泄漏电流的测量知识

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　　高质量的电气产品要进行许多项目的安全规格测试，包含耐压测试、绝缘阻抗测试、接地阻抗测试、泄漏电流(接触电流)测试等，在这些安规测试项目中最烦琐的部分就是泄漏电流测试(接触电流测试)。产品透过泄漏电流测试可以量测出非正常的泄漏电流，而泄漏电流测试器则是执行泄漏电流测试普遍使用的测试仪器。




　　何谓泄漏电流(接触电流)测试




　　泄漏电流测试是一个总括的名词，实际是包含三种不同的测试。其中两种分别为对地泄漏电流测试和外壳泄漏电流测试，一般情况下是应用于具有接地金属外壳的产品中。第三种是部件泄漏电流测试，大部分应用在医疗设备上。上面所提到的这些测试都以确保产品可以被安全的使用并且不会产生危害为前提。




　　操作泄漏电流(接触电流)测试




　　近年来，许多产品安全规范已经要求产品必须进行泄漏电流测试，不论是在产品设计测试或是生产线测试，尤其在设计阶段，透过泄漏电流测试，产品设计工程师可以获得许多有关产品完整性的重要信息，并且让产品可以更符合安全标准的要求。当被测物在额定电压或1.1倍指定输出额定电压下，也就是产品在实际使用和故障条件下进行测试，在对地泄漏电流测试中，量测被测物的对地引线，从而决定流回系统中性点(System Neutral)的电流大小；在机壳泄漏电流测试中，量测被测物机壳上的不同点到系统中性点的电流大小(见附图一)。




　　图一泄漏电流(接触电流)测试器：包括8种测试状态，量测的泄漏电流是通过MD到被测物外壳电流




　　对地泄漏电流测试必须在正常电压条件和单相故障条件下进行，例如中性点开路，或把电源线和对地线对调。实际应用中，需要进行部件泄漏电流测试。对应每类测试相应有八种可能组合，以及指定使用部件的附加测试。根据被测设备的类型和测试进行的情况，泄漏电流的限制从0.01毫安培到10毫安培范围变化。在不同泄漏电流测试之间的主要区别在于量测仪器放置的位置。泄漏电流测试是测量从外壳到外壳其它部分的泄漏电流，正常使用时不包括可能接近操作者或病人的应用部件。应用部件泄漏电流测试是量测从病人的引接线回到中性导性和病人引接线之间的泄漏电流，这些都会随着设备类型的不同而变化。




　　何谓耐压测试




　　耐压(绝缘)测试是仿真被测物绝缘系统在远超出正常使用条件下，在一定的时间内必须能承受更高的电压，产品通过耐压测试代表在一般使用时能够安全运行，并且能够负担正常的开关瞬态，这是最普遍有效的测试，也是产品制造商能用来决定使用者对产品的最基本质量认定。




　　在最简单的测试组合中，耐压测试器和被测物的连接，既可以通过插座盒，也可以通过测试引线，然后耐压测试器给被测物一个电压。如果通过的泄漏电流数过大，耐压测试器会显示失败，代表被测物没有通过测试；如果测试并没有过量的泄漏电流通过，耐压测试器即会显示通过，代表被测物通过测试。过量泄漏电流数值由最大允许通过电流水平的设定值决定，在耐压测试器上可以调整这个数值以决定测试是否通过。耐压测试器实际上强调在载流导体和非载流导体之间的绝缘程度，例如外露的不通电金属，这是用来查出产品设计问题的最好方法，例如导体放得过近。




　　一般性的耐压测试




　　在耐压测试时，被测设备火线和中线短路，接到从耐压测试器的高电压输出端。耐压测试器的回馈引线(Return)接被测物的机壳(图二)，应用的电压数值从若干个安全机构的规范中变化。在一般的生产线测试，普通经验法则是在一秒钟内给予1000VAC加上两倍于被测物的操作电压，其它要求1500V或者3000V电压测试。




　　图二:绝缘耐压测试─测试耐压时，高电压加在被测物的交流输入两端，量测被测物金属外壳和高压回馈端之间的电流.




　　操作耐压测试具备的条件




　　安规机构的规范一般并不会指定耐压测试的量测值，而是由被测产品的制造商决定。如果耐压泄漏电流的最大值没有规定，最好的测试方法是设定一个达到跳闸水平的耐压泄漏电流数值，此数值稍微高于被测物在此种测试下正常切断电源时的数值。




　　耐压泄漏电流最普遍的安规标准规范可以参考UL的几个标准，一般以“120千欧＂为参考。这个规范设立了一个固定电阻，一定会引起耐压测试的失败显示。早期开始，1000V加上两倍于被侧设备的额定电压。是耐压测试的一个普通设定。自从大多数在美国使用的被测物额定电压是120V后，规定正常的耐压测试电压是1240V。因此，当输出引线连接120千欧电阻器时，只要耐压达到1240伏，120千欧规范要求耐压测试设为失败的显示。根据奥姆定律(电压÷电阻=电流)，可以计算出实际的跳闸电流设定值。这个例子中是(1240V÷120K=10.33mA)。只要被测设备的切断电流超过10.33毫安培。耐压测试的跳闸设定将会设置为显示失败。当然，重要的是记住这是一个最大值限制，制造者总是允许设置耐压测试仪到达低一些的电流跳闸设定值。




　　压泄漏电流和泄漏电流(接触电流)之间的相互关系




　　泄漏电流测试中，测量的电流可用来计算耐压测试的电流跳闸设定的近似值。这只是一个近似值，因为不同的被测物，设备组件的偏差可能引起泄漏电流的读数细小的差别。计算相互关联的泄漏电流设定值时，重要的是了解所进行的耐压测试和泄漏电流测试的基本区别，即使大多数泄漏电流测试器提供输出线(L/N)的切换测试，但仅量测在同一时间内一个载流组件到被测设备外壳的泄漏电流大小。耐压测试同时测量两个载流组件之用的泄漏电流，因此会显示出较高的泄漏电流读数值。有效的经验法则是设定耐压测试跳闸电流大约是以下公式计算结果的20%到25%：




　　(耐压测试电压÷泄漏电流测试电压)×泄漏电流测试电流=耐压测试电流的近似值。




　　例如，泄漏电流测试的电压是240V，耐压测试的电压是1480V，测量的实际泄漏电流是2.0毫安培。计算如下：(1480V÷240V)×2.0mA=12.33mA。基于这个计算结果，加上大约25%的偏差，耐压测试的设定值大约是15mA。




　　结论




　　虽然耐压测试和泄漏电流测试都可用来测试被测物的绝缘强度，但在其测试过程和结果有一些关键的区别，耐压测试是在被测物其所有载流组件的绝缘系统短路后通入高电压下进行的，泄漏电流(接触电流)测试使用测试设备模拟人体阻抗，在通电的条件下进行的。




　　两种测试虽然不尽相同，但在确保产品安全性方面是非常有用的，耐压测试是百分之百生产线测试(Routine Test)，泄漏电流测试一般则被认为是型式测试(Type Test)。




　　今天随着低电压(LVD)指导规范被普遍采用，耐压测试和泄漏电流测试将会成为标准的生产线测试，而且将会再加入更多测试，如绝缘阻抗测试和接地阻抗测试等。




　　现今全功能的安规测试仪器可以用来进行许多必要的安全测试，在功能上可以与被测物进行更方便与安全的连接，完全自动化记录测试结果，并且可以更快速完成测试，这一切的变化都为讲求迅速的制造环境提供更多更好的选择。