كيفية الامتثال لطريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 في سلامة المنتجات الكهربائية

الملخص
تؤدي أعطال التحميل الزائد للمقاومات ومكونات الطاقة داخل المعدات الكهربائية والإلكترونية إلى توليد مصادر حرارة عالية. وقد يُشكل تلامس درجات الحرارة العالية مع الأجزاء البلاستيكية العازلة المحيطة مخاطر اشتعال. يُعد اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 معيارًا عامًا لاختبار مخاطر الحريق، وضعته اللجنة الكهروتقنية الدولية. وهو يُحاكي التلامس عالي الحرارة بين المكونات الداخلية المُسخّنة والأجزاء غير المعدنية للأجهزة، ويُعد إجراءً إلزاميًا للحصول على شهادة السلامة للأجهزة المنزلية ومنتجات الإضاءة والمكونات الكهربائية. جهاز اختبار السلك المتوهج هو جهاز اختبار عالي الدقة طُوّر بواسطة LISUN لتقييم أداء مقاومة اللهب للمنتجات الكهربائية والإلكترونية، والأجهزة المنزلية، وأجهزة الإضاءة، والمكونات البلاستيكية. من خلال محاكاة سيناريو "التلامس مع سلك متوهج بدرجة حرارة عالية"، يختبر الجهاز قابلية الاشتعال، ودرجة حرارة الاشتعال، وقابلية الاشتعال، ومؤشر قابلية اشتعال السلك المتوهج للمواد تحت حمل حراري محدد، ويوفر بيانات أساسية لدعم تصميم سلامة المنتج من الحرائق والحصول على شهادة المطابقة. LISUN باستخدام جهاز اختبار الأسلاك المتوهجة ZRS-3H كموضوع بحث، توضح هذه الورقة البحثية المعنى القياسي، ومؤشرات الجهاز الرئيسية، وإجراءات الاختبار الكاملة، وتقييم النتائج، والجوانب الهندسية العملية لطريقة اختبار الأسلاك المتوهجة IEC 60695-2-10. كما تقدم مراجع تشغيلية عملية للمصنعين المحليين ومختبرات الاختبار الخارجية للتحقق من سلامة المنتجات من الحرائق. 

خلفية الاختبار وأهمية طريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10

أثناء التشغيل طويل الأمد للأجهزة المنزلية، ووحدات الإضاءة، والمفاتيح، والمقابس، والمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية، عند تعرض المكونات لحمل زائد أو ماس كهربائي، ترتفع درجة حرارة سطح المكون إلى عدة مئات من الدرجات المئوية. تنتقل الحرارة إلى الأغلفة البلاستيكية المحيطة، والأقواس العازلة، والأجزاء غير المعدنية الأخرى، مما قد يتسبب في تحلل حراري واشتعال المواد، وبالتالي نشوب حرائق في المنتج بأكمله. ولأن سيناريوهات الاشتعال الناتجة عن الأعطال الفعلية يصعب محاكاتها مباشرة، يقترح معيار IEC 60695-2-10 لاختبار السلك المتوهج حلاً معيارياً للمحاكاة المختبرية. يُستخدم سلك متوهج من النيكروم مُسخّن كهربائياً لمحاكاة مصدر حرارة عالي الحرارة معيب، ويعمل على سطح العينة بدرجة حرارة وضغط ومدة تلامس مضبوطة، وذلك لتقييم مقاومة الاشتعال للمنتجات النهائية أو المواد البلاستيكية.

