Valutazione della resistenza al fuoco di relè e interruttori mediante un tester a fiamma ad ago avanzato

Astratto
Relè e interruttori sono componenti di commutazione di base all'interno di reti di distribuzione a bassa tensione, elettrodomestici e apparecchiature di controllo industriale. Gli archi elettrici tendono a generarsi durante l'apertura e la chiusura dei contatti. In caso di cortocircuito o sovraccarico, possono verificarsi piccole fiamme che incendiano gli involucri isolanti in plastica circostanti e i materiali di base, provocando ulteriori incendi di origine elettrica. Il tester a fiamma ad ago è un importante strumento di prova per simulare tali fonti di incendio dovute a guasti. L'apparecchiatura di prova a fiamma ad ago è un'apparecchiatura di prova per la sicurezza antincendio progettata da LISUN per le industrie di apparecchiature elettriche ed elettroniche, elettrodomestici, illuminazione e informatiche. Simula "piccole fiamme" causate da cortocircuiti e surriscaldamento dei componenti all'interno delle apparecchiature per valutare la resistenza al fuoco e le prestazioni di sicurezza antincendio di prodotti e materiali isolanti in scenari di accensione di piccole fiamme. Con l'applicazione direzionale della fiamma ai campioni tramite un bruciatore standard a forma di ago, questa apparecchiatura rileva con precisione lo stato di accensione del campione, il tempo di persistenza della fiamma e le condizioni di propagazione della fiamma. Fornisce dati di prova conformi agli standard internazionali e nazionali per la ricerca e sviluppo del prodotto, il controllo qualità in uscita dalla fabbrica e la certificazione di terze parti, e aiuta le aziende a soddisfare i requisiti di sicurezza antincendio per l'accesso al mercato. LISUN Questo articolo, prendendo come oggetto di studio il tester di infiammabilità ad ago ZY-3, descrive il principio di funzionamento e i parametri chiave dell'apparecchiatura, la procedura di prova completa per i componenti di relè e interruttori, i criteri di valutazione dei risultati e analizza i problemi comuni riscontrati nelle prove pratiche. Offre inoltre riferimenti pratici per i produttori di componenti e i laboratori di prova di terze parti per l'esecuzione della verifica della sicurezza antincendio di relè e interruttori. 

Premesse e norme di riferimento per la prova alla fiamma dell'ago su relè e interruttori

Nel normale funzionamento di relè e interruttori, le frequenti aperture e chiusure dei contatti possono generare scariche ad arco. In caso di contatti difettosi, sovraccarichi o cortocircuiti, l'energia dell'arco aumenta e produce piccole fiammelle localizzate che agiscono direttamente sulle parti isolanti non metalliche, come gli involucri dei relè, i pannelli degli interruttori e le basi dei terminali. Se i componenti non possiedono un'adeguata resistenza alla fiamma, queste piccole fiammelle possono incendiare i campioni, innescare una propagazione continua dell'incendio e le gocce di materiale fuso possono incendiare i cavi adiacenti e altri componenti, causando un rischio di incendio dell'intera unità. Il test del filo incandescente valuta principalmente lo stress termico causato dalle radiazioni termiche ad alta temperatura, mentre il test della fiamma ad ago si concentra maggiormente sugli scenari di accensione indotti direttamente da piccoli archi all'interno dei componenti. Questi due test si completano a vicenda per fornire una valutazione completa del rischio di incendio per i componenti a bassa tensione.

