اختبار مقاومة اللهب لجهاز اختبار الاشتعال بالأسلاك الساخنة

الملخص
يؤدي ارتفاع درجة حرارة عناصر التسخين، مثل أسلاك المقاومة وملفات المحركات، أثناء تشغيل المعدات الكهربائية، إلى انتقال مستمر للحرارة العالية واشتعال المواد الصلبة العازلة والقابلة للاحتراق المحيطة بها. لا يمكن تقييم سيناريوهات حرائق التوصيل الحراري غير اللهبي هذه باستخدام طريقة اختبار اللهب بالإبرة، ويتطلب الأمر إجراء اختبار إشعال سلك ساخن مخصص لتحديد مقاومة المواد للاشتعال الحراري. LISUN RSY-LT باستخدام جهاز اختبار الاشتعال بالسلك الساخن كموضوع بحث، توضح هذه الورقة البحثية الاختلافات في سيناريوهات اختبار الاشتعال بالسلك الساخن وطريقة اختبار اللهب بالإبرة. وتحلل المزايا التقنية الأساسية للجهاز الذي يعتمد على أسلاك النيكروم الساخنة القياسية للتحكم الدقيق في درجة الحرارة، وحمل الشد الثابت، والتوقيت التلقائي. وبالتوافق مع المعايير المحلية والدولية، بما في ذلك IEC TS 60695-2-20 وGB/T 14048.1، توضح هذه الورقة البحثية أن الجهاز قادر على تحديد درجة حرارة الاشتعال بالسلك الساخن (HWIT) ومؤشر قابلية اشتعال السلك الساخن (HWFI) للمواد بدقة، مما يعوض قصور طريقة اختبار اللهب بالإبرة المتمثل في محاكاة تأثير اللهب فقط. وبالاستناد إلى سيناريوهات تطبيقية تغطي أربعة قطاعات رئيسية: الهندسة الكهربائية، والأجهزة المنزلية، والطاقة الجديدة، والمواد، تقارن هذه الورقة البحثية حدود التطبيق بين جهاز اختبار الاشتعال بالسلك الساخن وطريقة اختبار اللهب بالإبرة. كما تُظهر موثوقية البيانات. RSY-LT في اختيار المواد، وتصميم سلامة المنتجات من الحرائق، وشهادة الامتثال الدولية، ويوفر مرجعًا لاختيار المعدات لمختبرات الاختبار والمصنعين لبناء نظام اختبار كامل لمثبطات اللهب. 

المقدمة

يمكن تقسيم الحرائق الكهربائية إلى فئتين: حرائق اللهب وحرائق التوصيل الحراري عالي الحرارة بدون لهب. تعتمد طريقة اختبار اللهب بالإبرة على استخدام لهب إبرة قياسي من البيوتان لمحاكاة اللهب المكشوف الصغير الناتج عن قصر الدائرة الكهربائية وحرق العينات. لا تُقيّم هذه الطريقة سوى قدرة المواد على مقاومة تأثير اللهب الفوري، ولا تُغطي مخاطر الحريق الناجمة عن التحميل الزائد طويل الأمد والتوصيل الحراري المستمر لملفات المحركات ومقاومات الطاقة. داخل الأجهزة الكهربائية منخفضة الجهد، وبطاريات الطاقة، وأجهزة التدفئة المنزلية، يُعدّ توليد الحرارة المستمر في ملفات المقاومة وبطء اختراق الحرارة للأجزاء العازلة من الأسباب الشائعة للحرائق. وتُستخدم طريقة اختبار الاشتعال بالسلك الساخن، والتي تتطلب جهاز اختبار اشتعال السلك الساخن مخصصًا لإجراء الاختبارات المعيارية.