استخدم طريقة اختبار السلك المتوهج وفقًا للمعيار IEC 60695-2-10 لا يحدد هذا المعيار معايير مستقلة لاجتياز أو فشل المنتجات. بل يُعدّ الإجراء العام الأساسي لنظام اختبار سلك التوهج الكامل، ويجب استخدامه بالتزامن مع معيار IEC 60695-2-11 لاختبار قابلية اشتعال المنتج النهائي، ومعيار IEC 60695-2-12 لمؤشر قابلية اشتعال سلك التوهج (GWFI)، ومعيار IEC 60695-2-13 لدرجة حرارة اشتعال سلك التوهج (GWIT). ويُعادله في المعيار الصيني GB/T 5169.10-2023. ويُستشهد به على نطاق واسع في معايير سلامة المنتجات، بما في ذلك معيار GB/T 4706.1 لسلامة الأجهزة المنزلية. GB 7000.1 تُعدّ سلامة وحدات الإضاءة وسلامة المفاتيح والمقابس وفقًا لمعيار GB/T 2099.1 عنصرًا هامًا في مجال السلامة من الحرائق، وهو شرط أساسي للحصول على شهادات 3C وCQC وUL وغيرها من شهادات دخول السوق. ويمكن للشركات التي تُجري اختبارات وفقًا لطريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 في مرحلة البحث والتطوير، فحص المواد المقاومة للهب مسبقًا، وتحسين التصميم الهيكلي الداخلي للمنتجات، وتجنب حالات فشل الحصول على الشهادات اللاحقة، فضلًا عن مخاطر الحريق في تطبيقات المستخدم النهائي.

ZRS-3H جهاز اختبار سلك الوهج

المعايير الفنية الأساسية لجهاز اختبار السلك المتوهج

LISUN صُمم جهاز اختبار سلك التوهج ZRS-3H وفقًا لمعايير الأجهزة المحددة في معيار IEC 60695-2-10 لاختبار سلك التوهج. يُمكن لهذا الجهاز إجراء اختبار قابلية اشتعال سلك التوهج للمنتجات النهائية، بالإضافة إلى تحديد درجة اشتعال سلك التوهج (GWFI) ودرجة اشتعال سلك التوهج (GWIT) للمواد البلاستيكية الهندسية. يُزود الجهاز بنظام تحكم حراري ذي حلقة مغلقة ومزدوجة حرارية من النوع K مُدرعة لقياس درجة الحرارة، مما يسمح بضبط دقيق لضغط تلامس سلك التوهج ومدة التسخين. عند انتهاء مدة التسخين، ينفصل سلك التوهج تلقائيًا عن العينات. كما يدعم الجهاز التسجيل التلقائي لوقت الاشتعال ووقت انطفاء اللهب لتقليل أخطاء الملاحظة اليدوية وضمان قابلية تكرار بيانات الاختبار. تتضمن سلسلة ZRS-3H نوعين: ZRS-3H المدمج في الخزانة، وZRS-3HS غير المدمج في الخزانة. تُعرض المعايير الفنية الأساسية في الجدول 1.

وفقًا للمتطلبات الإلزامية لطريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10، يجب معايرة نظام قياس درجة الحرارة، ونظام التحكم في ضغط التلامس، ونظام التوقيت للجهاز بشكل دوري. يُعد السلك المتوهج جزءًا استهلاكيًا، حيث يتعرض للتشوه والأكسدة بعد عدة اختبارات عند درجات حرارة عالية. يجب استبداله فورًا عند ظهور أي تغيير واضح في أبعاده؛ وإلا فإن أي انحراف في درجة الحرارة وظروف التلامس سيؤدي مباشرةً إلى نتائج اختبار غير دقيقة. يتميز جهاز ZRS-3H بهيكل فولاذي مطلي بطبقة مقاومة لدرجات الحرارة العالية، مما يجعله مناسبًا لاختبارات السلامة من الحرائق المستمرة طويلة الأمد في المختبرات.

إجراء اختبار كامل قائم على طريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10

قبل إجراء الاختبار الرسمي، يجب على المشغلين دراسة طريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 دراسةً وافية، بالإضافة إلى المعايير الخاصة بالمنتج، والتأكد من درجة حرارة الاختبار ومدة التلامس المتوهج، وتحديد ما إذا كان هذا الاختبار مخصصًا للمنتج النهائي أو لاختبار جودة المادة، وإتمام عملية تهيئة العينة. يجب تهيئة العينات في ظل ظروف درجة الحرارة والرطوبة المحددة في المعايير، وذلك لإزالة تأثير الرطوبة المحيطة على أداء المادة المقاوم للهب.

