Горелка с игольчатым пламенем: применение и технический анализ при испытаниях на пожаробезопасность электрического и электронного оборудования

Резюме
С развитием миниатюризации и повышением мощности изделий в таких областях, как электрическое и электронное оборудование, бытовая техника и освещение, риск пожара, вызванного «малым пламенем» из-за коротких замыканий в цепях и перегрева компонентов, становится всё более значимым. Испытания на пожаробезопасность стали ключевым звеном в исследованиях и разработках продукции, контроле качества на заводах и сертификации. Точность испытаний и удобство эксплуатации игольчатой ​​горелки, являющейся специализированным устройством для моделирования сценариев возгорания с малым пламенем, напрямую определяют надёжность оценки характеристик огнестойкости. В данной работе рассматриваются LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем В качестве объекта исследования систематически рассматриваются преимущества модульной конструкции, проводится глубокий анализ технических принципов основных функций, таких как точный контроль температуры, автоматическая синхронизация и регистрация данных, а также проверяется адаптируемость устройства к многоотраслевым испытаниям пожарной безопасности благодаря сочетанию возможностей контроля параметров пламени, соответствующих международным стандартам, и двухрежимной конструкции. На основе анализа типичных сценариев применения и сравнения эксплуатационных характеристик, определена техническая ценность LISUN ZY-3 Особое внимание уделяется горелке с игольчатым пламенем, которая обеспечивает пожарную безопасность продукции и соответствует требованиям доступа на рынок, предоставляя профессиональное справочное решение для испытаний производителям электротехнической и электронной продукции, испытательным организациям и научно-исследовательским институтам.

1. Введение
В процессе эксплуатации электрического и электронного оборудования такие неисправности, как старение компонентов, перегрузка цепи или короткие замыкания, могут легко привести к возникновению «малых очагов пламени» с температурой свыше 700 °C. Несмотря на небольшой размер этих очагов, они обладают высокой концентрацией энергии и могут легко воспламенить внутренние изоляционные материалы или корпусы оборудования, вызывая масштабные пожары. Для предотвращения подобных рисков такие организации, как Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Национальное управление по стандартизации, последовательно выпустили стандарты испытаний игольчатым пламенем (например, IEC 60695-11-5:2016, GB/T 5169.5-2020), которые, безусловно, требуют моделирования ситуаций с малым пламенем для проверки огнестойкости и устойчивости горения изделий и материалов.

Традиционное оборудование для испытания игольчатым пламенем имеет такие недостатки, как разрозненность функций, низкая точность управления параметрами и сложность рабочих процессов. Например, ручная регулировка высоты пламени легко приводит к ошибкам, а ручной хронометраж затрудняет точную регистрацию времени сохранения пламени, что не соответствует требованиям высоких стандартов испытаний. ZY-3 Игольчатая горелка, разработанная LISUN Система имеет модульную интегрированную конструкцию, объединяющую такие функции, как точный контроль температуры, автоматическое хронометрирование и запись данных. Кроме того, она оптимизирует процесс испытаний благодаря двухрежимному управлению: сенсорному экрану и дистанционному. Она не только строго соответствует международным и национальным стандартам, но и может адаптироваться к испытаниям образцов различных размеров. Она широко используется в таких областях, как электротехника и электроника, светотехника и автомобильная электроника, став ключевым устройством для испытаний на пожарную безопасность. В данной работе всесторонне анализируются технические преимущества и промышленная ценность системы. LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем в четырех измерениях: техническая архитектура оборудования, основные принципы функционирования, сценарии применения и проверка производительности.