تحدد المواصفة القياسية الحالية IEC TS 60695-2-20:2024 إجراءات الاختبار الكاملة لاشتعال الأسلاك الساخنة (HWI)، وتفرض قيودًا إلزامية على مادة السلك الساخن، وقدرة التسخين، وشد اللف، ومدة الاختبار، وأبعاد العينة. تعتمد أجهزة الأسلاك الساخنة التقليدية البسيطة على لف السلك يدويًا والتحكم اليدوي في درجة الحرارة. تؤدي التقلبات في الشد وقدرة التسخين إلى بيانات اختبار HWIT وHWFI غير دقيقة، ولا يمكن إصدار تقارير اعتماد معتمدة. تتبع طريقة اختبار اللهب بالإبرة المواصفة GB/T 5169.5 والمواصفة IEC 60695-11-5. تختلف هاتان الطريقتان تمامًا في شكل مصدر الحرارة، ومنطق الاختبار، ومؤشرات التقييم. تحتاج الشركات التي تُجري اختبارات مثبطات اللهب إلى تجهيز كل من جهاز اختبار إشعال الأسلاك الساخنة وجهاز اختبار اللهب بالإبرة لتغطية جميع سيناريوهات مخاطر الحريق المُحاكاة.

LISUN تطور RSY-LT جهاز اختبار الاشتعال بالسلك الساخن. يضم نظام تسخين بالسلك الساخن، وآلية لف ذات شد ثابت، ووحدة مراقبة احتراق أوتوماتيكية. يضمن التشغيل الأوتوماتيكي الكامل تجنب الأخطاء اليدوية. يستطيع الجهاز محاكاة ظروف تشغيل السلك الساخن المحددة في المعايير بدقة، وقياس مؤشرين أساسيين بثبات: درجة حرارة الاشتعال بالسلك الساخن (HWIT) ومؤشر الاشتعال بالسلك الساخن (HWFI). يشكل هذا الجهاز نظام اختبار تكميليًا مع طريقة اختبار اللهب بالإبرة، ما يلبي متطلبات اختبار جميع أنواع المواد الصلبة القابلة للاحتراق من معاهد البحوث والمختبرات الخارجية والمصنعين.

RSY-LT اختبار اشتعال الأسلاك الساخنة

نظام الاختبار القياسي والتمييز بين السيناريوهات وطريقة اختبار اللهب الإبري

المعايير المحلية والدولية المعتمدة والمُكيَّفة لـ RSY-LT سلك الإشعال الساخن تستر
بنية الأجهزة وبرنامج التحكم الخاص بـ RSY-LT تتوافق هذه التقنية تمامًا مع مواصفات الإشعال بالأسلاك الساخنة، وتغطي متطلبات السلامة في مجالات متعددة مثل تحويل التردد منخفض الجهد، والطاقة الجديدة، والمواد البوليمرية. يُبين الجدول 1 قائمة المعايير المطبقة.

يتضح من المقارنة أن طريقة اختبار اللهب بالإبرة لا تغطي سوى مخاطر حرائق اللهب المكشوف، ولا يمكنها تقييم مخاطر الاشتعال الخفية الناتجة عن التوصيل الحراري طويل الأمد دون لهب. لذا، يجب استكمال التقييم الكامل لسلامة المنتج من الحرائق باختبارات الاشتعال باستخدام سلك ساخن وجهاز اختبار الاشتعال.

معايير الأجهزة الأساسية الموحدة لـ RSY-LT سلك الإشعال الساخن تستر

جميع تجمعات RSY-LT تلتزم هذه الأجهزة التزامًا تامًا بالمؤشرات الإلزامية المحددة في معيار IEC TS 60695-20. ويمكن التحكم في جميع المعايير ومعايرتها لتجنب أي انحرافات في الجهد والطاقة والمدة الناتجة عن التشغيل اليدوي. وفيما يلي المواصفات الأساسية:

• مجموعة السلك الساخن: سلك من سبيكة Ni80/Cr20 بقطر 0.5 مم، طوله الإجمالي 250±5 مم، ومقاومته الحرارية 5.28 أوم/م، وقدرته الحرارية الثابتة 0.26 واط/مم ±4%. يتضمن الجهاز برنامجًا مدمجًا للمعالجة الحرارية المسبقة التلقائية؛ تستغرق المعالجة الحرارية القياسية من 8 إلى 12 ثانية لمنع تشوه السلك الساخن وضمان توليد حرارة متجانسة في كل اختبار.