Lo standard nazionale corrispondente è GB/T 5169.5‑2020 e lo standard internazionale equivalente è IEC 60695‑11‑5:2016. Questo insieme di standard specifica la costruzione hardware di Tester della fiamma dell'agoMetodo di prova di conferma della fiamma, precondizionamento del campione, procedura di applicazione della fiamma e linee guida per la valutazione dei risultati. Gli standard di prodotto per interruttori e prese GB/T 2099.1-2021 e le relative specifiche per relè a bassa tensione fanno riferimento a questo metodo di prova con fiamma ad ago, che è un elemento critico per la sicurezza antincendio ai fini delle certificazioni CCC, CQC, CE e altre certificazioni di accesso al mercato. Eseguendo test con il tester a fiamma ad ago durante la fase di ricerca e sviluppo del prodotto, le aziende possono selezionare la formulazione dei materiali isolanti, ottimizzare la disposizione strutturale interna di relè e interruttori, identificare in anticipo i potenziali rischi di incendio ed evitare rischi per la sicurezza dopo il lancio del prodotto.

ZY-3 Test della fiamma dell'ago

Parametri tecnici fondamentali del tester a fiamma per aghi

LISUN Il tester a fiamma ad ago ZY-3 è stato sviluppato in conformità ai requisiti hardware delle norme GB/T 5169.5-2020 e IEC 60695-11-5:2016. Grazie alla sua struttura modulare, l'unità integra moduli funzionali per la conferma della temperatura della fiamma, la temporizzazione automatica e la registrazione dei dati sullo stato di combustione. L'angolo del bruciatore è regolabile liberamente; l'altezza della fiamma e la velocità di aumento della temperatura soddisfano tutte le condizioni del test di conferma standard. Dotato di doppia modalità operativa, con schermo tattile LCD e telecomando, consente agli operatori di rimanere lontani dalla camera di combustione e di migliorare la sicurezza operativa nei test di sicurezza antincendio ad alta temperatura. Questo strumento è disponibile in due varianti: ZY-3 con armadio e ZY-3S senza armadio, per adattarsi alle diverse condizioni di laboratorio. I principali parametri tecnici sono riportati nella Tabella 1.

Secondo i requisiti standard, il tester a fiamma ad ago deve eseguire test di conferma periodici per verificare la velocità di aumento della temperatura della fiamma e l'altezza della fiamma. L'ugello del bruciatore è un componente soggetto a usura. Una combustione prolungata può alterare l'apertura dell'ugello e causare deviazioni nell'energia della fiamma, che influiranno direttamente sui risultati dei test dei relè e degli interruttori. Pertanto, sono necessarie ispezioni e sostituzioni periodiche. Il corpo della macchina è realizzato in acciaio rivestito ad alta temperatura per resistere ai gas di combustione corrosivi derivanti dalla combustione della plastica ed è adatto per test di sicurezza antincendio continui e prolungati in laboratorio.

Procedura di prova completa per relè e interruttori mediante tester a fiamma ad ago

Prima di eseguire un test formale con fiamma ad ago su relè o interruttori, gli operatori devono studiare la norma GB/T 5169.5-2020 e le relative specifiche di prodotto, nonché confermare il tempo di applicazione della fiamma. Il tempo di applicazione della fiamma convenzionale per i componenti di relè e interruttori è di 30 secondi. Per alcuni componenti a basso rischio, è possibile selezionare 10 o 20 secondi, in base agli standard di prodotto. Il precondizionamento dei campioni deve essere completato: i campioni devono essere conservati per almeno 24 ore a una temperatura ambiente compresa tra 15°C e 35°C e a un'umidità relativa compresa tra il 45% e il 75%, al fine di eliminare l'interferenza dell'umidità sulle prestazioni di combustione dei materiali plastici.

Fase uno: verifica della fiamma e messa a punto del tester a fiamma ad ago. Immettere gas butano con una purezza non inferiore al 95%, posizionare il bruciatore in verticale, regolare il flusso di gas e calibrare l'altezza della fiamma a 12 mm ± 1 mm. Eseguire il test di verifica della fiamma con una termocoppia di tipo K per verificare che il tempo di riscaldamento da 100 °C a 700 °C sia di 23.5 s ± 1 s. Verificare il corretto funzionamento del modulo di temporizzazione e della funzione di registrazione della durata della combustione. Posizionare un tampone di cotone standard su una tavola di pino bianco sotto la stazione del campione come strato di base per verificare che le gocce di materiale fuso non incendino i combustibili circostanti. Dopo la verifica della fiamma, regolare il bruciatore in posizione di prova a 45° e mantenere la fiamma stabile per diversi minuti.

