電子設備的安全試驗??

摘要：在實踐的基礎上，參照有關安全試驗規范，歸納出電子設備安全試驗的基本原則及其試驗項目和試驗要求。

關鍵詞：電子設備；安全試驗；試驗規范

0??? 引言

??? 就電子設備的質量和可靠性而言，我們的設備在電磁兼容等方面取得了較全面、深入的進步；然而在安全試驗和設計方面差距仍較大。只有先深刻理解了關于安全試驗的標準與要求，才可能有針對性地做出設計和改進。

1??? 電子產品安規試驗的一般原則要求

??? 試驗之前應理解如下一些原則要求。

??? 1）產品安全測試前，應首先確認設備的移動性、設備對電擊的保護類型、與電源連接的方式、以及污染的等級等；

??? 2）列出所有經過認證或未經認證的安規元器件的清單，確定是否應作為設備的一個組成部分，承受規范規定的有關試驗；

??? 3）除另有說明外均為型式試驗，應在一個樣品上進行，該樣品應承受全部有關試驗；

??? 4）如果設備的設計和結構已清楚地表明某一試驗對設備不適用，則該試驗就不應進行；

??? 5）當元器件未由公認的試驗機構認證，該元器件應作為設備的一個組成部分，承受本規范規定的有關試驗；當元器件已由公認的試驗機構認證，符合與有關的國家標準或IEC元器件標準相協調的某一標準時，不承受有關的國家標準或IEC元器件標準中規定的那部分試驗；

??? 6）跨接在危險電路和安全電路間的封閉和密封的零部件、及灌封零部件，應承受相應的溫度循環試驗和潮濕處理試驗，然后再進行抗電強度試驗，檢驗其是否能提供足夠的絕緣；

??? 7）MOS器件和IGBT器件的封裝材料屬于已認證的材料，不進行耐熱、防火及抗電強度的試驗。

2??? 電子產品安全試驗項目與要求

2.1??? 溫度循環和潮濕處理試驗

??? 對跨接在危險電路和安全電路間封閉的、密封的、和灌封的零部件，應承受相應的溫度循環試驗和潮溫處理試驗，然后再進行抗電強度試驗，檢驗其是否能提供足夠的絕緣（吸濕材料的判定，必要時可通過潮濕試驗處理后進行抗電強度試驗來確定）。

??? 該試驗不做任何判定，僅用于抗電強度測試前對器件的處理。

2.2??? 介電強度試驗

??? 檢驗設備中元器件使用的絕緣材料是否具有足夠的抗電強度。在進行抗電強度試驗前須進行模擬發熱試驗，使這些元器件和部件處于充分發熱狀態。

??? 試驗期間，絕緣不應擊穿。當由于加上試驗電壓而引起的電流，以失控的方式迅速增大時（即絕緣無法限制電流），則認為已發生絕緣擊穿。電暈放電或單次瞬間閃絡不應算是絕緣擊穿。

2.3??? 機械結構試驗

2.3.1??? 機架穩定性試驗

??? 試驗分下列4項，每項單獨進行。

??? 1）當使設備相對于其正常垂直位置傾斜10°時，該設備不應翻倒；

??? 2）對落地設備，在距離地面不超過2m的最不利的高度上，沿任意方向施加大小等于設備重20％的力（但不大于250N），該落地設備不應翻倒；

??? 3）對高度≥1m，質量≥25kg的設備，在距離地面不超過2m的最不利高度上，沿任意方向對設備施加大小等于設備重量20％的力（但不大于250N），該落?設備不應翻倒；

??? 4）對落地設備，當將800N恒定向下的力，在最大力矩點處施加到任何水平工作表面上，或施加到距離地面高度不超過1m，具有明顯支點的表面上，該落地設備不應翻倒。