• نظام اللف والضغط: آلية شد كهربائي ثابتة مع شد لف مستقر يبلغ 5.4±0.05 نيوتن، ومسافة بين اللفات تبلغ 6.3±0.2 مم لخمس لفات، بما يتوافق تمامًا مع أبعاد اللف القياسية. يزيل هذا النظام انحراف التوصيل الحراري الناتج عن عدم اتساق إحكام اللف اليدوي، وهو هيكل أساسي حصري غير مطلوب في طريقة اختبار اللهب بالإبرة.

• مراقبة التوقيت والاحتراق: توقيت تلقائي كامل بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC)؛ يمكن ضبط مدة الاختبار بحرية ضمن نطاق 1 إلى 999.9 ثانية، مع مدة قياسية افتراضية تبلغ 120 ثانية. مزود بوحدة التقاط اللهب البصرية لتسجيل لحظة الاشتعال ومدة الاحتراق المستمر تلقائيًا. تُخزن البيانات على شاشة اللمس في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى تسجيل بصري يدوي، مما يقلل بشكل كبير من أخطاء تأخير الملاحظة مقارنةً بالتشغيل اليدوي المعتمد في طريقة اختبار اللهب بالإبرة.

• العينة والخزانة: متوافقة مع ثلاثة أنواع من العينات القياسية بأبعاد 125×13 مم وسماكات 0.75 مم و1.5 مم و3 مم. تتميز غرفة الاحتراق المغلقة بحجم ≥0.5 م³ لعزل تداخل تدفق الهواء وتثبيت بيئة مراقبة اللهب. وهي تشترك في فلسفة تصميم الخزانة المغلقة مع أجهزة اختبار اللهب بالإبرة، ولكنها مزودة بأدوات لف داخلية حصرية.

• نظام التشغيل: شاشة لمس LCD كبيرة مطورة ذاتيًا مع جهاز تحكم عن بعد لاسلكي لتشغيل مزدوج. يمكن للمشغلين بدء الاختبارات وإيقافها عن بُعد أثناء الاختبارات ذات درجات الحرارة العالية لتجنب مخاطر الحروق. يتميز هيكل الجهاز بهيكل فولاذي مطلي بطبقة مقاومة للحرارة العالية، مما يمنع التآكل والتشوه حتى بعد اختبارات طويلة الأمد في درجات حرارة عالية.

المزايا الذكية لـ RSY-LT سلك الإشعال الساخن تستر

يضمن نظام التحكم في الطاقة السلكية ذو الحلقة المغلقة استقرار بيانات HWIT وHWFI
لا تتطلب طريقة اختبار اللهب بالإبرة سوى شكل لهب ثابت، بينما يتميز اختبار السلك الساخن بتفاوت شديد في قدرة التسخين. ويؤدي تذبذب الطاقة إلى تغيير درجة حرارة الاشتعال الحرجة بشكل مباشر. وهو مزود بوحدة تنظيم طاقة ذات حلقة مغلقة. RSY-LT يعوّض هذا النظام تغيرات درجة حرارة السلك الساخن الناتجة عن تقلبات الجهد في الوقت الفعلي. ويمكن إجراء معايرة تلدين السلك الساخن بنقرة واحدة قبل كل اختبار، كما يتم أرشفة منحنيات الطاقة تلقائيًا. ويمكن استخدام بيانات الاختبار مباشرةً في تقارير شهادات UL وIEC دون الحاجة إلى إعادة الاختبارات.

