تست‌های مکانیکی و حرارتی کلید مینیاتوری

تنش‌های مکانیکی

آزمون مقاومت در برابر تنش‌های الکتریکی در بند 9.13 استاندارد IEC60898-1:2019 ویرایش 2.1 آورده شده است. این آزمون‌ها برای ادوات قفل کننده یا Latching Means طراحی شده و مربوط به بخش‌های نصب بریکر نیستند. بریکر توسط دستگاه نمایش داده شده در تصویر زیر تست خواهد شد.

پایه چوبی A روی بلوک بتنی قرار گرفته و صفحه‌ی چوبی B از طریق لولا به آن متصل شده است. صفحه‌ی چوبی C قابلیت نصب به دو شکل عمودی با فاصله‌های مختلفی از لولا را دارد. انتهای صفحه‌ی B روی یک محدوده‌ی فلزی قرار داشته که روی فنر مارپیچ با ثابت 25N/mm نصب شده است.

طبق تصویر بریکر روی صفحه‌ی C به گونه ای نصب می‌شود که محور افقی بریکر با سطح صفحه‌ی B فاصله ای برابر با 180 میلی‌متر داشته باشد. صفحه‌ی C نیز در فاصله‌ی 200 میلی متری از لولا محکم خواهد شد. روی صفحه‌ی C و طرف مقابل نصب بریکر از یک وزنه‌ی اضافی به منظور ثابت کردن اینرسی سیستم استفاده می‌شود.

تصویر 1 دستگاه تست شوک مکانیکی با عنوان تصویر 7 استاندارد IEC60898-1:2019-12

پروسه تست

بریکر در حالت وصل قرار گرفته ولی به هیچ منبع الکتریکی متصل نمی شود. این پلتفرم از سمت قابل حرکت به تعداد 50 بار از فاصله‌ی 40 میلی‌متری رها می‌شود. فاصله‌ی بین هر حرکت به اندازه‌ای است که بریکر تحت تست به حالت سکون برسد. در ادامه بریکر به سمت دیگر صفحه‌ی C منتقل شده و این تست 50 بار انجام می‌شود.

در ادامه صفحه‌ی C نسبت به محور قائم خود 90 درجه چرخیده و فاصله‌ها کنترل می‌شود. فاصله‌ی محور عمودی بریکر از لولا باید 200 میلی‌متر باشد. تست با 50 مرتبه رها شدن صورت گرفته و موقعیت بریکر نسبت به صفحه‌ی C تغییر داده می‌شود. در موقعیت جدید بریکر نیز این تست 50 بار انجام می‌شود. قبل از هرگونه جابجایی موقعیت بریکر باید آن را به صورت دستی قطع و وصل کرد. بریکر در خلال تست نباید قطع شود.

مقاومت در برابر استرس مکانیکی و ضربه

بررسی‌ها برای بخش‌های در دسترس بریکر هنگام نصب به منظور بهره‌برداری عادی انجام می‌شود. این بخش‌ها ممکن است هنگام استفاده‌ی معمولی در معرض ضربه‌های مکانیکی قرار بگیرند. انطباق با تست بعدی برای تمام بریکرها و شرایط زیر صورت می‌گیرد:

• تست بریکرهای پیچی طبق بند 9.13.2.3
• تست بریکرهای نصب شده روی ریل و بریکرهای پلاگ‌این قابل نصب روی سطح طبق بند 9.13.2.4
• تست بریکرهای پلاگ‌این که قرارگیری آن‌ها به اتصالات وابسته است، طبق بند 9.13.2.5

بریکرهایی که باید در محفظه‌ی کاملا بسته نصب شوند، شامل این تست‌ها نخواهند بود. تست مکانیکی با ادوات و طی پروسه‌های خاصی انجام می‌شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به این بخش از استاندارد مراجعه کنید.

تصویر 2 دستگاه تست ضربه مکانیکی با عنوان تصویر 9 استاندارد IEC60898-1:2019-12

تست مقاومت در برابر حرارت

بریکر نمونه بدون باز کردن کاورهای قابل باز کردن (در صورت وجود) به مدت 1 ساعت در یک محفظه با گرمای \(\mathrm{100\pm 2{}^\circ C}\) نگهداری می‌شود. در صورت وجود کاورهای قابل باز شدن، آن‌ها را به مدت زمان 1 ساعت در دمای \(\mathrm{70}\mathrm{\pm }\mathrm{2}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) نگهداری می‌کنند. بریکرهای نمونه نباید در خلال تست دچار اشکالی شوند که عملکرد آن‌ها را مختل کند. بخش‌های آبندی بریکر نباید به نحوی نرم شده یا حرکت کنند که بخش‌های برقدار بریکر در معرض دید قرار بگیرد.