2. Техническая архитектура и основные принципы функционирования LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем
2.1 Модульная архитектура
Модульная конструкция LISUN ZY-3 Основой для интеграции функций и гибкой адаптации является горелка с игольчатым пламенем. Она состоит из пяти основных модулей. Каждый модуль работает независимо и взаимодействует в интерактивном режиме, обеспечивая точность и стабильность процесса тестирования:
• Модуль системы сгорания: включает в себя стандартную игольчатую горелку (внутренний диаметр 0.5 мм), блок подачи газа и регулятор пламени. Угол наклона горелки можно гибко регулировать (наклон на 45° во время испытаний и вертикальное положение во время калибровки высоты пламени). В качестве горючего газа используется бутан чистотой ≥95%. Доступен дополнительный электронный расходомер для точного контроля расхода газа и стабилизации формы пламени.
• Модуль контроля температуры: включает в себя термопару типа K диаметром 0.5 мм и высокоточный чип для измерения температуры. Диапазон измерения температуры составляет от 0 до 1000 °C, что позволяет в режиме реального времени отслеживать процесс повышения температуры пламени и строго соблюдать стандартное требование «подъём температуры от 100 °C ± 2 °C до 700 °C ± 3 °C за 23.5 с ± 1 с», что исключает влияние температурных отклонений на результаты испытаний.
• Модуль хронометража и регистрации данных: оснащен встроенным высокоточным чипом хронометража. Время горения (0–999.9 с, ±0.1 с) и время сохранения пламени (0–999.9 с, ±0.1 с) могут быть автоматически записаны. Поддерживает один или несколько последовательных настроек горения. Данные испытаний сохраняются в памяти устройства в режиме реального времени и могут быть экспортированы на компьютер через USB для вторичного анализа.
• Модуль эксплуатации и безопасности: оснащен большим сенсорным ЖК-дисплеем собственной разработки и беспроводным пультом дистанционного управления, поддерживающим такие функции, как настройка параметров, запуск/остановка тестирования и просмотр данных. Кроме того, он оснащен защитой от перегрева, сигнализацией об утечке газа и кнопкой аварийной остановки. При превышении порогового значения температуры устройства или выходе концентрации газа за пределы нормы подача газа автоматически отключается и подается аварийный сигнал.
• Модуль фиксации образца: представляет собой регулируемое приспособление, адаптируемое к образцам различных размеров (например, корпусам реле небольшого размера, слоям кабельной изоляции большого размера, пленочным материалам и т. д.). Высоту и горизонтальное положение приспособления можно точно отрегулировать, чтобы обеспечить соответствие расстояния горения между горелкой и образцом стандартным требованиям (обычно 5 мм ± 0.5 мм).

2.2 Технические принципы основных функций
2.2.1 Технология точного контроля температуры
Температура пламени является основным параметром испытания игольчатым пламенем, который напрямую влияет на определение порога возгорания материала. LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем обеспечивает точный контроль температуры за счет взаимодействия «получения данных термопары в реальном времени + динамической регулировки алгоритма ПИД»:
• Измерение температуры: наконечник термопары типа К плотно прилегает к ядру пламени, собирая данные о температуре 10 раз в секунду и преобразуя аналоговый сигнал в цифровой для передачи на главный чип управления.
• ПИД-регулирование: на основе ПИД-алгоритма основной чип управления сравнивает текущую температуру со стандартной температурной кривой (100°C → 700°C, 23.5 с ± 1 с) и автоматически регулирует расход бутана и открытие заслонки горелки. Если температура растёт слишком медленно, расход газа увеличивается; если температура превышает заданный предел, расход уменьшается, чтобы обеспечить строгое соответствие температуры пламени требованиям стандартов GB/T 5169.5-2020 и IEC 60695-11-5:2016.

2.2.2 Автоматический хронометраж и регистрация данных
Традиционное ручное измерение времени подвержено ошибкам (более ±0.5 с) из-за задержек реакции персонала. LISUN ZY-3 обеспечивает точность измерения времени на уровне миллисекунд благодаря взаимодействию аппаратного и программного обеспечения:
• Время горения: После начала испытания устройство автоматически регистрирует время контакта горелки с образцом. По достижении заданного времени горения (например, стандартных 30 с) горелка автоматически возвращается в исходное состояние с точностью ±0.1 с.
• Отсчёт времени горения: После отделения образца от пламени устройство с помощью оптического датчика отслеживает, продолжает ли образец гореть. При обнаружении пламени устройство автоматически запускает отсчёт времени горения; после его угасания устройство автоматически останавливает отсчёт времени и фиксирует такие данные, как «состояние зажигания», «время горения» и «распространение горения», что позволяет избежать субъективных ошибок при ручном наблюдении.
• Хранилище данных: поддерживает хранение более 5,000 групп данных испытаний. Каждая группа данных включает время испытания, информацию об образце, время горения, время сохранения пламени, температурную кривую и т. д. Данные можно экспортировать в формат Excel для упрощения создания отчетов об испытаниях и отслеживания данных.