نظام اللف الكهربائي ذو الجهد الثابت يزيل الأخطاء المنهجية الناتجة عن اللف اليدوي.
لا يتطلب اختبار اللهب بالإبرة لف العينة، لذا فإن التحكم في الشد غير ضروري. مع ذلك، تتطلب اختبارات الإشعال بالسلك الساخن تلامسًا محكمًا بين السلك الساخن والعينات. تؤدي الانحرافات في الشد أثناء اللف اليدوي إلى مناطق توصيل حراري غير متناسقة. آلية اللف الكهربائي لـ RSY-LT تُكمل هذه الآلة تلقائيًا خمس لفات من الملفات القياسية مع تثبيت الشد عند 5.4 نيوتن طوال العملية، مما يوحد منطقة التلامس الحراري لكل مجموعة من العينات. ويكون تذبذب بيانات الاختبار المتوازية أقل بكثير من المعدات اليدوية البسيطة.

يتعاون نظام المراقبة التلقائية المتكامل مع طريقة اختبار اللهب بالإبرة لتشكيل حلقة اختبار مغلقة كاملة
بعد أن تقوم الشركات بتجهيز كل من جهاز اختبار الاشتعال بالأسلاك الساخنة وجهاز اختبار اللهب بالإبرة لفحص الجودة، يدعم كلا الجهازين تصدير البيانات تلقائيًا لإجراء اختبارات لنوعين من سيناريوهات الحريق في وقت واحد. أولاً، RSY-LT تُستخدم هذه الطريقة لتحديد درجة الاشتعال الحراري طويل الأمد (HWFI) للمواد، ثم تُعتمد طريقة اختبار اللهب بالإبرة للتحقق من مقاومة المواد للهب المكشوف الفوري. تدعم البيانات ثنائية الاتجاه تصنيف مثبطات اللهب للمنتجات، بما يفي تمامًا بمتطلبات شهادات المواد المركبة المحددة في معايير GB وIEC وUL.

التطبيقات الصناعية لـ RSY-LT سلك الإشعال الساخن تستر

صناعة الكهرباء ذات الجهد المنخفض
تخضع أوراق العزل المستخدمة في لفات المحركات، وأغلفة المرحلات المصنوعة من مادة PA66، وفواصل قواطع الدائرة لاختبارات الأسلاك الساخنة HWI لمحاكاة ارتفاع درجة حرارة اللفات على المدى الطويل. أما اختبار اللهب بالإبرة، فيُطبق فقط على اختبارات اللهب المكشوف الناتج عن الأقواس الكهربائية على أغلفة التلامس. ويمكن للاستخدام المُدمج لكلا طريقتي الاختبار تقييم مخاطر الحريق المزدوجة للأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض تقييمًا كاملًا، مما يُساعد المنتجات على اجتياز شهادة السلامة GB/T 14048.1 بنجاح.

صناعة الأجهزة المنزلية
تتواجد طبقات التفلون الموجودة على بطانات التسخين في أجهزة طهي الأرز الكهربائية وهياكل ABS للوحات التحكم في مكيفات الهواء على اتصال طويل الأمد مع مكونات التسخين. RSY-LT تُستخدم هذه الطريقة لقياس درجة حرارة التشغيل القصوى (HWIT) لتحديد ما إذا كان سيحدث تحلل واشتعال عند درجات الحرارة العالية. كما تُختبر لوحات المفاتيح باستخدام طريقة اختبار اللهب بالإبرة للتأكد من استيفائها لمتطلبات مقاومة اللهب الكاملة لمعايير السلامة للأجهزة المنزلية GB 4706.