الخطوة الأولى: فحص الجهاز وتسخينه مسبقًا. تحقق من مظهر سلك التوهج وحالة تركيب المزدوجة الحرارية، وتأكد من التشغيل السليم لآلية التحكم بالضغط، ثم ضع الحشوة القطنية أسفله. اضبط درجة حرارة الاختبار المستهدفة للجهاز، وسخّن سلك التوهج حتى تستقر درجة حرارته تمامًا. تتطلب طريقة اختبار سلك التوهج IEC 60695-2-10 استقرار درجة الحرارة قبل ملامسة العينات لتجنب انحراف ظروف الاختبار الناتج عن تقلبات درجة الحرارة. في الوقت نفسه، تحقق من الأداء السليم لوحدة التوقيت التلقائي وآلية الفصل التلقائي.

الخطوة الثانية: تثبيت العينة وتحديد موضعها. ثبّت العينة عموديًا على حاملها وحدد نقطة تلامس سلك التسخين. يجب أن تحاكي نقطة التلامس هذه موقع تلامس مصدر الحرارة الحقيقي داخل المنتج، وليس حواف العينة أو ثقوبها أو أي مواضع خاصة أخرى. اضبط الحركة الميكانيكية لضمان قدرة سلك التسخين على تطبيق ضغط عمودي على سطح العينة.

الخطوة الثالثة: تطبيق التلامس بسلك التسخين. ابدأ إجراء الاختبار، وحرّك سلك التسخين للأمام حتى يلامس العينة، مع الحفاظ على ضغط التلامس ومدة التلامس المحددة وفقًا للمعايير؛ عادةً ما تكون مدة التلامس الافتراضية 30 ثانية. خلال عملية التلامس بأكملها وفترة المراقبة اللاحقة، سجّل ما إذا كانت العينة قد اشتعلت، ووقت الاشتعال، ومدة اللهب، ولاحظ ما إذا كانت القطرات المنصهرة قادرة على إشعال الحشوة القطنية الموضوعة أسفلها. عند انتهاء مدة التسخين، يسحب الجهاز سلك التسخين تلقائيًا، ويستمر في مراقبة ظواهر الاحتراق أو التوهج اللاحقة للعينة.

الخطوة الرابعة: تسجيل نتائج الاختبار وإعادة الاختبار. يجب استخدام عينات جديدة تمامًا لكل مجموعة اختبار. يُمنع إعادة الاختبار على موضع الاحتراق المتفحم. يجب تسجيل جميع الظواهر بدقة، بما في ذلك وجود اللهب، ومدة اللهب، وما إذا كانت الحشوة القطنية قد اشتعلت، واستمرار احتراق العينة. في حال إجراء اختبار مادة GWFI أو GWIT، يجب تطبيق مجموعات اختبار متعددة مع تعديل درجة الحرارة تدريجيًا للحصول في النهاية على مؤشر قابلية اشتعال سلك التوهج أو درجة حرارة اشتعال سلك التوهج للمادة المختبرة.

النقاط الرئيسية لتقييم نتائج طريقة اختبار السلك المتوهج وفقًا للمعيار IEC 60695-2-10

تحدد طريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 متطلبات الجهاز وإجراءات التشغيل العامة فقط. ويُرجى الرجوع إلى معايير المنتج ذات الصلة لتحديد اجتياز الاختبار أو فشله. فعلى سبيل المثال، عند اختبار المنتجات النهائية الشائعة للأجهزة المنزلية، يُعتمد معياران رئيسيان للحكم. أولًا، بعد سحب السلك المتوهج، يجب أن ينطفئ لهب العينة تلقائيًا في غضون 30 ثانية. ثانيًا، يجب ألا تتسبب القطرات المنصهرة من العينة في اشتعال الحشوة القطنية السفلية. إذا تحقق كلا الشرطين، يُعتبر الاختبار ناجحًا عند درجة الحرارة الحالية. أما إذا استمرت العينة في الاحتراق لفترة أطول من المدة المحددة أو تسببت القطرات في اشتعال الحشوة القطنية، فيُعتبر الاختبار فاشلًا، مما يعني أن المكون المعني مُعرّض لخطر الحريق عند درجة حرارة عالية.

في اختبارات جودة المواد، تُستخلص معايير GWFI وGWFI من خلال اختبارات درجات حرارة متعددة التدرجات. يشير GWFI إلى أن ثلاث عينات تستوفي جميعها متطلبات الإخماد عند درجة حرارة معينة؛ بينما يشير GWIT إلى درجة الحرارة التي تتجنب عندها المادة الاشتعال. أثناء تصميم المنتج، يجب على الشركات اختيار مواد ذات مستوى GWFI أعلى من درجة حرارة العطل الفعلية، وذلك وفقًا لمستوى مخاطر المكونات داخل المعدات الكاملة، للحد من مخاطر الحريق الناجمة عن مصدر المادة.

