внутри низковольтных электроприборов, силовых батарей и бытовых отопительных приборов частыми причинами возгорания являются непрерывное выделение тепла резистивными катушками и медленное проникновение тепла в изоляционные части. Соответствующим методом испытания является испытание на воспламенение горячей проволокой, для проведения которого требуется специальный тестер на воспламенение горячей проволокой для выполнения стандартизированных испытаний.

Действующий стандарт IEC TS 60695-2-20:2024 определяет полные процедуры испытаний на воспламенение горячей проволокой (HWI), устанавливая обязательные ограничения на материал горячей проволоки, мощность нагрева, натяжение намотки, продолжительность испытаний и размеры образцов. Традиционные простые устройства для испытаний на воспламенение горячей проволокой основаны на ручной намотке проволоки и ручном контроле температуры. Колебания натяжения и мощности нагрева приводят к получению крайне неточных данных испытаний HWIT и HWFI, и, следовательно, не могут быть выданы квалифицированные сертификационные отчеты. Метод испытания иглой пламени соответствует стандартам GB/T 5169.5 и IEC 60695-11-5. Эти два метода испытаний полностью различаются по форме источника тепла, логике испытаний и оценочным показателям. Предприятия, проводящие испытания огнестойкости, должны оснастить свои объекты как прибором для испытания на воспламенение горячей проволокой, так и прибором для испытания иглой пламени, чтобы охватить все имитируемые сценарии пожарной опасности.

LISUN развивает RSY-LT Прибор для испытания на воспламенение горячей проволокой. Он объединяет систему нагрева горячей проволокой, механизм намотки с постоянным натяжением и модуль автоматического контроля процесса горения. Полностью автоматизированная работа исключает ошибки, связанные с ручным управлением. Оборудование позволяет точно воспроизводить условия работы горячей проволоки, указанные в стандартах, и стабильно измерять два основных показателя: HWIT и HWFI. Он образует дополнительную систему испытаний вместе с методом испытания игольчатым пламенем, удовлетворяя требованиям к испытаниям всех типов твердых горючих материалов, предъявляемым научно-исследовательскими институтами, сторонними лабораториями и производителями.

RSY-LT Тестер горячего провода зажигания

Система стандартов испытаний и сценарий испытаний: отличие от метода испытания иглой и пламенем.

Внутренние и международные авторитетные стандарты, адаптированные к RSY-LT Тестер горячего провода
Аппаратная структура и программа управления RSY-LT Полностью соответствуют всем требованиям к системам зажигания с нагреваемой проволокой, охватывающим требования безопасности в различных областях, таких как низковольтное преобразование частоты, новые источники энергии и полимерные материалы. Список применимых стандартов приведен в таблице 1.

Из сравнения видно, что метод испытания иглой на воспламенение охватывает только риски возгорания от открытого пламени и не может оценить скрытые опасности возгорания, вызванные длительной беспламенной теплопроводностью. Полная оценка пожарной безопасности продукции должна быть дополнена испытаниями на воспламенение горячей проволокой с использованием тестера на воспламенение горячей проволокой.

Стандартизированные основные аппаратные параметры RSY-LT Тестер горячего провода

Все собрания RSY-LT Строго соответствуют обязательным показателям, указанным в IEC TS 60695-20. Все параметры могут контролироваться и калиброваться, что позволяет избежать отклонений в натяжении, мощности и продолжительности, вызванных ручным управлением. Основные технические характеристики следующие:

• Устройство для нагрева проволоки: проволока из сплава Ni80/Cr20 диаметром φ0.5 мм, общая длина 250±5 мм, тепловое сопротивление 5.28 Ом/м, стабильная мощность нагрева 0.26 Вт/мм ±4%. Предусмотрена встроенная программа автоматического предварительного отжига; стандартный отжиг длится 8–12 секунд для устранения деформации нагреваемой проволоки и обеспечения равномерного тепловыделения при каждом испытании.

• Система намотки и натяжения: электрический механизм постоянного натяжения со стабильным натяжением намотки 5.4±0.05 Н, расстояние между витками 6.3±0.2 мм на 5 витков, полностью соответствующий стандартным размерам намотки. Он исключает отклонения теплопроводности, вызванные непостоянной натяжкой при ручной намотке, и является уникальной конструкцией сердечника, не требующейся при методе испытания игольчатым пламенем.