??? 如果各裝置設計成固定一起、且不作單獨使用的情況，則不須考慮單個裝置的穩定性。

2.3.2??? 部件恒定作用力試驗

??? 本試用來驗檢驗設備的各部件是否具有足夠的機械強度。

??? 具體方法是，用試驗探頭對操作人員接觸區內的整臺設備、或內部的零部件施加30±3N的恒定力，持續5s。

??? 對手柄、操作桿、旋鈕、液晶的屏面不進行該試驗。

2.3.3??? 外殼的恒定作用力試驗

??? 本試驗用來檢驗設備防護外殼的機械強度。

??? 試驗應使用能在直徑為30mm圓形平面上，進行接觸的適用試驗工具，對固定在設備上的防護外殼施加250±10N的恒定力，持續5s。

2.3.4??? 鋼球試驗

??? 可取樣品的完整外殼、或能代表其未加強的面積最大部分進行試驗。

??? 1）垂直沖擊力試驗??? 樣品以其正常的位置支撐好，用一個光滑的實心鋼球，使其自由落到樣品上進行試驗；

??? 2）水平沖擊力試驗??? 將該鋼球用線繩懸吊起來，并使其象鐘擺一樣，從垂直距離為1.3m處擺落下來進行試驗；如果擺落試驗不方便，則可以將樣品相對于其正常位置轉90°安裝，進行垂直沖擊試驗，模擬對垂直或傾斜表面的水平沖擊試驗，以此來代替擺落試驗；

??? 必須注意鋼球試驗不應施加到設備的液晶顯示屏和壓板玻璃上。

2.3.5??? 跌落試驗

??? 本試驗僅適用于檢驗手持式設備和直接插入式設備的機械強度。

??? 將完整試驗樣品從1m高度處，以其最不利結果的位置自由跌落到硬木表面上，樣品應可承受3次跌落沖擊。

2.3.6??? 應力消除試驗

??? 由整臺設備構成的一個樣品（或由外殼、連同任何支撐框架一起構成一個樣品），放入氣流循環的烘箱內承受高溫試驗，烘箱溫度要比溫升試驗時在外殼上測得的最高溫度高10K（但不低于70℃），試驗時間為7h，試驗后使樣品冷卻到室溫。

2.3.7??? 把手及旋鈕松動試驗

??? 如果把手、旋鈕、夾具、操縱桿松動會引起危險時，則應以可靠的方式固定，以便使在正常使用時不會松動。不應使用封口膠和類似的化合物來防止轉動；如果把手、旋鈕等是用來指示開關或類似無轉換位置的、而且它們置于錯誤位置時易引起危險時，則設計應保證不能被置于錯誤的位置上。

??? 對把手、旋鈕、夾具或操縱桿等元件，在軸向施加作用力1min，試驗抗拉脫能力；試驗中，把手、旋鈕、夾具、操縱桿應不會松動、或不能被置于錯誤的位置上。

2.4??? 耐熱和防火試驗

??? 應注意，在進行耐熱和防火試驗時可能會冒出有毒的煙霧；所以在適當的情況下，試驗可以在通風柜中進行，或者在通風良好的房間內進行，但是不能出現可能會使試驗結果無效的氣流。

2.4.1??? 防火外殼的可燃性試驗

??? 對于總質量超過18kg的移動式設備和駐立式設備按如下要求進行試驗。

??? 1）應用3個樣品進行試驗，每一個樣品由一個完整的防火防護外殼組成（或由防火防護外殼上代表壁厚最薄部分、而且要含有通風孔在內的切樣組成）。

??? 2）樣品應按其實際使用的情況進行安裝。在試驗火焰施加點以下300mm處鋪上一層未經處理的脫脂棉。試驗火焰應加在樣品的內表面，位于被判定為靠近引燃源，而有可能被引燃的部位。