2.2.3 Двухрежимная работа и обеспечение безопасности
Для упрощения процесса эксплуатации и снижения риска высокотемпературных ожогов, LISUN ZY-3 использует двойной режим работы «сенсорный экран + пульт дистанционного управления»:
• Управление с помощью сенсорного экрана: 5-дюймовый сенсорный ЖК-дисплей отображает температуру в режиме реального времени, данные о времени, состояние пламени и другую информацию. Он поддерживает настройку параметров одним щелчком мыши (например, время горения 30 с и высота пламени 12 мм). Интерфейс интуитивно понятен и прост, что позволяет новым операторам быстро приступить к работе.
• Дистанционное управление: прибор оснащён беспроводным пультом дистанционного управления, позволяющим запускать/приостанавливать испытание с расстояния 3 метров, избегая близкого контакта с высокотемпературной горелкой (температура пламени превышает 700 °C). Корпус прибора изготовлен из стали с высокотемпературным напылением, устойчивой к высоким температурам и коррозии, что дополнительно обеспечивает безопасность эксплуатации.

3. Технические характеристики и сценарии промышленного применения LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем
3.1 Характеристики основных параметров и сравнение моделей
The LISUN ZY-3 Горелка Needle Flame Burner представлена ​​двумя моделями: ZY-3 (со шкафом) и ZY-3S (без корпуса). Основные параметры строго соответствуют международным стандартам и могут быть выбраны в зависимости от условий испытаний и требований к образцам. В следующей таблице представлено сравнение параметров и соответствие стандартам двух моделей:

3.2 Анализ типичных сценариев промышленного применения
Благодаря модульной конструкции и возможности точного тестирования, LISUN ZY-3 Игольчатая горелка широко используется в таких областях, как электротехника и электроника, оборудование информационных технологий, освещение и автомобильная электроника. Ниже приведены основные примеры применения:

3.2.1 Электротехническая и электронная промышленность: испытания на огнестойкость низковольтных электроприборов
Если корпуса и изоляционные части низковольтных электроприборов (таких как реле, контакторы и автоматические выключатели) воспламеняются от небольшого пламени, это может привести к расширению цепи короткого замыкания. Производитель низковольтных электроприборов использовал LISUN ZY-3 Игольчатая горелка для проверки корпуса реле (огнестойкий материал АБС):
• Испытательная установка: время горения 30 с, горелка наклонена на 45°, точка горения в слабой части корпуса (толщина 1.5 мм).
• Результат испытания: образец не воспламенился во время горения и не сохранил пламя после отделения от пламени, что соответствует требованиям GB/T 5169.5-2020.
• Практическая ценность: Несоответствующие требованиям партии были отсеяны в ходе испытаний (определенная партия гильз воспламенилась при 25 секундах горения с продолжительностью горения 8 секунд), что предотвратило их выход на рынок и создание угрозы безопасности. Кроме того, это предоставило данные для оптимизации формулы материала (увеличение содержания антипирена в АБС-пластике с 15% до 20% для решения проблемы возгорания).

3.2.2 Производство осветительного оборудования: испытания на огнестойкость светодиодных драйверов и светильников
Из-за длительной эксплуатации светодиодных светильников при высоких температурах изоляционные материалы корпусов драйверов и патронов ламп могут стать пожароопасными. Предприятие, занимающееся освещением, использовало LISUN ZY-3 Игольчатая горелка для проверки корпуса светодиодного драйвера (материал ПК):
• Тестовая основа: GB 7000.1-2015 «Светильники – Часть 1: Общие требования и испытания».
• Процесс испытания: имитируйте небольшое пламя, возникающее при перегреве внутренних компонентов драйвера, проведите 30-секундное горение на корпусе драйвера и отслеживайте, происходит ли воспламенение и распространение горения.
• Ключевой результат: корпуса, прошедшие проверку, не имели открытого пламени после сгорания, было лишь незначительное обугливание поверхности; корпуса, не прошедшие проверку (из переработанного поликарбоната), воспламенились через 18 секунд горения с продолжительностью горения 12 секунд, и пламя распространилось на внутренние цепи. Это испытание эффективно остановило распространение непрошедших проверку изделий и обеспечило безопасность использования светильников.

3.2.3 Автомобильная электронная промышленность: тестирование зарядных станций для транспортных средств на новой энергии
Из-за большого зарядного тока зарядных батарей новых электромобилей, если изолирующие детали воспламенятся от небольшого пламени, это может привести к возгоранию аккумуляторной батареи. Независимая испытательная организация использовала LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем для проверки изоляционных частей (эпоксидная стеклоткань) зарядной колонны:
• Стандарты испытаний: GB/T 2408-2021 «Пластмассы. Определение характеристик горения. Горизонтальные и вертикальные методы», IEC 60695-11-5:2016.
• Цель испытания: следить за временем воспламенения, временем сохранения пламени изолирующих деталей под пламенем температурой 700 °C, а также за образованием капель (капли могут воспламенить горючие материалы, находящиеся ниже).
• Заключение по результатам испытаний: проверенные изоляционные детали не воспламенились, не образовали капель, а время сохранения пламени составило 0 с, что соответствует требованиям противопожарной защиты загрузочных штабелей; представленный образец воспламенился через 22 с горения со временем сохранения пламени 9 с и образовал капли, что было признано несоответствующим, что помогло предприятиям избежать рисков, связанных с сертификацией продукции.

