深圳市美华安规仪器有限公司
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安规仪器网从他处获得开发设计和测试美国“中性接地故障中断器”(GFCI)的方案书,系资深工程师列出一个开始和流程。
所谓美国“中性接地故障中断器”也就是中国人所说的家用一级漏电保护开关,所不同的是对地漏电保护功能上多设计了一道“中性线”对地漏电保护小于6mA,剩余动作时间小于25毫秒,总之其“中性接地故障中断器目前已具备三大功能,
其一具有相线/中性线同时对地漏电保护设备和人生安全能,
其二具有反相错误接线式保护功能,
其三具有寿命终止式自动显示功能。
如何设计测试美国GFCI新产品常见问题首先要了解以下11个主要项目:,
其一首先要了解美国国情和产品用途;
其二要了解美国UL公司产品认证标准;
其三要了解美国市场GFCI产品近14年来更新换代过程;
其四要了解GFCI产品开发设计周期;
其五要了解GFCI产品所需工程人员和总投资费用及开发过程中的困难是什么?
其六要了解GFCI产品需要那些测试设备/仪器?
其七要了解GFCI产品外壳/内件所用PC材料和铜材料的要求;
其八要了解GFCI产品电路板线宽开距如何设计;
其九要了解GFCI产品寿命终止式电路原理图结构;
其十一要了解GFCI产品出厂100%检验具体要求测试那20个项目参数?
(附GFCI样品如下)
(一)美国国情:
GFCI产品输入交流电压125V/60HZ,(动态使用电压102V-132V),对地漏电流小于6mA,剩余动作时间小于25毫秒,该产品应用于“家用电器,吸尘器,电动工具,医疗设备,美发用具,宾馆等行业。
20世纪90年代末西方国家自从GFCI问世以来,深受到了人民的生活用电需求,在工业发达的西方国家,尤其是家用GFCI或工业用途AFCI需求量特别大,随着家用电器品种的日益增多,十多年前西方国家已将GFCI和AFCI用电标准和功能要求草案纳入了美国电工电力委员会宪法草案,为此美国电力委员会对家用“中性接地故障中断器” GFCI、 AFCI、、ALCI、LCDI产品提出了新的标准和新的要求,为何说美国市场需求量大呢?主要是每一个国情不一样,美国宪法规定凡以上产品从安装到使用周期为一年,无论是完好或损坏均重新换新的。故美国市场之大就在这里。
(二)美国UL公司GFCI产品认证标准:
新标准:UL943/2006,UL943/PAG,UL943B,UL498等。
(三)GFCI产品近14年来更新换代过程:(主要升级换代三次)
1)第一代产品:从1993年-2002年新开发的GFCI产品为自锁式普通产品(仅具备相线/中性线同时对地漏电保护功能),
2)第二代产品:从2003年-2005年美国将自锁式普通产品标准升级为反相错误接线式保护功能,(反相错误接线式保护功能,是指GFCI产品从输出端输入125V电压,GFCI开关不能复位工作,具有反相错误接线式保护功能)。
3)第三代产品:从2006年-2009年美国将自锁式新产品标准升级为寿命终止式自动保护式(寿命终止式是指GFCI产品老化损坏后,产品面板上绿色指示灯自动熄灭,红色指示灯亮,自动报警),
目前美国GFCI新产品经过三代升级,现具备反相错误接线式保护功能和寿命终止式自动保护功能。
4)有关专家吐露:美国2010年-2013年第四代换代有可能将寿命终止式
(四)GFCI产品开发设计周期:
1)
2)开发进度时间计划表;
3
4)开发期间需配备的人员;
5)何时看到开发而成的样品?
6)何时可以开始申报UL公司认证工作?
7)
8)在开发过程中的困难是什么?
GFCI开发流程如下:
建立实验室 |
图纸校对与审核 |
刻模 |
铜、塑零部件检验电子元器件选购与定点 |
样品试装与实验室20个项目电脑台测试 |
试样测试数据分析与技术参数调整或再次验证 |
试样送UL公司专家初检合格与反馈 |
UL公司专家来公司考察实验室是否符合产品测试标准 |
UL公司专家流水线抽样品在实验室和100%电脑测试台全面测试20个项目技术参数合格后核发UL公司证书 |
开发进度时间计划表:
备注)建立实验室(包括购置七台测试台和订制特殊高压测试台及100%电脑测试台、自制灵敏度仪器等计划三个月完成)。
(五)所需工程人员和总投资费用及开发过程中的困难是什么?
1)开发全过程,需资金总额,其中包括设备、自制仪器、刻模、图纸等;
1.1)实验室仪器包括自制仪器计50万元
1.2)刻模约25万元
1.3)100%电脑测试台×5台
1.4)生产车间流水线包括自动稳压器、仪器计10万元
1.5)样品送UL公司专家实验室检测费人民币需52万元
1.6) UL公司核发证书需人民币60万元,
总计需人民币:220万元
2)开发期间需配备的人员:
1.1)
何时看到开发而成的样品:
1.2)
3)何时可以开始申报UL认证工作;
制作样品60个→前期当误时间八个月计需八个月零十天。
总计需要十个月左右方可正式投产
4)在开发过程中的困难是什么?
主要是机械结构与电路板上元器件结构设计配备误差和组装的GFCI试品是否按UL公司规定的脱扣电流值、脱扣时间值和高压冲击值以及过载值在实验室-35度下恶劣环境中测试能否具备较高的灵敏度或稳定性。主要是各外协户订制的零部件工差是否符合及时
5)上海订制的特殊高压冲击仪是否能在七十天内发货会严重影响试品测试,(一般订制仪器需八十天才能发货)
6)模具是否能在三个月以内刻出,是否达到标准化这些均会影响研发时间。
(六)GFCI产品要求那些测试设备?