??? 對防火外殼的內材料也要進行如上的可燃性試驗。

2.4.2??? 大電流起弧引燃試驗

??? 本試驗用來檢驗樣品在大電流起弧條件下的可燃性。

??? 用一對試驗電極以及可變電感性阻抗負載，與交流220～240V，0～60Hz的電源串聯進行該試驗。引燃受試樣品的飛弧平均數量對于V-0級材料不應少于15，對于其他材料不應少于30。

2.4.3??? 灼熱絲引燃試驗

??? 檢驗樣品的可燃性。試驗開始時，電路被通電以使電流通過熱絲產生0.26（1±4％）W/mm的線性功率密度，試驗將繼續到試驗樣品引燃120s止。當引燃發生或已經通過了120s時，中斷試驗并記錄試驗時間。

??? 對于繞線部分已經熔融但仍未引燃的樣品，則當樣品不再和所有熱絲緊密接觸時，試驗應中斷。

2.4.4??? 灼熱燃油試驗

??? 也是檢驗樣品的可燃性。

??? 將一個有完整防火防護外殼底部的樣品，牢固地支撐在水平位置上。在該樣品的下面約50mm處放一淺平底盤，盤上鋪上一層大約為40g/m2的漂白紗布。

??? 取一個帶有澆注嘴和長勺把的金屬小勺，在試樣上的開孔上方約100mm處，以大約1mL/s的流量，將勺中的灼熱油全部平穩地倒入該圖形開孔的中央。

??? 在這兩次試驗期間紗布不應被引燃。

2.4.5??? 材料的可燃性試驗

??? 按如下項目分別進行。

2.4.5?1V?0，V-1或V-2級材料的可燃性試驗

??? 先檢驗樣品的可燃性級別，然后選取該材料或組件的10個樣品，放至試驗火焰上，任一樣品上火焰燃燒的持續時間，對V?0級不應超過10s，對V?1級或V?2級不應超過30s。

2.4.5?2HF?1，HF?2或HBF級泡沫材料的可燃性試驗

??? 先檢驗樣品的可燃性級別，然后將一個樣品平放在鋼絲網上，樣品的一端與鋼絲網的上彎端相接觸（對組合材料的樣品，應將其泡沫塑料的一面朝上放置）。將樣品放至試驗火焰上，燈焰應移到樣品的下方停留60s，然后將燈焰移開。

??? 此后，應在另外9個樣品上重復進行本試驗。

2.4.5?3HB級材料的可燃性試驗

??? 先檢驗樣品的可燃性級別，然后先用夾子將樣品夾住，并使樣品的縱軸線成水平方向，橫軸線與水平方向成45°。將一塊平整的鋼絲網水平支撐在距樣品最低緣以下，并使樣品懸空端正好直接位于鋼絲網邊緣的正上方。

??? 再將燈焰移到樣品懸空端的規定位置停留30s，或者燒到25mm標記線為止，然后移去燈焰記錄時間。燃燒或灼熱燃燒從樣品較低緣的25mm標記線燃延至100mm標記線為止，然后計算燃燒速度。

2.4.5?45V級材料的可燃性試驗

??? 先檢驗樣品的可燃性級別，然后用安裝在環形架上的夾子，將每一根條樣從其上端夾住，而且應使試驗條樣的縱軸線成垂直方向。本生燈支撐在安裝件的斜面上，使該本生燈的燈管相對于垂直方向處于20°的位置。試驗條樣的窄邊應面對本生燈，在火焰施加點的下方300mm處鋪上一層未經處理的脫脂棉。

??? 火焰應與垂直方向成20°角施加到條樣底部兩個棱角中的一個棱角上，使藍色錐焰的頂端能接觸到試驗條樣。火焰應施加5s，然后移開火焰停燒5s。該操作應重復進行，直到每一根條樣全都燒了5次為止。

2.5??? 外形結構防觸及試驗

??? 可通過本試驗檢驗設備的防觸及性(電擊及能量危險)

