Pesquisa sobre a aplicação do aparelho de teste de chama por agulha na avaliação da segurança contra incêndio de produtos elétricos e eletrônicos.

Abstrato:

Durante o funcionamento de equipamentos elétricos e eletrônicos, falhas como curto-circuito e superaquecimento de componentes devido ao envelhecimento podem facilmente gerar pequenas chamas, que podem inflamar plásticos isolantes e materiais da carcaça, tornando-se uma das principais causas de incêndios elétricos. O aparelho de teste de chama por agulha avalia o desempenho de resistência à chama de componentes e materiais isolantes, simulando pequenas chamas induzidas por essas falhas internas. Ele serve como um equipamento de teste essencial para a certificação de segurança de produtos elétricos e eletrônicos. LISUN Este artigo, que tem como objeto de pesquisa o testador de chama por agulha ZY-3, apresenta o princípio de funcionamento, as características estruturais, os principais parâmetros técnicos, os procedimentos de teste, os critérios de avaliação e os cenários de aplicação prática do aparelho de teste de chama por agulha. O artigo fornece referências técnicas para testes de segurança contra incêndio de produtos eletrônicos, pesquisa e desenvolvimento de materiais retardantes de chama, bem como para o acesso do produto ao mercado.

Introdução

Um grande número de incêndios elétricos tem origem na ignição de equipamentos internos. Diferentemente das chamas externas, muitas fontes de incêndio são apenas pequenas chamas formadas por curto-circuito ou superaquecimento de componentes eletrônicos. Essas chamas apresentam pequeno volume e energia concentrada. Elas tendem a inflamar isoladores plásticos adjacentes, substratos de placas de circuito impresso e revestimentos de chicotes elétricos, propagando-se ainda mais e causando incêndios graves. Os testes de combustão convencionais são projetados principalmente para cenários de chama aberta em grande escala e não conseguem reproduzir as condições reais de funcionamento de microfocos de incêndio dentro dos equipamentos. aparelho de teste de chama de agulha É um dispositivo de teste especialmente desenvolvido para essas condições de trabalho. Está em conformidade com a norma chinesa GB/T 5169.5-2020 e com a norma internacional IEC 60695-11-5:2016. É utilizado para simular pequenas chamas geradas por falhas internas em equipamentos e avaliar a resistência à chama de materiais e componentes de máquinas inteiras sob condições de ignição de pequenas chamas, bem como o risco de propagação da chama. É amplamente adotado em eletrodomésticos, equipamentos de tecnologia da informação, produtos de iluminação, eletrônica automotiva, laboratórios de testes terceirizados e institutos de pesquisa. Como um aparelho de teste de chama por agulha comercial consolidado, LISUN O testador de chama por agulha ZY-3 atende rigorosamente aos requisitos das normas, proporcionando controle preciso da chama, temporização automática e registro de dados. Ele pode ser utilizado em testes de P&D, inspeções de fábrica e testes de certificação. 

1. Princípio de funcionamento do aparelho de teste de chama por agulha

O componente principal do aparelho de teste de chama por agulha é um queimador padrão em forma de agulha, alimentado por gás butano com pureza ≥95%, que gera uma chama de teste padrão com altura de 12 mm ± 1 mm. A chama é aplicada à superfície da amostra em um ângulo inclinado de 45° para simular o impacto de pequenas chamas causadas por curto-circuito e superaquecimento de componentes. Durante o teste, são registrados o tempo de aplicação, o tempo de persistência da chama e o tempo de incandescência da amostra após a remoção da chama. Simultaneamente, são feitas observações para verificar se os respingos de material fundido inflamam o papel de seda e a madeira de pinho subjacentes. Seu objetivo principal não é medir o desempenho do material sob exposição a fogo em grande escala, mas sim investigar se os materiais circundantes serão inflamados quando focos de incêndio localizados ocorrerem dentro do equipamento, se a combustão pode se autoextinguir após a ignição e se os respingos em chamas causarão a propagação do fogo. Com base nessas observações, o nível de segurança contra incêndio dos produtos pode ser avaliado.

