Перегревается и деформируется ли розетка в вашем доме? Является ли тепло от вашего адаптера питания скрытой опасностью? Могут ли промышленные шкафы управления выдерживать экстремально высокие температуры? На все эти критические вопросы электробезопасности отвечает «Невидимый инспектор» — испытание давлением шарика.

Испытание давлением шарика кажется простым в эксплуатации, но напрямую связано с тем, выйдет ли из строя изоляция электрооборудования из-за высоких температур при длительном использовании, что может привести к поражению электрическим током, короткому замыканию или даже пожару. Независимо от того, являются ли это бытовые розетки, адаптеры питания или корпуса промышленного контрольного оборудования, все они должны пройти испытание давлением шарика для обеспечения безопасности при номинальной рабочей температуре и в непредвиденных условиях высоких температур.

Испытание давлением шарика — это метод испытаний, который имитирует сопротивление изоляционных компонентов электрооборудования при «механическом давлении + высокотемпературной среде».

Его основной принцип заключается в следующем: Используйте стальной «индентор в виде шарика» с заданным весом (20 Н) и заданным диаметром (5 мм), чтобы надавить на поверхность испытуемого изоляционного материала. В то же время повысьте температуру испытательной среды до «номинальной температуры теплостойкости» материала (или максимальной ожидаемой температуры оборудования во время нормальной работы) и поддерживайте ее в течение определенного периода (обычно 1 час). После испытания охладите до комнатной температуры. Оцените, соответствует ли материал требованиям безопасности, измерив «диаметр отпечатка», оставленного на поверхности изоляционного материала. Если диаметр отпечатка не превышает 2 мм, теплостойкость материала считается удовлетворительной; в противном случае он считается неудовлетворительным.

С точки зрения безопасности, испытание давлением шарика имеет две основные функции:

• Предотвращение «термической деформации» изоляционных материалов: Когда электрооборудование работает, внутренние компоненты (например, трансформаторы, резисторы, микросхемы) выделяют тепло, что повышает температуру изоляционных компонентов (например, корпусов, оболочек клемм). Если изоляционный материал имеет плохую термостойкость, он может подвергнуться сильной деформации, даже трещинам или разрушению, под совместным воздействием температуры, собственного веса и внешнего давления (например, силы фиксации во время установки). Это приведет к дальнейшему обнажению внутренних токоведущих компонентов и создаст риск поражения человека электрическим током.
• Избежание «пожарной опасности, вызванной термическим старением»: Изоляционные материалы низкого качества ускоряют старение и размягчаются при высоких температурах. Они не только теряют свою функцию изоляционной защиты, но и могут разлагаться с образованием легковоспламеняющихся веществ при высоких температурах. При контакте с внутренними высокотемпературными компонентами или электрическими искрами они могут легко вызвать пожары. Испытание давлением шарика имитирует экстремальные рабочие условия, чтобы заранее отсеять материалы с недостаточной термостойкостью и устранить такие опасности с самого источника.

Испытание давлением шарика, казалось бы, имеет простые шаги, но контроль параметров каждого звена напрямую влияет на точность результатов. Оно должно проводиться в строгом соответствии со стандартным процессом, который состоит из 5 этапов:

1. Подготовка образца: Обеспечение репрезентативности и целостности
   Вырежьте «представительные образцы изоляционных компонентов» из испытываемого изделия. Размер образца должен соответствовать требованиям испытания (обычно толщина не менее 3 мм и площадь поверхности, достаточная для размещения отпечатка индентора в виде шарика). Поверхность образца должна быть чистой, без царапин и масляных пятен, чтобы избежать влияния примесей на точность измерения отпечатка.
2. Настройка условий испытания: Точный контроль «температуры, давления, времени»
   Установите температуру нагревательной камеры в соответствии с требованиями стандарта на изделие. Подсоедините стальной шариковый индентор диаметром 5 мм к грузу 20 Н и убедитесь, что шариковый индентор прижимается вертикально к поверхности образца с равномерным и стабильным давлением. Когда температура нагревательной камеры стабилизируется на заданном значении, запустите таймер и поддерживайте его в течение 1 часа.
3. Поддержание постоянной температуры: Имитация длительных высокотемпературных рабочих условий
   Во время испытания контролируйте температуру нагревательной камеры в режиме реального времени, чтобы убедиться, что колебания температуры не превышают ±2℃, тем самым избегая отклонений результатов испытаний, вызванных нестабильной температурой. В то же время убедитесь, что шариковый индентор остается в тесном контакте с поверхностью образца без смещения. Если образец подвергается сильной деформации заранее при высокой температуре, запишите деформацию в качестве основы для последующего суждения.
4. Охлаждение и измерение отпечатка: Ключевое «звено оценки результатов»
   После окончания времени испытания немедленно выньте образец из нагревательной камеры и дайте ему остыть естественным путем до 23℃±2℃ при комнатной температуре (не используйте холодную воду или другие методы для быстрого охлаждения, чтобы избежать усадки материала, влияющей на размер отпечатка). Используйте измерительный инструмент с точностью не менее 0,01 мм (например, микроскоп или штангенциркуль) для измерения «максимального диаметра» отпечатка на поверхности образца. Обратите внимание, что отпечаток может быть круглым или эллиптическим, поэтому пользователю необходимо измерить диаметр самой длинной части. Сравните со стандартными требованиями: Если диаметр отпечатка ≤2 мм, образец оценивается как «соответствующий»; если диаметр ＞2 мм, он оценивается как «несоответствующий», что указывает на то, что термостойкость материала не соответствует требованиям применения.

Как «основное, но решающее» испытание электробезопасности, испытание давлением шарика, кажется, измеряет только небольшой отпечаток, но оно несет важную ответственность за защиту жизни и имущества пользователей. Для производителей строгое проведение испытания давлением шарика и выбор изоляционных материалов, соответствующих требованиям, является обязательным условием для выпуска продукции в соответствии с нормативными требованиями. Для потребителей понимание значения испытания давлением шарика и обращение внимания на то, прошли ли электрические изделия соответствующие сертификаты безопасности (что подразумевает соответствие испытанию давлением шарика) при покупке, является важным способом избежать рисков для безопасности.

По мере того, как электрооборудование развивается в направлении «миниатюризации и высокой мощности», плотность внутренних компонентов становится выше, а тепловыделение увеличивается. Это предъявляет более высокие требования к термостойкости изоляционных материалов. Это означает, что важность испытания давлением шарика станет более заметной. Только придерживаясь принципа «не снижать стандарты испытаний и не упрощать процедуры испытаний» можно обеспечить каждое электрическое изделие надежными гарантиями безопасности изоляции.