??? 對外形結構的防觸及性，在目測無法判定的情況下，可利用試驗指和試驗針進行試驗判定。

2.5.1??? 用試驗指進行試驗

??? 試驗時，首先將可拆卸零部件(包括熔斷器座)卸掉，并使操作人員可觸及的門、蓋等打開，然后將試驗指插進外殼上的開孔時，不應觸及規定的危險零部件。

2.5.2??? 用試驗針進行試驗

??? 試驗時，當試驗針插到外部電氣防護外殼的開孔中時，試驗針不應觸及帶危險電壓的裸露零部件。試驗時，可拆卸的零部件，包括熔斷器座和燈應保持就位，操作人員可接觸的門和蓋罩是關閉的。

2.6??? 接地電阻測量試驗

??? 接地電阻測量試驗主要檢驗接地保護的可靠性。

??? 測量時可利用專用測量儀表，或用測量接地點的電壓和電流的方法經計算得到電阻值。

??? 應測量保護接地端子或接地接觸件與接地零部件之間的電壓降，然后根據試驗電流和該電壓降計算電阻值。電源軟線中保護接地導線的電阻值不應計入該電阻測量值內。

??? 接地端子或接地接觸件，與需要接地的零部件之間的連接電阻不應超過0.1Ω。保護接地導線不應串接開關或熔斷器。

2.7??? 電氣間隙和爬電距離的測量試驗

??? 檢驗電氣間隙和爬電距離是否滿足要求。

2.7.1??? 爬電距離測試方法

??? 沿絕緣表面測得的兩個導電零部件之間、或導電零部件與設備界面之間的最短距離。

2.7.2??? 電氣間隙測試方法

??? 兩個導電零部件之間或導電零部件與設備界面之間的最短空間距離。

2.8??? 電源軟線的拉力試驗及通流量的測試

??? 電源軟線應承受規定的穩定拉力25次，拉力沿最不利的方向施加，每次施加時間為1s。

??? 試驗期間，軟線不應受到損傷，可通過外觀檢查以及在電源軟線導體和可觸及的導電零部件之間的抗電強度試驗來檢驗，試驗電壓為3000V。

??? 試驗后，軟線的縱向位移量不應超過2mm，該軟線的連接處也不應有明顯的形變。

2.9??? 接線端子導線安裝試驗

??? 檢驗接線端子與導線連接的可靠性。

??? 從具有適當標稱截面積的軟導線的端部，剝去約8mm長的絕緣層，使該多股導線中的一根線懸空，然后將其余線束完全嵌入并夾緊在接線端子內。

??? 在不向后撕裂絕緣層的條件下，這根懸空的線應沿每一個可能的方向彎曲，但不要圍繞隔離保護物銳彎。

2.10??? 電源接口穩態輸入電流測量

??? 設備應在正常負載的條件下，以及在額定電壓或額定電壓范圍中的最低電壓的條件下，待輸入電流達到穩定時進行測量。

??? 預定直接由電網供電的設備，其電路的最小電源容差應按額定電壓的10％來進行設計。

2.11??? 溫升試驗

??? 在正常使用時，設備及其零部件不應產生過高的溫度。

??? 一般應采用熱電偶法來進行測定，而測量繞組的溫度時可采用電阻法。

??? 規定的最大溫升限值是基于設備工作時室內溫度為25℃的假設作出的。試驗期間，室內環境溫度不要求保持在某一規定值上，但須記錄。

??? 試驗應在樣品正常負載條件下進行，首先記錄試驗開始時的室內環境溫度，然后打開電源，使樣品工作在正常負載的狀態，保持狀態觀察溫度變化，當溫度達到穩定時，記錄此時零部件的溫度以及環境溫度。

2.12??? 對地漏電流測量試驗

??? 檢驗設備電源部分對地漏電流是否符合要求。

??? 對無保護接地的II類設備，應對操作人員接觸區內的導電零部件，以及對貼在可觸及的非導電零部件上、面積不超過10cm×20cm的金屬箔進行試驗。金屬箔在被試表面上應占有最大可能的面積，但不超過規定的尺寸。如果金屬箔的面積小于被試表面，則應移動金屬箔，以便能對被試表面的所有部分進行試驗，應注意避免該金屬箔影響設備的散熱。