• Контроль времени и процесса горения: полностью автоматическое управление временем с помощью ПЛК; продолжительность теста может быть свободно установлена ​​в диапазоне от 1 до 999.9 с, стандартная продолжительность по умолчанию составляет 120 с. Оснащен оптическим модулем захвата пламени для автоматической регистрации момента воспламенения и продолжительности непрерывного горения. Данные сохраняются на сенсорном экране в режиме реального времени без необходимости ручной визуальной записи, что значительно снижает ошибки задержки наблюдения по сравнению с ручным управлением, используемым в методе испытания игольчатым пламенем.

• Образец и камера: совместимы с тремя типами стандартных образцов размером 125×13 мм толщиной 0.75 мм, 1.5 мм и 3 мм. Закрытая камера сгорания имеет объем ≥0.5 м³ для изоляции воздушных потоков и стабилизации среды для наблюдения за пламенем. Она имеет схожую конструкцию закрытой камеры с игольчатыми пламенными тестерами, но оснащена эксклюзивным внутренним инструментом для намотки.

• Операционная система: разработанный нами большой сенсорный ЖК-экран в сочетании с беспроводным пультом дистанционного управления для двойного режима работы. Операторы могут дистанционно запускать и останавливать испытания во время высокотемпературных испытаний, чтобы избежать риска ожогов. Корпус машины выполнен из высокотемпературной стали с покрытием, устойчивой к коррозии и деформации после длительных высокотемпературных испытаний.

Интеллектуальные преимущества RSY-LT Тестер горячего провода

Система управления питанием с обратной связью и использованием горячей проволоки обеспечивает стабильность данных HWIT и HWFI.
Метод испытания игольчатым пламенем требует лишь стабильной формы пламени, в то время как испытание горячей проволокой имеет крайне низкую погрешность в отношении мощности нагрева. Колебания мощности напрямую изменяют критическую температуру воспламенения. Оснащенный модулем регулирования мощности с обратной связью, RSY-LT Компенсирует колебания температуры нагревательной проволоки, вызванные скачками напряжения, в режиме реального времени. Калибровка процесса отжига нагревательной проволоки одним щелчком мыши может быть выполнена перед каждым испытанием, а кривые мощности автоматически архивируются. Данные испытаний могут быть напрямую использованы для сертификационных отчетов UL и IEC без повторных испытаний.

Электрическая намотка с постоянным натяжением исключает систематические ошибки, возникающие при ручной намотке.
Испытание игольчатым пламенем не требует намотки образца, поэтому контроль натяжения не требуется. Однако испытания на воспламенение горячей проволокой требуют плотного контакта между горячей проволокой и образцами. Отклонения натяжения при ручной намотке приводят к неравномерному распределению тепла. Механизм электрической намотки RSY-LT Автоматически выполняет 5 витков стандартных катушек с натяжением, зафиксированным на уровне 5.4 Н на протяжении всего процесса, обеспечивая единую площадь теплового контакта каждой группы образцов. Колебания параллельных данных испытаний значительно ниже, чем при использовании простого ручного оборудования.

Интегрированная система автоматического мониторинга взаимодействует с методом игольчато-пламенного контроля, образуя полный замкнутый контур тестирования.
После оснащения предприятий термоанемометром и игольчатым пламегасителем для контроля качества, оба устройства поддерживают автоматический экспорт данных для одновременного проведения испытаний в двух типах сценариев возгорания. Во-первых, RSY-LT Используется для определения класса долговременной термовоспламеняемости (HWFI) материалов, а затем применяется метод игольчатого пламенного испытания для проверки устойчивости материалов к мгновенному открытому пламени. Двусторонние данные подтверждают класс огнестойкости продукции, полностью соответствуя требованиям сертификации композитных материалов, указанным в стандартах GB, IEC и UL.