صناعة المركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة وتخزين الطاقة
تواجه فواصل الألياف الزجاجية المصنوعة من البولي بروبيلين لبطاريات الطاقة وألواح العزل الإيبوكسية لمحطات الشحن مخاطر الهروب الحراري لخلايا البطارية وارتفاع درجة حرارة المحولات. لذا، يجب استخدام جهاز اختبار الإشعال بالسلك الساخن لتقييم خصائص الإشعال تحت التوصيل الحراري المستمر. أما طريقة اختبار اللهب بالإبرة فتُستخدم فقط لاختبارات الشرارة الموضعية على سطح أسلاك التوصيل. ويضمن الجمع بين الطريقتين سلامة معدات تخزين الطاقة من الحرائق، ويتوافق مع معايير IEC 61800 وISO 6722.

مختبرات البحث والتطوير لمواد البوليمر
أثناء تطوير المواد المعدلة المقاومة للهب مثل PA66، والبولي كربونات المقوى بالألياف الزجاجية، والمركبات المطاطية، يلزم إجراء اختبارات HWFI الدفعية لفحص تركيبات مثبطات اللهب. RSY-LT يمكن تخزين بيانات الاختبار لمجموعات متعددة تلقائيًا على دفعات. وبالاقتران مع طريقة اختبار اللهب بالإبرة لمقارنة أداء الإطفاء الذاتي للمواد المعرضة للهب المكشوف، يمكن تقصير دورة التحقق من صحة البحث والتطوير للمواد الجديدة بشكل كبير.

خاتمة

لا تستطيع طريقة اختبار اللهب بالإبرة سوى محاكاة سيناريوهات تأثير اللهب المكشوف الصغير الفوري، ولا يمكنها تغطية خطر الحريق الخفي الشائع الناجم عن التوصيل الحراري طويل الأمد بدون لهب داخل المعدات الكهربائية. وباعتبارها معدات اختبار HWI مخصصة، LISUN RSY-LT يُسدّ جهاز اختبار الإشعال بالسلك الساخن هذه الفجوة في الاختبارات بشكل مثالي. تتوافق معاييره المادية تمامًا مع المعايير، بما في ذلك IEC TS 60695-2-20 و GB/T 14048.1 و UL 746A. مزود بسلك نيكروم ساخن قياسي، ولفائف كهربائية ذات شد ثابت بالإضافة إلى التحكم التلقائي الكامل في الطاقة والتوقيت، يمكنه قياس درجة حرارة اشتعال السلك الساخن (HWIT) ومؤشر قابلية اشتعال السلك الساخن (HWFI) للمواد بدقة، مع قابلية تكرار عالية وصحة اعتماد بيانات الاختبار.

في نظام اختبار سلامة المنتجات من الحرائق، يُعدّ كلٌّ من جهاز اختبار الاشتعال بالأسلاك الساخنة وطريقة اختبار اللهب بالإبرة متكاملين: إذ يُقيّم الأول مخاطر الاشتعال الناتجة عن التوصيل الحراري طويل الأمد عند درجات حرارة عالية، بينما يُقيّم الثاني مخاطر الاشتعال الناتجة عن اللهب المكشوف الناتج عن القوس الكهربائي. ويمكن للنشر المُدمج لهذين الجهازين تغطية متطلبات اختبار الامتثال لمواد مقاومة اللهب لجميع فئات المنتجات في قطاعات الأجهزة المنزلية والكهربائية والطاقة الجديدة والمواد. ويتميز التصميم الآلي المتكامل بـ RSY-LT يقلل من أخطاء التشغيل اليدوي ويبسط إجراءات المعايرة. ويتكيف مع سيناريوهات اختبار متنوعة، بما في ذلك فحص الجودة في المصانع الصغيرة والمتوسطة الحجم، ومختبرات الاعتماد التابعة لجهات خارجية، ومؤسسات أبحاث المواد الجامعية، ويوفر حلاً موحدًا وقابلاً للتتبع لاختبار اشتعال الأسلاك الساخنة لاختيار المواد، وتصميم سلامة المنتج الهيكلي، والحصول على شهادة الوصول إلى الأسواق العالمية.