2.13??? 異常工作和故障試驗

2.13.1??? 元器件的異常工作試驗

??? 檢驗當部分元器件工作異常時，或者誤操作后，對操作人員和維護人員的危害程度。

??? 試驗時應使設備在額定電壓或額定電壓范圍的上限電壓下工作，并在設備上或模擬電路上，一次施加一個下列規定的條件進行試驗。

??? 1）當該機電元件正常通電時，應將其機械動作鎖定在最不利的位置上；

??? 2）如果某個機電元件通常是間斷通電的，則應在驅動電路上模擬故障，使該機電元件連續通電。對出現故障時不易被操作人員察覺到的設備或機電元件，連續通電時間持續到建立起穩定狀態或引起其他后果為止，對其他設備或機電元件，持續5min或引起其他后果為止。

2.13.2??? 元器件故障試驗

??? 本試驗適用于除電動機、變壓器和機電元件外的元器件和電路。

??? 首先通過檢查設備、電路圖和元器件規范，以此來確定出可以合理預計到會發生的那些故障條件。

??? 如果設備有多個插座連有同一個內部電路，則只須對一個樣品插座進行試驗。與電源輸入有關的一次電路的元器件（如電源線、設備耦合器、EMC濾波元件、開關等），它們互連一個故障條件。

2.14??? 安全電壓試驗（ELV）

??? 小于42.4V的交流電壓或是小于60V的直流電壓叫安全電壓；安全電壓電路僅指在正常工作條件下，在導體與導體之間或任一導體與地之間的交流峰值不超過42.4V或直流值不超過60V的二次電路，一般僅靠基本絕緣而沒有接地，所以不允許操作人員觸摸。

2.15??? SELV可信性試驗

??? 對于SELV（即安全特低電壓電路），應進行下面的破壞性試驗：

??? 1）在正常工作條件下，模擬基本絕緣擊穿或單一元器件損壞，測試SELV電路的電壓；

??? 2）在一個或幾個互連的SELV電路內，在正常工作條件下，測量其任何兩個可觸及的電路零部件之間的電壓或與保護接地端子之間的電壓；

??? 3）模擬單一基本絕緣失效、單一附加絕緣失效或某一個元器件失效時，用示波器測量SELV電路可觸及的零部件上的電壓。

2.16??? 標牌耐久性試驗

??? 可利用本試驗對標牌的耐久性進行檢驗。

??? 首先，用一塊蘸有水的棉布用手擦拭15s，然后，再用一塊蘸有汽油的棉布用手擦拭15s，試驗完成后標記仍應清析，標記銘牌應不可能輕易被揭掉，而且不應該出現卷邊。

2.17??? 安全標志的檢查

??? 通過目測觀察，標識的原則要求是：

??? 1）設備上必須有能保持長久、清晰易辨的標志或標牌，應給出安全使用設備所必需的主要特征，如額定參數、接線方式、接地標記、危險標記等；

??? 2）由于設備本身的條件所限，不能在其上標出時，必須以其他方式清楚、可靠和有效地將應注意的事項告訴使用人員（例如用操作說明書或安裝說明書的形式），在此情況下，這種文件應視為設備的組成部分；

??? 3）設備上應該清楚地標出制造公司、牌號或商標，如不好實現，則可印在包裝箱上；

??? 4）附上指示燈和按鈕等顏色，在運用中所表示的含義。

3??? 結語

??? “神州五號”的順利返回，標志著我國科技跨上一個新的臺階，但是，同時還應清醒地認識到仍存在的許多不足；本文較全面、詳盡地總結了電子設備進行安全試驗時的條件和要求，希望能有利于我們電子設備的安全性工作的開展和提高。