生产美国125伏GFCI产品电子仪器和测试台规格如下:
|
仪器名称 |
1 |
过载故障测试台 |
2 |
耐久性故障测试台 |
3 |
高/低泄漏故障测试台 |
4 |
中性接地故障测试台 |
5 |
抗误脱扣测试台 |
6 |
超压限流测试台 |
7 |
直流抗电孤测试台 |
8 |
百分百电脑测试台 |
9 |
美国泰克示波器 |
10 |
灵敏度漏电测试仪 |
11 |
冲击电流测试台 |
12 |
冲击电压试验仪 |
13 |
振铃波形发生器 |
14 |
高低温交变湿热试验箱 |
15 |
电解电容漏电流测试仪 |
16 |
普通晶体管测试仪 |
17 |
电容电感测试仪 |
18 |
数字显示万能表 |
20 |
磁性元件分选仪 |
21 |
精密交流恒流源 |
16 |
5KV耐压测试仪 |
22 |
精密电流表 |
23 |
QT2晶体管图示仪 |
(七)GFCI产品外壳/内件所用PC材料和铜材料要求:
1)产品外壳所用PC材料:
1.1)GE940韩国三洋公司产3.6万元/吨和美国GE940A-116型号8.3万元/吨/PC聚碳原料作为外壳,其外壳要求阻燃850~950度,燃烧时间国家标准小于30秒,企业标准小于15秒,环保溴要求小于10000PPM,
1.2)也可以采用成本低的原料DSm公司产,PAHTFOG8NC3型号,4.2万元/吨,
2)产品内件所用PC材料:
2.1)内件动触头杠管和互感器外壳耐高温材料采用DSm公司产PA46-TE250-F8型号,其内件要求阻燃850度,燃烧时间国家标准小于30秒,环保溴要求小于10000PPM,
2.2)其它普通内件材料采用PA46/PC或阻燃尼龙材料等,
3) 铜材料要求:
3.1) 动触头常用铜材料型号有HY62/68黄铜,根据动触头设计工艺要求不定,必要时还用铍青铜和德国进口紫青铜,但铍青铜和德国进口紫青铜价格昂贵,其各种特性较好,例如:抗拉强度好,导电率高,温度特性好等,
(八)GFCI产品电路板线宽开距如何设计?
根据UL943B标准文件目录中“14间距第19页码规定如下:
1)
2)
3)
其一是PCB线路板间距大于0.8 mm符合UL标准,
其二是PCB线路板间距小于0.8 mm间距,要求涂上UL公司指定的高聚合物绝缘漆,
(九)GFCI产品寿命终止式电路原理图(仅供参考)
(十) GFCI产品要求测试那38个主要项目?
过载台/耐久性台/高低泄漏台/直流抗电孤台/中性台/立体图形
序号 |
测试项目 名 称 |
参 |
测试埸所 |
1 |
漏电流测试 |
UL943第22条款 |
本公司测试 |
2 |
电压冲击测试 |
UL943第23条款 |
本公司测试 |
3 |
高电阻接地故障测试 |
|
|
4 |
抗误脱扣测试 |
|
|
5 |
中性接地故障测试 |
|
|
6 |
校准测试 |
|
|
7 |
温度测试 |
|
|
8 |
耐压测试 |
|
|
9 |
过载测试 |
|
|
10 |
低电阻接地故障测试 |
|
|
11 |
耐久性测试 |
|
|
12 |
异常操作测试 |
|
|
13 |
冲击电流测试 |
|
|
14 |
限定电流的异常超电压测试 |
|
|
15 |
灰尘测试 |
|
|
16 |
下落测试 |
|
|
17 |
操作机械测试 |
|
|
18 |
相线端和负载反向错误接线测试 |
|
|
19 |
接地连续性测试 |
|
|
20 |
100%测试 |
|
|
21 |
模压应力测试 |
|
|
22 |
应力释放测试 |
|
|
23 |
挤压测试 |
|
|
24 |
扭力矩测试 |
|
|
25 |
叶片保持力测试 |
|
|
26 |
异常过载测试 |
|
|
27 |
温度测试 |
|
|
28 |
叶片保持力重复测试 |
|
|
29 |
抗电孤测试 |
|
|
30 |
端子强度测试 |
|
|
31 |
装配可靠性测试 |
|
|
32 |
附加的电压冲击抗扰测试 |
|
|
33 |
防腐蚀测试 |
|
|
34 |
铬酸滴落测试 |
|
|
35 |
短路测试 |
|
|
36 |
超低电阻接地故障测试 |
|
|
37 |
高电流异常过电压测试 |
|
|
38 |
抗RF场干扰测试 |
|
|
(十一) GFCI产品出厂100%检验具体要求测试那20个主要项目参数:
祥见100%机器人全自动电脑测试台图形如下:
序号 |
测试GFCI项目名称 |
测试GFCI项目故障范围 |
1 |
无负载/低泄漏 |
1-8项目故障 |
2 |
高泄漏/无负载 |
9-10项目故障 |
3 |
加负载/15-20A |
11-14项目故障 |
4 |
中性脱扣时间测试 |
15-16项目故障 |
5 |
抗误脱测试 |
17-18项目故障 |
6 |
复位/脱扣测试 |
19-20项目故障 |
仪器商城:www.17-18.cn
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