Nel sistema di test di sicurezza delle apparecchiature elettriche, esiste un test fondamentale per la resistenza al calore dei materiali isolanti — il Ball Pressure Test. Sembra semplice da eseguire, ma è direttamente correlato al fatto che le apparecchiature elettriche subiscano guasti di isolamento a causa delle alte temperature durante l'uso a lungo termine, il che può ulteriormente causare scosse elettriche, cortocircuiti o persino incendi. Che si tratti di prese domestiche, adattatori di alimentazione o involucri di apparecchiature di controllo industriale, tutti devono superare il Ball Pressure Test per garantire la sicurezza a temperatura di esercizio nominale e in ambienti ad alta temperatura imprevisti.

1. Cos'è il Ball Pressure Test? Quali sono le sue funzioni principali?

Il Ball Pressure Test è un metodo di test che simula la resistenza dei componenti isolanti delle apparecchiature elettriche sotto "pressione meccanica + ambiente ad alta temperatura".

Il suo principio fondamentale è il seguente: utilizzare un "indentatore a sfera" in acciaio con un peso specifico (20N) e un diametro specifico (5mm) per premere sulla superficie del materiale isolante testato. Allo stesso tempo, aumentare la temperatura dell'ambiente di test alla "temperatura di resistenza al calore nominale" del materiale (o la temperatura massima prevista dell'apparecchiatura durante il normale funzionamento) e mantenerla per un certo periodo (di solito 1 ora). Dopo il test, raffreddare a temperatura ambiente. Giudicare se il materiale soddisfa i requisiti di sicurezza misurando il "diametro dell'indentazione" lasciato sulla superficie del materiale isolante. Se il diametro dell'indentazione non supera i 2 mm, la resistenza al calore del materiale è qualificata; in caso contrario, è considerato non qualificato.

Da una prospettiva di sicurezza, il Ball Pressure Test ha due funzioni principali:

1). Prevenire il "guasto da deformazione termica" dei materiali isolanti: quando le apparecchiature elettriche funzionano, i componenti interni (come trasformatori, resistenze, chip) generano calore, che aumenta la temperatura dei componenti isolanti (come involucri, guaine dei terminali). Se il materiale isolante ha una scarsa resistenza al calore, può subire gravi deformazioni, anche crepe o collassi, sotto l'azione combinata della temperatura, del proprio peso e della pressione esterna (come la forza di fissaggio durante l'installazione). Ciò esporrà ulteriormente i componenti sotto tensione interni e causerà il rischio di scosse elettriche per gli esseri umani.

2). Evitare "rischi di incendio causati dall'invecchiamento termico": i materiali isolanti di scarsa qualità accelereranno l'invecchiamento e si ammorbidiranno ad alte temperature. Non solo perdono la loro funzione di protezione dell'isolamento, ma possono anche decomporsi per produrre sostanze infiammabili ad alte temperature. Una volta che entrano in contatto con componenti interni ad alta temperatura o scintille elettriche, possono facilmente causare incendi. Il Ball Pressure Test simula condizioni di lavoro estreme per selezionare in anticipo i materiali con insufficiente resistenza al calore ed eliminare tali pericoli dalla fonte.

2. Ambito di applicazione del Ball Pressure Test: quali prodotti devono essere sottoposti?

Il Ball Pressure Test non è rivolto a tutti i prodotti elettrici. Si concentra sui "componenti isolanti" e sui "componenti non metallici che supportano parti sotto tensione", coprendo i seguenti scenari:

1). Elettrodomestici: involucri di prese, strati isolanti delle spine, guaine dei cavi di alimentazione delle cuociriso, telai in plastica dei condizionatori d'aria interni, basi delle lampade, ecc.;

2). Apparecchiature informatiche: involucri degli adattatori di alimentazione per laptop, corpi dei router, coperture dei terminali delle stampanti, ecc.;

3). Apparecchiature elettriche industriali: involucri degli inverter, divisori isolanti dei quadri elettrici, guaine delle scatole di giunzione dei motori, ecc.;

4) Apparecchiature elettromedicali: involucri dei monitor medici, componenti isolanti delle pompe per infusione (che devono soddisfare standard di resistenza al calore più elevati), ecc.

In parole povere, fintanto che un'apparecchiatura elettrica contiene componenti isolanti non metallici che "devono sopportare una certa pressione e possono essere esposti ad alte temperature durante il funzionamento", deve superare il Ball Pressure Test. Questo requisito è specificato chiaramente nei principali standard globali di sicurezza elettrica, come gli standard internazionali IEC 60950-1 (Sicurezza delle apparecchiature per la tecnologia dell'informazione) e IEC 60335-1 (Sicurezza degli elettrodomestici e apparecchi simili), nonché gli standard nazionali cinesi GB 4943.1 e GB 4706.1.