احتياطات التطبيق والاختبار الهندسي

يُستخدم جهاز اختبار السلك المتوهج على نطاق واسع في المنتجات الكهربائية والإلكترونية، والأجهزة المنزلية، ومعدات الإضاءة، والمفاتيح والمآخذ، وإلكترونيات السيارات، ومختبرات الاختبار التابعة لجهات خارجية. تختلف درجات حرارة الاختبار باختلاف المنتجات. عادةً ما تُختبر المكونات منخفضة الخطورة عند 550 درجة مئوية أو 650 درجة مئوية. أما الأجزاء البلاستيكية المجاورة لمكونات تسخين الطاقة وحلقات تيار الأعطال، فغالبًا ما تتطلب اختبارات درجات حرارة عالية تصل إلى 750 درجة مئوية، أو 850 درجة مئوية، أو حتى 960 درجة مئوية. من المفاهيم الخاطئة الشائعة لدى العديد من الشركات التركيز فقط على معايير اختبار السلك المتوهج من بيانات المواد، مع تجاهل التحقق من المنتج النهائي وفقًا لطريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10. لا تضمن عينة المواد المؤهلة اجتياز المكون المُجمَّع للاختبار. قد تؤثر فجوات التجميع والإجهاد الميكانيكي واختلاف السماكة على الأداء الفعلي لمقاومة اللهب.

أثناء الاختبار، يجب على المختبرات تطبيق إجراءات التهوية والحماية من الحرائق. على الرغم من أن الجهاز مزود بخزانة اختبار، إلا أنه يجب تجهيز أجهزة إطفاء الحريق. يُعد سلك التوهج والمزدوجة الحرارية من الأجزاء الاستهلاكية التي يجب فحصها بعد كل اختبار ومعايرتها دوريًا لضمان استمرار توافق مكونات الجهاز مع متطلبات طريقة اختبار سلك التوهج IEC 60695-2-10. وظيفة التحكم عن بُعد لـ LISUN يسمح نظام ZRS-3H للمشغلين بالابتعاد عن غرفة الاختبار ذات درجة الحرارة العالية ويحسن السلامة التشغيلية للاختبار المستمر لفترات طويلة.

خاتمة

تُعدّ طريقة اختبار السلك المتوهج IEC 60695-2-10 مواصفة اختبار أساسية وهامة في مجال السلامة من الحرائق للمنتجات الكهربائية على مستوى العالم. وهي تُرسّخ طريقة معملية موحدة لمحاكاة مخاطر الاشتعال الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة الداخلية للأجهزة. وجهاز اختبار السلك المتوهج هو جهاز اختبار عالي الدقة تم تطويره بواسطة LISUN لتقييم أداء مثبطات اللهب للمنتجات الكهربائية والإلكترونية والأجهزة المنزلية وأجهزة الإضاءة والمكونات البلاستيكية. LISUN ZRS-3H اختبار توهج الأسلاك يطبق الجهاز بشكل كامل جميع المتطلبات الفنية للمعيار فيما يتعلق بدرجة الحرارة والضغط والتوقيت والتأثيرات الميكانيكية. ويمكنه إجراء اختبار قابلية اشتعال المنتج النهائي، بالإضافة إلى تحديد درجة المواد المستخدمة في اختبار سلك التوهج (GWFI) واختبار سلك التوهج (GWIT). في مراحل البحث والتطوير للمنتجات، واختيار المكونات، وتقديم طلبات الاعتماد، تستطيع الشركات التي تفهم وتلتزم بشكل صحيح بطريقة اختبار سلك التوهج IEC 60695-2-10 تحديد مخاطر الحريق للمكونات غير المعدنية بفعالية، وتحسين اختيار المواد والتصميم الهيكلي، ورفع مستوى السلامة من الحرائق للمنتجات الكهربائية، وضمان سلامة المستخدمين النهائيين في التطبيقات العملية.