پس از تست و پس از خنک شدن بریکر نمونه تا رسیدن به دمای اتاق، هیچ بخشی از قسمت‌های برقدار بریکر که در خلال نصب و بهره‌برداری عادی در دسترس نیستند، نباید قابل لمس باشند. پس از این تست، بخش‌های برقدار حتی نباید با انگشت تست و فشار 5 نیوتن نیز قابل لمس باشند. پس از انجام این تست علائم و اطلاعات روی بریکر باید خوانا باشند. تغییر رنگ و حرکت جزئی اجزای آبندی و پوشش‌ها مشروط بر اینکه ایمنی مختل نگردد، نادیده گرفته خواهد شد.

بخش‌های خارجی بریکر که از مواد عایق ساخته شده و برای نگهداری قسمت‌های حامل جریان و اجزای مدار حفاظتی ضروری هستند باید یک تست دیگر را سپری کنند. این تست توسط دستگاه نشان داده شده در تصویر زیر صورت می‌گیرد. این تست با عنوان ball Pressure Test شناخته می‌شود. در صورت لزوم اجزای عایق مربوط به نگهداری ترمینال هادی حفاظتی داخل محفظه باید طبق بند 9.14.3 تست شوند.

تصویر 3 سیستم تست ball Pressure با عنوان تصویر 15 استاندارد IEC60898-1:2019-12

اجزای تحت تست باید روی یک نگهدارنده‌ی استیل با سطح مناسب و به صورت افقی قرار بگیرند. دستگاه ball با قطر 5 میلی‌متر روی سطح مواد تحت تست با فشار 20 نیوتون قرار داده می‌شود. تست در یک محفظه گرم کننده با دمای \(\mathrm{125}\mathrm{\pm }\mathrm{2}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) انجام خواهد شد. پس از 1 ساعت، وزنه از روی جسم عایق برداشته می‌شود. جسم تحت تست با فرو بردن در آب سرد باید در زمان 10 ثانیه به دمای اتاق رسانده شود. قطر حفره‌ی ایجاد شده روی سطح عایق بعلت قرارگیری وزنه نباید بیشتر از 2 میلی‌متر باشد.

بخش‌های خارجی بریکر که از مواد عایق ساخته شده و برای نگهداری قسمت‌های حامل جریان و اجزای مدار حفاظتی ضروری نیستند حتی اگر با آن‌ها در ارتباط باشند، تحت تست ball Pressure  قرار می‌گیرند. تفاوت این تست با مرحله‌ی قبل مربوط به دما است. دمای تست این بخش‌ها \(\mathrm{70}\mathrm{\pm }\mathrm{2}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) یا \(\mathrm{40}\mathrm{\pm }\mathrm{2}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) بعلاوه‌ی حداکثر افزایش دما، (هرکدام که بیشتر است) خواهد بود. حداکثر افزایش دمای اجزای بریکر در 9.8 مشخص شده است.

در خلال تست‌های بالا، پایه‌های بریکر قابل نصب به شکل روی کار، به عنوان اجزای خارجی در نظر گرفته می‌شوند. این تست‌ها روی بخش‌های سرامیکی بریکر صورت نخواهد گرفت. اگر دو یا تعداد بیشتری از مواد عایق از یک جنس ساخته شده باشند، تست‌های فوق فقط روی یک نمونه از آن‌ها انجام خواهد شد.

مقاومت در برابر گرمای غیر عادی و آتش

آزمون سیم برافروخته بر روی یک بریکر کامل مطابق با استاندارد IEC60695-2-10 در شرایط زیر انجام خواهد شد:

• برای اجزای خارجی بریکر که از مواد عایق ساخته شده و برای نگهداری اجزای حامل جریان و مدارهای حفاظتی ضروری هستند، تست با دمای \(960\pm 15{}^\circ C\) صورت می‌گیرد.
• برای اجزای خارجی دیگر که از مواد عایق ساخته شده اند، تست با دمای \(\mathrm{650}\mathrm{\pm }\mathrm{10}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) انجام خواهد شد. در این تست، پایه‌های بریکر قابل نصب به شکل روی کار، به عنوان اجزای خارجی در نظر گرفته می‌شوند.

بخش‌های کوچک که کاملا در دایره‌ای به قطر 15 میلی‌متر قرار می‌گیرند یا بخش‌هایی که خارج از دایره‌ای با قطر 15 میلی‌متر قرار می‌گیرند ولی  نمی‌توان دایره‌ای به قطر 8 میلی‌متر را روی آن‌ها قرار داد، تحت این تست قرار نخواهند گرفت. در تصویر دو موضع قابل تست و غیر قابل تست را مشاهده می‌کنید.