Fase due: fissaggio e posizionamento dei campioni di relè e interruttori. Mantenere i campioni completamente assemblati, per quanto possibile, evitando smontaggi arbitrari, al fine di simulare le reali condizioni di esercizio. Fissare saldamente i campioni al portacampioni e allineare la punta della fiamma nelle posizioni più vulnerabili all'attacco della fiamma dell'arco elettrico. Per i relè, i punti di prova sono l'involucro in prossimità dei contatti e le basi dei terminali; per gli interruttori, i punti di prova sono le parti in plastica attorno ai contatti e il lato interno dei pannelli degli interruttori. Evitare i bordi dei campioni e altre posizioni prive di un valore di riferimento pratico e mantenere la distanza standard tra la punta del bruciatore e la superficie del campione.

Fase tre: applicare la fiamma ad ago in modo direzionale. Avviare il programma di prova del tester a fiamma ad ago. Il bruciatore si sposta in avanti e porta la punta della fiamma ad ago standard a contatto con la superficie del campione, mantenendo la durata di applicazione della fiamma specificata, normalmente 30 secondi. Durante l'intero ciclo di applicazione della fiamma e il periodo di osservazione post-fiamma, gli operatori registrano lo stato di accensione, il momento dell'accensione, la durata della combustione e l'estensione della propagazione della fiamma sui campioni, e osservano se l'imbottitura di cotone sottostante si incendia a causa delle gocce di liquido infiammato provenienti dai campioni. Al termine del tempo di applicazione della fiamma, lo strumento ritrae automaticamente il bruciatore e continua a osservare i fenomeni di post-fiamma e combustione lenta dei campioni. È vietato ripetere la combustione sullo stesso punto di prova e per ogni gruppo di prova devono essere utilizzati campioni completamente nuovi.

Fase quattro: elaborazione dei dati al termine del test. Registrare accuratamente tutti i fenomeni, inclusi lo stato di accensione, la durata della combustione, la presenza di gocce fuse e l'eventuale accensione dell'imbottitura di cotone dello strato di base. Dopo aver completato tutti i test sui campioni paralleli, riassumere tutti i dati e valutare l'esito (superato/non superato) dei campioni di relè o interruttore in base alle clausole standard.

Criteri di valutazione per i risultati del test con ago e fiamma

Secondo le regole di valutazione della norma GB/T 5169.5-2020, i campioni di relè e interruttori sono considerati conformi al test della fiamma dell'ago se si verifica una delle seguenti condizioni. In primo luogo, non si verificano fenomeni di fiamma o incandescenza sui campioni durante l'intero processo di applicazione della fiamma dell'ago e l'imbottitura di cotone inferiore non prende fuoco. In secondo luogo, dopo la rimozione della fiamma dell'ago, la fiamma e l'incandescenza sui campioni si estinguono spontaneamente entro 30 secondi senza completa combustione dei componenti e l'imbottitura di cotone dello strato di base non prende fuoco a causa di gocciolamenti. Se i campioni continuano a bruciare per più di 30 secondi o se i gocciolamenti di materiale fuso incendiano l'imbottitura di cotone, il campione non supera il test, indicando un rischio di incendio in scenari di fiamma di piccola entità causati da archi di guasto per tale relè o interruttore.

In caso di esito negativo del test, le aziende devono adottare misure correttive, come l'utilizzo di tecnopolimeri con un grado di resistenza alla fiamma superiore, l'aumento dello spessore delle pareti dell'involucro e l'aggiunta di barriere strutturali per impedire la propagazione della fiamma ai componenti adiacenti. Dopo la modifica dei materiali o della struttura, è necessario eseguire un nuovo test con il tester a fiamma ad ago fino al raggiungimento dei requisiti di sicurezza antincendio previsti dalle normative.