Промышленное применение RSY-LT Тестер горячего провода

Низковольтная электротехническая промышленность
Изоляционная бумага для обмоток двигателей, корпуса реле из полиамида PA66 и перегородки автоматических выключателей должны проходить испытания горячей проволокой HWI для имитации длительного перегрева обмоток. Метод испытания иглой пламени применяется только для испытаний открытым пламенем, возникающим при воздействии электрических дуг на корпусах контактов. Совместное использование обоих методов испытаний позволяет в полной мере оценить двойной риск возгорания низковольтных электроприборов и помогает продукции успешно пройти сертификацию безопасности GB/T 14048.1.

Промышленность бытовой техники
Тефлоновые покрытия на нагревательных элементах электрических рисовых варок и корпусах из АБС-пластика панелей управления кондиционеров находятся в длительном контакте с нагревательными компонентами. RSY-LT Этот метод используется для измерения температуры горячей воды (HWIT), чтобы определить, произойдет ли разложение и воспламенение при высокой температуре. Панели выключателей дополнительно тестируются методом игольчатого пламенного испытания для полного соответствия требованиям огнестойкости, установленным стандартом безопасности бытовой техники GB 4706.

Новые энергетические транспортные средства и индустрия хранения энергии
Разделители из полипропилена и стекловолокна для силовых батарей и эпоксидные изоляционные пластины зарядных устройств подвержены риску теплового разгона элементов батареи и перегрева трансформаторов. Для оценки характеристик воспламенения при непрерывной теплопроводности необходимо использовать тестер с горячей проволокой. Метод испытания игольчатым пламенем используется только для локальных искровых испытаний на поверхности жгутов проводов. Сочетание обоих методов гарантирует пожарную безопасность оборудования для хранения энергии и соответствует стандартам IEC 61800 и ISO 6722.

Научно-исследовательские лаборатории полимерных материалов
В процессе разработки материалов с огнезащитными свойствами, таких как полиамид PA66, поликарбонат, армированный стекловолокном, и резиновые композиты, необходимы периодические испытания на воздействие горячей воды для проверки огнезащитных составов. RSY-LT Может автоматически сохранять данные испытаний нескольких групп партиями. В сочетании с методом испытания на огнестойкость иглой для сравнения самозатухающих свойств материалов, подвергнутых воздействию открытого пламени, цикл проверки новых материалов в процессе исследований и разработок может быть значительно сокращен.

Заключение

Метод испытания игольчатым пламенем может имитировать только сценарии мгновенного воздействия крошечного открытого пламени и не может охватить распространенную скрытую опасность возгорания, вызванную длительной беспламенной теплопроводностью внутри электрооборудования. В качестве специализированного оборудования для испытаний на теплопроводность внутри электрооборудования, LISUN RSY-LT Тестер зажигания с нагреваемой проволокой идеально заполняет этот пробел в тестировании. Его аппаратные параметры полностью соответствуют стандартам, включая IEC TS 60695-2-20, GB/T 14048.1 и UL 746AОснащенный стандартной нихромовой термоанемометрической проволокой, электрической намоткой постоянного натяжения, а также полностью автоматическим управлением мощностью и временем, он позволяет точно измерять температуру воспламенения при нагревании проволоки (HWIT) и индекс воспламеняемости при нагревании проволоки (HWFI) материалов, обеспечивая высокую повторяемость и достоверность данных испытаний для сертификации.

В комплексной системе испытаний на пожарную безопасность продукции тестер воспламенения горячей проволокой и метод испытания игольчатым пламенем взаимно дополняют друг друга: первый оценивает риски возгорания, вызванные длительной высокотемпературной теплопроводностью, а второй — риски возгорания от мгновенного открытого пламени электрической дуги. Совместное использование двух комплектов оборудования позволяет удовлетворить требования к испытаниям на огнестойкость всех категорий продукции в бытовой технике, электротехнической, энергетической и материальной отраслях. Интегрированная автоматизированная конструкция RSY-LT Это снижает количество ошибок при ручной обработке и упрощает процедуры калибровки. Система адаптируется к различным сценариям тестирования, включая контроль качества на малых и средних предприятиях, в сторонних сертификационных лабораториях и научно-исследовательских институтах материалов при университетах, и предоставляет стандартизированное и прослеживаемое решение для испытаний на воспламенение горячей проволокой, необходимое для выбора материалов, проектирования конструкций, обеспечивающих безопасность продукции, и сертификации доступа на глобальный рынок.