3.2.4 Научные исследования и разработки в области материалов: Оценка огнестойкости инженерных пластиков
Научно-исследовательские институты часто используют LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем для оценки эффективности новых огнестойких материалов. Научно-исследовательский институт материалов провел испытания модифицированного материала PA66 (с добавлением безгалогенового антипирена):
• Цель испытания: проверка огнестойкости материала под воздействием небольшого пламени и предоставление основы для выбора материалов для корпусов электрических и электронных приборов.
• Тестовые переменные: Измените количество добавляемого антипирена (10%, 15%, 20%) и сравните время воспламенения и время сохранения пламени при различных количествах добавляемого вещества.
• Результат исследования: при добавлении 20% антипирена материал не воспламенялся; при 15% время воспламенения составляло 15 с, а время сохранения пламени – 3 с; при 10% время воспламенения составляло 8 с, а время сохранения пламени – 15 с. В итоге было определено, что оптимальное количество добавки (с учетом баланса между огнестойкостью и стоимостью) – 15%.

4. Проверка производительности и соответствия стандартам LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем
4.1 Данные проверки производительности
Для проверки точности тестирования LISUN ZY-3 Для повторных испытаний был выбран стандартный образец горелки с игольчатым пламенем (пластина из фенольного пластика, соответствующая стандарту GB/T 5169.5-2020). Результаты представлены в следующей таблице:

Из данных видно, что основные показатели LISUN ZY-3 Такие параметры горелки с игольчатым пламенем, как высота пламени, время нарастания температуры и точность синхронизации, соответствуют стандартным требованиям, а точность определения воспламенения достигает 100% при хорошей повторяемости испытаний, что может гарантировать надежность результатов испытаний.

4.2 Стандартное соответствие
The LISUN ZY-3 Горелка Needle Flame Burner строго соответствует ряду международных и национальных авторитетных стандартов, что обеспечивает всемирное признание результатов испытаний:
• Основные стандарты методов испытаний: GB/T 5169.5-2020 «Испытания пожарной опасности электрических и электронных изделий. Часть 5. Испытательное пламя. Метод испытания игольчатым пламенем», IEC 60695-11-5:2016 «Испытания пожарной опасности. Часть 11-5. Испытательное пламя. Метод испытания игольчатым пламенем».
• Стандарты, специфичные для продукта: GB 7000.1-2015 «Светильники. Часть 1. Общие требования и испытания», GB/T 4943.1-2022 «Информационно-технологическое оборудование. Безопасность. Часть 1. Общие требования», GB/T 2408-2021 «Пластмассы. Определение характеристик горения», IEC 62368-1:2023 «Аудио-, видео-, информационно-коммуникационное оборудование. Часть 1. Требования безопасности».
• Отраслевые стандарты: ISO 6722-1:2019 «Транспорт дорожный. Кабели, провода и жгуты. Часть 1. Общие требования и методы испытаний» (испытания автомобильных жгутов проводов), UL 94:2024 «Стандарт для испытаний на воспламеняемость пластиковых материалов для деталей устройств и приборов» (испытания на огнестойкость пластика).

5. Выводы 
The LISUN ZY-3 Горелка с игольчатым пламенем Модульная конструкция объединяет в себе такие основные функции, как точный контроль температуры, автоматическое хронирование и запись данных, решая такие проблемы традиционного оборудования, как «низкая точность параметров, сложность эксплуатации и высокие риски для безопасности». Строгое соответствие стандартам и гибкая адаптируемость делают его ключевым прибором для испытаний на пожарную безопасность в таких областях, как электротехника и электроника, светотехника и автомобильная электроника. От заводского контроля качества на предприятиях до сертификации независимыми организациями и исследований и разработок материалов в научно-исследовательских институтах, это устройство обеспечивает достоверные данные испытаний, помогая продуктам соответствовать требованиям выхода на рынок и снижать риск возгорания.