Avaliação da resistência ao fogo de relés e interruptores usando um testador de chama de agulha avançado.

Sumário
Relés e interruptores são componentes básicos de comutação em sistemas de distribuição de baixa tensão, eletrodomésticos e equipamentos de controle industrial. Arcos elétricos tendem a ser gerados durante a abertura e o fechamento dos contatos. Em condições de curto-circuito e sobrecarga, pequenas chamas podem surgir e inflamar as carcaças isolantes de plástico e os materiais de base circundantes, resultando em incêndios elétricos. O testador de chama por agulha é um importante instrumento de teste para simular essas fontes de incêndio. O aparelho de teste de chama por agulha é um equipamento de teste de segurança contra incêndio projetado por LISUN Para as indústrias de equipamentos elétricos-eletrônicos, eletrodomésticos, iluminação e tecnologia da informação. Simula "pequenas chamas" causadas por curtos-circuitos e superaquecimento de componentes internos, avaliando a resistência e a segurança contra incêndio de produtos e materiais isolantes em cenários de ignição por pequenas chamas. Com a aplicação de chama direcional em amostras por meio de um queimador padrão em formato de agulha, este equipamento detecta com precisão o estado de ignição da amostra, o tempo de persistência da chama e a condição de propagação da chama. Fornece dados de teste em conformidade com as normas internacionais e nacionais para P&D de produtos, inspeção de qualidade de saída da fábrica e certificação de terceiros, auxiliando as empresas a atenderem aos requisitos de segurança contra incêndio para acesso ao mercado. LISUN Este artigo, que tem como objeto de pesquisa o testador de chama por agulha ZY-3, descreve o princípio de teste e os principais parâmetros do equipamento, o procedimento completo de teste para componentes de relés e interruptores, os critérios de avaliação de resultados e analisa os problemas comuns encontrados em testes práticos. Oferece referências práticas para fabricantes de componentes e laboratórios de testes terceirizados para a realização de verificações de segurança contra incêndio em relés e interruptores. 

Contexto e base padrão para o teste de chama por agulha em relés e interruptores

Na operação diária de relés e interruptores, a descarga de arco elétrico surge devido ao frequente fechamento e abertura dos contatos. Quando ocorrem falhas de mau contato, sobrecarga ou curto-circuito, a energia do arco aumenta e produz pequenas chamas localizadas, que atuam diretamente em partes isolantes não metálicas, como carcaças de relés, painéis de interruptores e bases de terminais. Se os componentes não possuírem capacidade retardante de chamas suficiente, essas pequenas chamas podem inflamar as peças, desencadear a propagação contínua das chamas e o gotejamento de material fundido pode inflamar cabos adjacentes e outros conjuntos, causando riscos de incêndio em toda a unidade. O teste com fio incandescente avalia principalmente o estresse térmico causado pela radiação térmica de alta temperatura, enquanto o teste com chama de agulha concentra-se mais nos cenários de ignição induzidos diretamente por pequenos arcos elétricos dentro dos componentes. Esses dois testes se complementam para realizar uma avaliação completa do risco de incêndio em componentes de baixa tensão.

A norma nacional correspondente é a GB/T 5169.5‑2020 e a norma internacional equivalente é a IEC 60695‑11‑5:2016. Este conjunto de normas especifica a construção de hardware de Testador de chama de agulhaO método de teste de chama por agulha é um método de teste confirmatório, que inclui o pré-condicionamento da amostra, o procedimento de aplicação da chama e as diretrizes para avaliação dos resultados. As normas de produto para interruptores e tomadas GB/T 2099.1-2021 e as especificações relevantes para relés de baixa tensão fazem referência a este método de teste de chama por agulha, que é um item crítico de segurança contra incêndio para as certificações CCC, CQC, CE e outras certificações de acesso ao mercado. Ao realizar testes com o Testador de Chama por Agulha durante a fase de P&D do produto, as empresas podem selecionar a formulação de materiais isolantes, otimizar o layout estrutural interno de relés e interruptores, identificar potenciais riscos de incêndio com antecedência e evitar riscos de segurança após o lançamento do produto.

ZY-3 Teste de chama da agulha

Parâmetros técnicos principais do testador de chama de agulha

LISUN O testador de chama de agulha ZY-3 foi totalmente desenvolvido de acordo com os requisitos de hardware das normas GB/T 5169.5-2020 e IEC 60695-11-5:2016. Adotando uma estrutura modular, a unidade integra módulos funcionais para confirmação da temperatura da chama, temporização automática e registro de dados do estado de combustão. O ângulo do queimador é livremente ajustável; a altura da chama e a taxa de aumento da temperatura da chama atendem a todas as condições do teste confirmatório padrão. Equipado com modos de operação duplos, incluindo tela sensível ao toque LCD e controle remoto, permite que os operadores se mantenham afastados da câmara de combustão e melhorem a segurança operacional em testes de segurança contra incêndio em altas temperaturas. Este instrumento possui duas variantes: ZY-3 com gabinete e ZY-3S sem gabinete, para se adaptar a diferentes condições de laboratório. Os principais parâmetros técnicos são mostrados na Tabela 1.

