高度なニードルフレームテスターを用いたリレーおよびスイッチの耐火性評価

抽象
リレーとスイッチは、低電圧配電、家庭用電化製品、産業用制御機器における基本的なスイッチング部品です。接点の遮断と投入時に電気アークが発生する傾向があります。回路の短絡や過負荷の故障状態では、小さな炎が発生し、周囲のプラスチック絶縁ハウジングや基材に引火して、電気火災事故につながる可能性があります。ニードルフレームテスターは、このような故障火災源をシミュレートするための重要な試験装置です。ニードルフレーム試験装置は、火災安全試験装置として設計されています。 LISUN 電気・電子機器、家電製品、照明機器、情報技術機器業界向け。機器内部の回路短絡や部品過熱によって発生する「微小炎」をシミュレートし、小炎着火シナリオにおける製品および絶縁材料の耐火性および防火性能を評価します。標準的な針状バーナーによる試験片への指向性火炎照射により、試験片の着火状態、炎の持続時間、および炎の拡散状態を正確に検出します。製品の研究開発、工場出荷品質検査、第三者認証のための国際規格および国内規格に準拠した試験データを提供し、企業が市場参入に必要な防火安全要件を満たすのに役立ちます。 LISUN 本論文では、ZY-3ニードルフレームテスターを研究対象とし、ニードルフレームテスターの試験原理と主要機器パラメータ、リレーおよびスイッチ部品の完全な試験手順、結果評価基準について説明するとともに、実地試験で遭遇する一般的な問題点を分析する。これにより、部品メーカーや第三者試験機関がリレーおよびスイッチの防火安全性検証を実施する際に役立つ実践的な参考情報を提供する。 

リレーおよびスイッチのニードルフレーム試験の背景と標準基準

リレーやスイッチの日常的な動作では、接点の頻繁な開閉によってアーク放電が発生します。接触不良、過負荷、短絡などの故障が発生すると、アークエネルギーが上昇し、局所的に微細な炎が発生します。この炎は、リレーハウジング、スイッチパネル、端子台などの非金属絶縁部品に直接作用します。部品の難燃性が不十分な場合、微細な炎が試験片に引火し、炎の連続的な伝播を引き起こし、溶融した滴が隣接するケーブルや他のアセンブリに引火して、ユニット全体の火災の危険を引き起こす可能性があります。グローワイヤ試験は主に高温の熱放射によって生じる熱応力を評価するのに対し、ニードルフレーム試験は部品内部の小さなアークによって直接引き起こされる着火シナリオに重点を置いています。これら2つの試験は互いに補完し合い、低電圧部品の火災危険性を包括的に評価します。

対応する国内規格は GB/T 5169.5-2020 であり、同等の国際規格は IEC 60695-11-5:2016 です。この規格群はハードウェア構造を規定しています。 ニードルフレームテスター炎確認試験方法、試験片の前処理、炎適用手順、および結果判定ガイドライン。スイッチおよびソケットの製品規格 GB/T 2099.1-2021 および関連する低電圧リレー仕様では、このニードルフレーム試験方法が参照されており、これは CCC、CQC、CE などの市場参入認証における重要な防火安全項目です。製品の研究開発段階でニードルフレームテスターを使用して試験を実施することにより、企業は絶縁材料の配合をスクリーニングし、リレーおよびスイッチの内部構造レイアウトを最適化し、潜在的な火災の危険性を事前に特定し、製品発売後の安全リスクを回避することができます。

ZY-3 ニードルフレームテスト

ニードルフレームテスターの主要技術パラメータ

LISUN ZY-3 ニードルフレームテスターは、GB/T 5169.5-2020 および IEC 60695-11-5:2016 のハードウェア要件に従って完全に開発されています。モジュール構造を採用し、炎温度確認、自動時間計測、燃焼状態データ記録のための機能モジュールを統合しています。バーナー角度は自由に調整可能で、炎の高さと炎温度上昇率は標準確認試験のすべての条件を満たしています。LCD タッチスクリーンとリモートコントロールの 2 つの操作モードを備えているため、試験者は燃焼室から離れることができ、高温火災安全試験における操作の安全性が向上します。この装置には、さまざまな実験室条件に対応できるよう、キャビネット付きの ZY-3 とキャビネットなしの ZY-3S の 2 つのバリエーションがあります。コア技術パラメータは表 1 に示されています。