تصویر 4 نمایش گرافیکی تست 9.15 با عنوان تصویر 17 استاندارد IEC60898-1:2019-12

اگر بخش‌های عایق زیادی از یک جنس ساخته شده‌اند، تست با توجه به دمای سیم برافروخته تنها بر روی یک قسمت انجام خواهد شد. تست بر روی بخش‌های سرامیکی انجام ‌ردد.

تست سیم برافروخته به این منظور انجام می‌شود که سیم گرم شده با جریان الکتریکی در شرایط مشخص، باعث شعله‌ور شدن بخش‌های عایق بریکر نمی شود. علت دیگر این تست اطمینان از این است که اگر بخش گرم شده توسط سیم برافروخته، تحت شرایط خاصی شروع به سوختن کند، زمان محدودی برای سوختن بدون شعله داشته و از انتقال آتش به بخش‌های دیگر  جلوگیری کند. منظور از انتقال آتش توسط شعله، سوختن یا قطرات مذاب عایق است. تست سیم برافروخته روی سه نمونه انجام می‌شود. در هر تست موقعیت سیم برافروخته با نمونه‌ی قبلی متفاوت خواهد بود.

سیم برافروخته را نمی توان به صورت مستقیم به محدوده‌ی ترمینال‌ها، محفظه‌های آرک یا بخش‌های تریپ مغناطیسی قرار داد. تماس سیم برافروخته قبل از خارج شدن از سطح عایق با بخش‌های فلزی یا حتی سرامیک باعث کاهش دمای سریع آن شده و از تماس کافی سیم با بخش‌های عایق جلوگیری می‌کند. قطعات در این شرایط دمای سیم را کم کرده و تماس آن با قسمت‌های عایق را محدود می‌کنند. نمونه در حین تست باید در نامطلوب‌ترین موقعیت استفاده مثلا وضعیت عمودی نسبت به سطح قرار بگیرد.

اگر بخش داخلی عایق تاثیر منفی روی تست داشته باشد، باز کردن قسمت یا قسمت‌های عایق داخلی و شناسایی شده در نمونه‌ی جدید مجاز است. در این حالت تست سیم برافروخته باید در همان محل با نمونه‌ی جدید تکرار شود. در صورتی که انجام تست روی محصول نهایی ممکن نیست، طبق استاندارد IEC 60695-2-11:2014,4.3 باز کردن بخش‌های تحت تست و انجام پروسه به صورت جداگانه قابل قبول است. نمونه در صورتی که شرایط زیر را برآورده کند، تست سیم برافروخته را پاس کرده است:

• شعله‌ی قابل مشاهده یا درخشش مداوم وجود نداشته باشد.
• شعله یا درخشش‌های روی نمونه تحت تست با برداشتن سیم برافروخته پس از 30 ثانیه خاموش شود.

تست مقاومت در برابر زنگ زدگی

تمام گریس‌های بخش‌های تحت تست باید با غوطه ور شدن در یک ماده چربی‌گیر شمیایی سرد مانند متیل کلروفرم (methyl-chloroform) یا بنزین تصفیه شده به مدت 10 دقیقه پاک شوند. سپس قطعات به مدت 10 دقیقه در محلول آب با دمای \(\mathrm{20}\mathrm{\pm }\mathrm{5}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) و 10 درصد کلرید آمونیوم غوطه ور می‌شوند.

قطعات بدون خشک کردن ولی پس از ریختن قطرات آب به مدت 10 دقیقه در محفظه‌ای با هوای اشباع شده از رطوبت و دمای \(\mathrm{20}\mathrm{\pm }\mathrm{5}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) قرار داده می‌شوند. پس از خشک شدن قطعات به مدت زمان 10 دقیقه در محفظه‌ی تولید کننده حرارت با دمای \(\mathrm{100}\mathrm{\pm }\mathrm{5}\mathrm{{}^\circ }\mathrm{C}\) نباید هیچ گونه اثری از زنگ زدگی روی آن‌ها وجود داشته باشد. آثار زنگ زدگی روی لبه‌های تیز و لایه‌های زرد رنگ قابل جدا شدن با مالش مختصر نادیده گرفته می‌شوند.

برای فنرهای کوچک و اجزای مشابه و برای بخش‌های غیر قابل دسترسی که در معرض سایش قرار دارند، یک لایه گریس ممکن است حفاظت کافی در برابر زنگ زدگی ایجاد کند. چنین قطعاتی فقط درصورتی تحت تست قرار می‌گیرند که در خصوص کارایی گریس تردید وجود داشته باشد. در این شرایط قطعات بدون حذف گریس تست خواهند شد.