De acordo com os requisitos padrão, o Testador de Chama por Agulha deve realizar testes confirmatórios periódicos para verificar a taxa de aumento da temperatura da chama e a altura da chama. O bocal do queimador é um componente consumível. A combustão prolongada pode alterar a abertura do bocal e causar desvios na energia da chama, o que afetará diretamente os resultados dos testes de relés e interruptores. Portanto, a inspeção e a substituição regulares são necessárias. O corpo da máquina adota uma estrutura de aço revestida para alta temperatura, resistente aos gases de combustão corrosivos provenientes da queima de plástico, sendo adequado para testes de segurança contra incêndio contínuos e de longa duração em laboratórios.

Procedimento completo de teste para relés e interruptores usando testador de chama de agulha

Antes do teste formal de chama com agulha para relés ou interruptores, os operadores devem estudar a norma GB/T 5169.5-2020 e as especificações correspondentes do produto, além de confirmar o tempo de aplicação da chama. O tempo convencional de aplicação da chama para componentes de relés e interruptores é de 30 segundos. Para alguns componentes de baixo risco, podem ser selecionados 10 ou 20 segundos, de acordo com as normas do produto. O pré-condicionamento da amostra deve ser concluído: as amostras devem ser armazenadas por no mínimo 24 horas em temperatura ambiente de 15 °C a 35 °C e umidade relativa de 45% a 75% para eliminar a interferência da umidade no desempenho da combustão de materiais plásticos.

Etapa um: confirmação e ajuste da chama do testador de chama de agulha. Alimente o queimador com gás butano com pureza não inferior a 95%, posicione o queimador na vertical, ajuste o fluxo de gás e calibre a altura da chama para 12 mm ± 1 mm. Execute o teste de confirmação da chama com um termopar tipo K para verificar se o tempo de aquecimento de 100 °C a 700 °C é de 23.5 s ± 1 s. Confirme o funcionamento normal do módulo de temporização e da função de registro da duração da queima. Coloque um pedaço de algodão padrão sobre uma placa de pinho branco abaixo da estação de amostra como camada de base para verificar se as gotas de material fundido inflamam os materiais combustíveis ao redor. Após a confirmação da chama, ajuste o queimador para uma posição de teste de 45° e mantenha a chama estável por alguns minutos.

Etapa dois: fixação e posicionamento das amostras de relés e interruptores. Mantenha as amostras totalmente montadas, na medida do possível, sem desmontá-las arbitrariamente, para simular as condições reais de serviço. Fixe firmemente as amostras no suporte e alinhe a ponta da chama nas posições mais vulneráveis ​​ao ataque do arco voltaico. Para relés, os pontos de teste são a carcaça próxima aos contatos e as bases dos terminais; para interruptores, os pontos de teste são as partes plásticas ao redor dos contatos e a parte interna dos painéis dos interruptores. Evite as bordas das amostras e outras posições sem valor de referência prático e mantenha a folga padrão entre a ponta do queimador e a superfície da amostra.

Etapa três: aplique a chama da agulha direcionalmente. Inicie o programa de teste do Testador de Chama de Agulha. O queimador avança e coloca a ponta da chama de agulha padrão em contato com a superfície da amostra, mantendo a duração de aplicação da chama especificada, normalmente 30 segundos. Durante todo o ciclo de aplicação da chama e o período de observação pós-chama, os operadores registram o status de ignição, o momento da ignição, a duração da queima e o alcance da chama nas amostras, e observam se o algodão subjacente é inflamado pelas gotas em chamas provenientes das amostras. Ao término do tempo de aplicação da chama, o instrumento retrai automaticamente o queimador e continua observando os fenômenos de pós-chama e combustão lenta nas amostras. A queima repetida no mesmo ponto de teste é proibida e novas amostras devem ser utilizadas para cada grupo de teste.

Etapa quatro: classificação dos dados após a conclusão do teste. Registre completamente todos os fenômenos, incluindo o estado de ignição, a duração da queima, a presença de gotejamento fundido e se a camada de algodão da base foi inflamada. Após concluir todos os testes de amostras paralelas, resuma todos os dados e avalie o status de aprovação/reprovação das amostras de relé ou interruptor em relação às cláusulas padrão.