標準要件に従い、ニードルフレームテスターは、炎の温度上昇率と炎の高さを確認するために定期的な確認試験を実施する必要があります。バーナーノズルは消耗部品です。長時間の燃焼によりノズル開口部が変化し、炎のエネルギーがずれる可能性があり、これはリレーおよびスイッチ試験片の試験結果に直接影響します。したがって、定期的な点検と交換が必要です。機械本体は、プラスチック燃焼による腐食性排ガスに耐える高温コーティング鋼構造を採用しており、実験室での長時間連続火災安全試験に適しています。

ニードルフレームテスターを使用したリレーおよびスイッチの完全なテスト手順

リレーまたはスイッチの正式な針炎試験の前に、オペレーターは GB/T 5169.5-2020 および対応する製品仕様を研究し、炎の適用時間を確認する必要があります。リレーおよびスイッチ部品の従来の炎の適用時間は 30 秒です。一部の低リスク部品については、製品規格に従って 10 秒または 20 秒を選択できます。試験片の前処理を完了する必要があります。試験片は、プラスチック材料の燃焼性能に対する湿度の影響を排除するために、周囲温度 15℃～35℃、相対湿度 45%～75% の下で 24 時間以上保管する必要があります。

ステップ 1: ニードルフレームテスターの炎の確認とデバッグ。純度 95% 以上のブタンガスを供給し、バーナーを垂直位置に設定し、ガス流量を調整して炎の高さを 12mm±1mm に校正します。K 型熱電対を使用して炎確認テストを実行し、100℃ から 700℃ までの加熱時間が 23.5秒±1秒 を満たしていることを確認します。タイミング モジュールと燃焼時間記録機能が正常に動作していることを確認します。溶融した滴が周囲の可燃物に引火しないことを確認するために、試料ステーションの下のホワイト パイン ボードに標準の綿パッドをベース レイヤーとして置きます。炎の確認後、バーナーを 45° のテスト姿勢に調整し、数分間安定した炎の状態を維持します。

ステップ2：リレーおよびスイッチ試験片の固定と位置決め。実際の使用状況をシミュレートするため、試験片は可能な限り完全に組み立てられた状態に保ち、不用意に分解しないようにしてください。試験片をサンプルホルダーにしっかりと固定し、アーク炎の攻撃に最も脆弱な位置に火炎先端を合わせます。リレーの場合、試験点は接点付近のハウジングと端子ベースです。スイッチの場合、試験点は接点周辺のプラスチック部品とスイッチパネルの内側です。試験片の端や、実用的な参考値のないその他の位置は避け、バーナー先端と試験片表面との間に標準的なクリアランスを維持してください。

ステップ 3: 針状炎を方向性をもって適用します。針状炎試験機の試験プログラムを開始します。バーナーが前進し、標準針状炎の先端を試験片表面に接触させ、指定された炎適用時間 (通常 30 秒) を維持します。炎適用サイクル全体と炎後観察期間中、オペレーターは試験片の着火状態、着火時刻、燃焼時間、炎の広がり範囲を記録し、試験片からの燃焼滴によって下の綿パッドが着火するかどうかを観察します。炎適用時間が終了すると、装置は自動的にバーナーを後退させ、試験片の残炎とくすぶり現象の観察を続けます。同じ試験点での繰り返し燃焼は禁止されており、各試験グループには新品の試験片を使用する必要があります。

ステップ4：試験完了後のデータ整理。着火状態、燃焼時間、溶融滴下の有無、基底層の綿パッドの着火の有無など、すべての現象を完全に記録します。すべての並行試験が完了したら、すべてのデータを要約し、標準条項に基づいてリレーまたはスイッチ試験片の合否を判定します。