3. Processo operativo del Ball Pressure Test: il rigore determina i risultati del test

Il Ball Pressure Test sembra avere passaggi semplici, ma il controllo dei parametri di ogni collegamento influisce direttamente sull'accuratezza dei risultati. Deve essere eseguito in stretta conformità con il processo standard, che è diviso in 5 passaggi:

1). Preparazione del campione: garantire la rappresentatività e l'integrità

Tagliare "campioni rappresentativi di componenti isolanti" dal prodotto da testare. La dimensione del campione deve soddisfare i requisiti del test (di solito uno spessore non inferiore a 3 mm e un'area superficiale sufficientemente ampia da ospitare l'indentazione dell'indentatore a sfera). La superficie del campione deve essere pulita, priva di graffi e macchie di olio per evitare che le impurità influenzino l'accuratezza della misurazione dell'indentazione.

2). Impostazione delle condizioni di test: controllare con precisione "temperatura, pressione, tempo"

Impostare la temperatura della camera di riscaldamento in base ai requisiti dello standard del prodotto. Collegare l'indentatore a sfera in acciaio da 5 mm a un peso di 20 N e assicurarsi che l'indentatore a sfera prema verticalmente sulla superficie del campione con una pressione uniforme e stabile. Quando la temperatura della camera di riscaldamento si stabilizza al valore impostato, avviare il cronometraggio e mantenerlo per 1 ora.

3). Mantenimento della temperatura costante: simulare le condizioni di lavoro ad alta temperatura a lungo termine

Durante il test, monitorare la temperatura della camera di riscaldamento in tempo reale per garantire che la fluttuazione della temperatura non superi ±2℃, evitando così deviazioni dei risultati del test causate da temperature instabili. Allo stesso tempo, assicurarsi che l'indentatore a sfera rimanga a stretto contatto con la superficie del campione senza spostamenti. Se il campione subisce una grave deformazione in anticipo ad alta temperatura, registrare la deformazione come base per la successiva valutazione.

4). Raffreddamento e misurazione dell'indentazione: il "collegamento di valutazione dei risultati" chiave

Al termine del tempo di test, estrarre immediatamente il campione dalla camera di riscaldamento e raffreddarlo naturalmente a 23℃±2℃ a temperatura ambiente (non utilizzare acqua fredda o altri metodi per il raffreddamento rapido, per evitare che il restringimento del materiale influisca sulle dimensioni dell'indentazione). Utilizzare uno strumento di misurazione con una precisione non inferiore a 0,01 mm (come un microscopio o un calibro a corsoio) per misurare il "diametro massimo" dell'indentazione sulla superficie del campione. Notare che l'indentazione può essere circolare o ellittica, quindi l'utente deve misurare il diametro della parte più lunga. Confrontare con i requisiti standard: se il diametro dell'indentazione è ≤2 mm, il campione è giudicato "qualificato"; se il diametro è ＞2 mm, è giudicato "non qualificato", indicando che la resistenza al calore del materiale non può soddisfare i requisiti dell'applicazione.

4. Conclusione: un piccolo test per una grande sicurezza

Come test di sicurezza elettrica "fondamentale ma cruciale", il Ball Pressure Test sembra misurare solo una piccola indentazione, ma si assume l'importante responsabilità di proteggere la vita e la proprietà degli utenti. Per i produttori, condurre rigorosamente il Ball Pressure Test e selezionare materiali isolanti che soddisfino i requisiti è un prerequisito per i prodotti da lanciare in conformità con le normative. Per i consumatori, comprendere il significato del Ball Pressure Test e prestare attenzione al fatto che i prodotti elettrici abbiano superato le relative certificazioni di sicurezza (implicando che il Ball Pressure Test sia qualificato) al momento dell'acquisto è un modo importante per evitare rischi per la sicurezza.

Poiché le apparecchiature elettriche si sviluppano verso la "miniaturizzazione e l'alta potenza", la densità dei componenti interni diventa maggiore e la generazione di calore aumenta. Ciò solleva requisiti più elevati per la resistenza al calore dei materiali isolanti. Significa che l'importanza del Ball Pressure Test diventerà più prominente. Solo attenendosi al principio di "non abbassare gli standard di test e non semplificare le procedure di test" ogni prodotto elettrico può essere dotato di garanzie di sicurezza dell'isolamento affidabili.