Critérios de avaliação dos resultados do teste de chama com agulha

De acordo com as regras de avaliação da norma GB/T 5169.5-2020, considera-se que os corpos de prova de relés e interruptores passam no teste de chama por agulha se uma das seguintes condições for satisfeita: Primeiro, não ocorre chama ou incandescência nos corpos de prova durante todo o processo de aplicação da chama por agulha e o algodão de base não se inflama. Segundo, após a remoção da chama por agulha, a chama e a incandescência nos corpos de prova se extinguem espontaneamente em 30 segundos, sem que os componentes sejam completamente queimados, e o algodão de base não se inflama por gotejamento. Se os corpos de prova continuarem queimando por mais de 30 segundos ou se o gotejamento de material fundido inflamar o algodão de base, o corpo de prova falha no teste, indicando risco de incêndio em cenários de chamas minúsculas causadas por arcos elétricos de falha para esse relé ou interruptor.

Em caso de reprovação no teste, as empresas devem implementar medidas corretivas, como a adoção de plásticos de engenharia com maior grau de retardamento de chama, o aumento da espessura das paredes da estrutura e a adição de barreiras estruturais para impedir a propagação de chamas para componentes adjacentes. Após a modificação do material ou da estrutura, um novo teste deve ser realizado com o testador de chama por agulha até que os requisitos de segurança contra incêndio das normas sejam atendidos.

Precauções práticas para o teste de chama com agulha em relés e interruptores

Muitas empresas utilizam barras de material padrão diretamente, em vez de componentes de relés e interruptores totalmente montados, para o teste de chama de agulha. A aprovação no teste com a barra de material não garante que os componentes montados passarão no teste de chama de agulha. Folgas na montagem, variações na espessura dos componentes e tensões internas podem alterar o comportamento real da combustão. Componentes totalmente montados devem ser utilizados como corpos de prova. O teste confirmatório de chama para o testador de chama de agulha é imprescindível. Após cada troca de gás ou de bico do queimador, a altura da chama e a curva de aumento de temperatura devem ser recalibradas; caso contrário, os resultados do teste serão inválidos e não poderão ser utilizados para relatórios de certificação.

A ventilação deve ser garantida no ambiente de teste laboratorial. Embora o instrumento esteja equipado com uma cabine de teste fechada, dispositivos de proteção contra incêndio devem estar disponíveis para lidar com situações de emergência, como combustão violenta da amostra. Função de controle remoto de LISUN O testador de chama por agulha ZY-3 permite que os operadores concluam todo o procedimento de teste longe da câmara de chama de alta temperatura, melhorando a segurança do pessoal durante o teste. A aprovação no teste de chama por agulha não completa a avaliação do risco de incêndio dos componentes. Testes de segurança adicionais, como o teste de fio incandescente e o teste de índice de trilhamento, devem ser combinados para avaliar de forma abrangente o nível geral de risco de incêndio de relés e interruptores.

Conclusão

Relés e interruptores são componentes básicos de grande volume em sistemas elétricos, cujo desempenho em segurança contra incêndio afeta diretamente a segurança geral de eletrodomésticos, equipamentos de controle industrial e sistemas de distribuição. O Testador de Chama por Agulha pode reproduzir as condições reais de funcionamento de pequenas chamas geradas por arcos elétricos de falha em componentes, em ambiente de laboratório. O aparelho de teste de chama por agulha é um equipamento de teste de segurança contra incêndio projetado por LISUN Para as indústrias de equipamentos elétricos-eletrônicos, eletrodomésticos, iluminação e tecnologia da informação. Com a aplicação de chama direcional em amostras por meio de um queimador padrão em formato de agulha, este equipamento detecta com precisão o estado de ignição da amostra, o tempo de persistência da chama e a condição de propagação da chama. Ele fornece dados de teste em conformidade com as normas internacionais e nacionais para P&D de produtos, inspeção de qualidade de saída da fábrica e certificação de terceiros. LISUN ZY‑3 Testador de chama de agulha O equipamento atende plenamente a todos os requisitos das normas GB/T 5169.5-2020 e IEC 60695-11-5:2016 e realiza com estabilidade o teste de resistência ao fogo por chama de agulha em componentes de relés e interruptores. Nas fases de P&D de produtos, seleção de componentes e submissão de certificação, os fabricantes que utilizam corretamente o Testador de Chama de Agulha podem identificar riscos de incêndio em partes isolantes, otimizar a formulação de materiais e a estrutura do produto, melhorar o nível de segurança contra incêndio de relés e interruptores e garantir a segurança operacional dos equipamentos elétricos do usuário final.