針炎試験結果の判定基準

GB/T 5169.5-2020の判定規則によれば、リレーおよびスイッチの試験片は、以下のいずれかの条件が満たされた場合に針炎試験に合格したとみなされます。第一に、針炎適用プロセス全体を通して試験片に炎や発光現象が発生せず、底部の綿パッドが発火しないこと。第二に、針炎を除去した後、試験片の炎や発光が30秒以内に部品の完全な燃焼を起こさずに自然消火し、底部の綿パッドが滴りによって発火しないこと。試験片が30秒以上燃焼し続ける場合、または溶融した滴りが綿パッドに発火する場合は、試験片は不合格となり、リレーまたはスイッチの故障アークによる微小炎シナリオで火災リスクがあることを示します。

試験に不合格となった場合、企業は、より高い難燃性グレードのエンジニアリングプラスチックを採用する、筐体壁の厚さを増やす、隣接する部品への炎の伝播を防ぐための構造的障壁を追加するなど、是正措置を実施する必要があります。材料または構造の変更後、規格の防火安全要件を満たすまで、ニードルフレームテスターを用いて再試験を実施しなければなりません。

リレーおよびスイッチの針炎試験における実際的な注意事項

多くの企業は、ニードルフレーム試験において、完全に組み立てられたリレーおよびスイッチ部品の代わりに、標準材料棒を直接使用しています。材料棒試験の合格結果は、組み立てられた部品がニードルフレーム試験に合格することを保証するものではありません。組み立て時の隙間、部品の厚さのばらつき、内部応力によって、実際の燃焼挙動が変化する可能性があります。試験片としては、完全に組み立てられた部品を採用する必要があります。ニードルフレームテスターの炎確認試験は省略できません。ガス交換またはバーナーノズル交換のたびに、炎の高さと温度上昇曲線を再校正する必要があります。そうしないと、試験結果が無効となり、認証レポートに使用できなくなります。

実験室の試験環境では換気を確保しなければならない。装置には密閉型試験キャビネットが備え付けられているが、試料の激しい燃焼などの緊急事態に対処するため、消火設備を準備しておく必要がある。リモートコントロール機能 LISUN ZY-3ニードルフレームテスターを使用することで、オペレーターは高温のフレームチャンバーから離れた場所でテスト手順全体を完了できるため、テスト中の作業員の安全性が向上します。ニードルフレームテストに合格しただけでは、部品の火災危険性評価は完了しません。リレーやスイッチの火災危険性レベルを総合的に評価するには、グローワイヤテストやトラッキングインデックステストなどの追加の安全テストを組み合わせる必要があります。

結論

リレーとスイッチは電気システムの基本的な構成部品であり、その防火性能は家庭用電化製品、産業用制御機器、配電システムの全体的な安全性に直接影響します。ニードルフレームテスターは、実験室環境下で部品の故障アークによって発生する微小な炎の実際の動作条件を再現できます。ニードルフレーム試験装置は、防火試験装置として設計されています。 LISUN 電気・電子機器、家電製品、照明器具、情報技術機器業界向けに開発された本装置は、標準的な針状バーナーを用いて試料に方向性のある炎を照射することで、試料の着火状態、炎の持続時間、炎の広がり具合を正確に検出します。製品の研究開発、工場出荷時の品質検査、第三者認証に必要な、国内外の規格に準拠した試験データを提供します。 LISUN ZY-3 ニードルフレームテスター GB/T 5169.5-2020およびIEC 60695-11-5:2016のすべての機器要件を完全に満たし、リレーおよびスイッチ部品のニードルフレーム耐火​​試験を安定して実施できます。製品の研究開発、部品選定、認証申請の各段階において、ニードルフレームテスターを適切に活用する部品メーカーは、絶縁部品の火災危険性を特定し、材料配合と製品構造を最適化し、リレーおよびスイッチの防火安全レベルを向上させ、エンドユーザーの電気機器のサービス安全性を保証することができます。