Precauzioni pratiche per la prova con fiamma ad ago di relè e interruttori

Molte aziende utilizzano direttamente barre di materiale standard anziché componenti di relè e interruttori completamente assemblati per il test alla fiamma ad ago. Il superamento del test con barre di materiale standard non garantisce che i componenti assemblati superino il test alla fiamma ad ago. Le fessure di assemblaggio, le variazioni di spessore dei componenti e le tensioni interne possono alterare il comportamento di combustione effettivo. Come campioni di prova devono essere utilizzati componenti completamente assemblati. Il test di conferma della fiamma per il tester alla fiamma ad ago non può essere omesso. Dopo ogni sostituzione del gas o dell'ugello del bruciatore, l'altezza della fiamma e la curva di aumento della temperatura devono essere ricalibrate; in caso contrario, i risultati del test saranno invalidi e non potranno essere utilizzati per i rapporti di certificazione.

La ventilazione deve essere garantita nell'ambiente di prova del laboratorio. Sebbene lo strumento sia dotato di un armadio di prova chiuso, i dispositivi di protezione antincendio devono comunque essere predisposti per far fronte a situazioni di emergenza come la combustione violenta del campione. Funzione di controllo remoto di LISUN Il tester a fiamma ad ago ZY-3 consente agli operatori di completare l'intera procedura di prova lontano dalla camera di prova ad alta temperatura, migliorando la sicurezza del personale durante le prove. Il superamento del test a fiamma ad ago non esaurisce la valutazione completa del rischio di incendio dei componenti. Ulteriori test di sicurezza, come il test del filo incandescente e il test dell'indice di tracciamento, devono essere combinati per valutare in modo completo il livello complessivo di rischio di incendio di relè e interruttori.

Conclusione

Relè e interruttori sono componenti di base di grande volume nei sistemi elettrici, le cui prestazioni in termini di sicurezza antincendio influiscono direttamente sulla sicurezza generale degli elettrodomestici, delle apparecchiature di controllo industriale e dei sistemi di distribuzione. Il tester a fiamma ad ago può riprodurre le condizioni di lavoro reali di piccole fiamme generate dagli archi di guasto dei componenti in ambiente di laboratorio. L'apparecchiatura di prova a fiamma ad ago è un'apparecchiatura di prova di sicurezza antincendio progettata da LISUN Per i settori elettrico-elettronico, degli elettrodomestici, dell'illuminazione e delle apparecchiature informatiche. Grazie all'applicazione direzionale della fiamma sui campioni tramite un bruciatore ad ago standard, questa apparecchiatura rileva con precisione lo stato di accensione del campione, il tempo di persistenza della fiamma e le condizioni di propagazione della fiamma. Fornisce dati di prova conformi agli standard internazionali e nazionali per la ricerca e sviluppo del prodotto, il controllo qualità in uscita dalla fabbrica e la certificazione di terze parti. LISUN ZY‑3 Tester della fiamma dell'ago Soddisfa pienamente tutti i requisiti delle norme GB/T 5169.5‑2020 e IEC 60695‑11‑5:2016 e può completare in modo stabile il test di resistenza al fuoco con fiamma ad ago per componenti di relè e interruttori. Nelle fasi di ricerca e sviluppo del prodotto, selezione dei componenti e presentazione della certificazione, i produttori di componenti che utilizzano correttamente il tester di fiamma ad ago possono identificare i rischi di incendio delle parti isolanti, ottimizzare la formulazione dei materiali e la struttura del prodotto, migliorare il livello di sicurezza antincendio di relè e interruttori e garantire la sicurezza di servizio delle apparecchiature elettriche dell'utente finale.