Um aparelho completo para teste de chama de agulha consiste em uma câmara de teste fechada, um queimador em forma de agulha, um sistema de controle do fluxo de gás, um conjunto de verificação de temperatura por termopar, um módulo de aquisição de tempo e uma unidade de interação homem-máquina. O queimador permite ajuste de ângulo: posição vertical para calibração e posição inclinada a 45° para testes formais. O termopar verifica a potência térmica da chama. A norma exige que a chama suba de 100 °C ± 2 °C para 700 °C ± 3 °C em 23.5 s ± 1 s. Isso garante uma potência térmica consistente para cada teste e assegura resultados repetíveis e comparáveis ​​entre diferentes lotes e laboratórios.

ZY-3 Teste de chama da agulha

2 Parâmetros-chave de LISUN Aparelho de teste de chama por agulha ZY-3

LISUN O aparelho de teste de chama por agulha ZY-3 possui duas versões: ZY-3 com câmara fechada e ZY-3S sem câmara. O modelo com câmara fechada isola a interferência do ar externo e estabiliza o ambiente de teste, sendo adequado para testes laboratoriais padrão. A versão sem câmara apresenta dimensões compactas e é ideal para triagem rápida em linhas de produção. Os principais parâmetros técnicos são apresentados na Tabela 1.

Tabela 1. Principais parâmetros técnicos dos aparelhos de teste de chama por agulha ZY-3 e ZY-3S.

Conforme demonstrado na Tabela 1, ambas as versões compartilham os mesmos indicadores de combustão, temporização e temperatura. As diferenças residem na configuração da câmara e no peso total. Os usuários podem selecionar os modelos de acordo com os ambientes de teste e cenários de aplicação. Toda a unidade adota uma estrutura de aço revestida a alta temperatura, com alta resistência à temperatura e à corrosão, para testes repetidos de alta temperatura a longo prazo. Ela suporta a aplicação de chama contínua simples ou múltipla para atender aos requisitos especiais de teste de combustão contínua da norma IEC 62368-1.

3 Procedimentos de Teste Padrão e Avaliação de Resultados para Aparelhos de Teste de Chama por Agulha

3.1 Procedimentos de teste

1. Pré-tratamento e fixação da amostra: Fixe a amostra no dispositivo de fixação e selecione a posição com maior probabilidade de ser exposta às chamas de falha dentro do produto como o ponto de aplicação da chama.
2. Calibração do equipamento: Acenda o queimador e ajuste a altura da chama para 12 mm ± 1 mm. Verifique a taxa de aumento da temperatura da chama com um bloco de cobre e um termopar para confirmar a conformidade com as especificações padrão.
3. Defina os parâmetros de teste. O tempo padrão recomendado para aplicação da chama é geralmente de 30 segundos. Gire o queimador para a posição de 45° e aproxime a ponta da chama da amostra.
4. Após o término do tempo predefinido de aplicação da chama, o queimador se retrai automaticamente. O aparelho de teste de chama com agulha começa a registrar automaticamente o tempo de pós-chama e a duração da incandescência.
5. Observe o comportamento da combustão da amostra durante todo o teste, monitore os gotejamentos de material fundido e verifique se o papel de seda subjacente e a placa de pinho branco são inflamados ou carbonizados.
6. Encerre o teste após a extinção completa da amostra, sem qualquer sinal de luminescência. Exporte os dados do teste e documente os fenômenos observados.

3.2 Critérios de Aprovação/Reprovação

De acordo com a norma GB/T 5169.5‑2020, uma amostra é aprovada no teste de chama com agulha se uma das seguintes condições for atendida:
(1) Não ocorre ignição ou brilho na amostra sob exposição à chama; o papel de seda subjacente não se inflama e a placa de pinho branco não apresenta carbonização.
(2) Após a remoção da chama, a duração total da chama e do brilho na amostra é inferior a 30 s e os pingos não inflamam nem carbonizam o substrato.

A combustão prolongada da amostra ou a ignição do revestimento subjacente por gotejamento de material fundido indica riscos de propagação de incêndio em condições de falha por chamas internas diminutas. É necessário redesenhar o produto, incluindo modificações estruturais ou a adoção de materiais isolantes com maior grau de retardamento de chama.

4 Cenários de Aplicação do Aparelho de Teste de Chama por Agulha

O aparelho de teste de chama por agulha é amplamente utilizado nas indústrias de eletrônica elétrica, tecnologia da informação, iluminação, eletrônica automotiva e pesquisa e desenvolvimento de materiais.

Em primeiro lugar, na indústria de eletrodomésticos: as bases isolantes de relés, contatores e disjuntores, os painéis plásticos de interruptores e tomadas, e as camadas de isolamento de cabos necessitam de um aparelho de teste de chama por agulha para simular microchamas causadas por arco elétrico de contato e falhas de sobrecarga. Isso verifica o desempenho anti-ignição das peças isolantes para atender aos requisitos de segurança, como a norma GB/T 2099.1, e garantir a segurança elétrica em baixa tensão.

Em segundo lugar, para equipamentos de tecnologia da informação e áudio-vídeo: roteadores, impressoras, adaptadores de energia, carcaças de carregadores e componentes isolantes que envolvem os módulos de alimentação são testados quanto aos riscos de incêndio induzidos por curto-circuito e superaquecimento do chip. Em conformidade com as normas GB/T 4943.1-2022 e IEC 62368-1:2023, o teste de chama com agulha constitui um importante item de certificação para eletrônicos de consumo.

Terceiro, na indústria de iluminação: as peças internas de plástico das caixas de drivers de LED, soquetes de lâmpadas, reatores e projetores externos são testadas quanto à resistência à chama contra microchamas provenientes de componentes internos defeituosos, em conformidade com GB 7000.1-2015.

Em quarto lugar, a eletrónica automóvel e os veículos de novas energias: as peças interiores de controlo central montadas no veículo, o isolamento do chicote elétrico, os isoladores das pilhas de carregamento e as caixas do BMS são testados para simular microchamas causadas por sobrecarga de carregamento e falhas no circuito, de forma a avaliar o desempenho de segurança contra incêndios dos componentes automóveis de acordo com as normas ISO 6722-1 e GB/T 2408-2021.

Quinto, pesquisa e testes de materiais: plásticos de engenharia modificados, como ABS, PC, PA, placas de epóxi-fibra de vidro e filmes de poliimida, são testados com um aparelho de teste de chama por agulha para obter dados de ignição e pós-chama. Os dados apoiam o desenvolvimento de fórmulas retardantes de chama e a avaliação da qualidade do material, fornecendo uma base de teste quantitativa para a iteração de novos materiais.

Conclusão 5

O aparelho de teste de chama de agulha É um instrumento de teste fundamental para reproduzir cenários de microchamas causados ​​por curto-circuito e superaquecimento de componentes dentro de equipamentos eletrônicos. Ele supre a limitação dos testes de combustão com grandes chamas, que não conseguem simular microfontes de incêndio dentro dos equipamentos. Os resultados dos testes refletem diretamente o desempenho de segurança contra incêndio dos componentes e materiais isolantes em condições reais de falha. LISUN O aparelho de teste de chama por agulha ZY-3 está em total conformidade com as normas nacionais GB/T 5169.5-2020 e internacionais IEC 60695-11-5:2016. A temperatura, a altura e a precisão do tempo de ignição da chama são rigorosamente controladas. Equipado com modos de operação duplos, por tela sensível ao toque e controle remoto, ele equilibra a precisão dos testes e a segurança operacional, atendendo às diversas demandas de departamentos de controle de qualidade de empresas, laboratórios terceirizados e instituições de pesquisa.

A segurança elétrica é um requisito obrigatório para o acesso de um produto ao mercado. As empresas devem utilizar plenamente o aparelho de teste de chama por agulha para realizar esses testes na fase de P&D do produto, identificar antecipadamente os riscos de incêndio nos componentes, otimizar a seleção de materiais e o projeto estrutural, reduzir os riscos de incêndio elétrico desde a sua origem e garantir a segurança do produto.