고급 바늘형 화염 시험기를 이용한 릴레이 및 스위치의 내화성 평가

추상
릴레이와 스위치는 저전압 배전, 가전제품 및 산업 제어 장비 내부에 사용되는 기본적인 스위칭 부품입니다. 접점의 차단 및 연결 과정에서 전기 아크가 발생하기 쉽습니다. 회로 단락 및 과부하 고장 조건에서 미세한 불꽃이 발생하여 주변의 플라스틱 절연 하우징과 기판에 불이 붙어 전기 화재 사고로 이어질 수 있습니다. 니들 화염 시험기는 이러한 고장 화재 원인을 모사하는 데 중요한 시험 장비입니다. 니들 화염 시험기는 화재 안전 시험 장비로서 다음과 같이 설계되었습니다. LISUN 전기전자, 가전제품, 조명 및 정보기술 장비 산업에 사용되는 이 장비는 장비 내부의 회로 단락 및 부품 과열로 인해 발생하는 "미세 화염"을 모사하여 미세 화염 점화 시나리오에서 제품 및 절연 재료의 내화성 및 화재 안전 성능을 평가합니다. 표준 바늘형 버너를 통해 시편에 방향성 화염을 가함으로써 시편의 점화 상태, 화염 지속 시간 및 화염 확산 상태를 정밀하게 감지합니다. 제품 연구 개발, 공장 출하 품질 검사 및 제3자 인증을 위한 국제 및 국내 표준을 준수하는 시험 데이터를 제공하여 기업이 시장 진출 시 요구되는 화재 안전 요건을 충족하도록 지원합니다. LISUN 본 논문은 ZY-3 니들 화염 시험기를 연구 대상으로 삼아, 니들 화염 시험기의 시험 원리 및 주요 장비 매개변수, 릴레이 및 스위치 부품에 대한 완전한 시험 절차, 결과 평가 기준을 기술하고, 실제 시험에서 흔히 발생하는 문제점을 분석합니다. 본 논문은 부품 제조업체와 제3자 시험기관이 릴레이 및 스위치의 화재 안전성 검증을 수행하는 데 실질적인 참고 자료를 제공합니다. 

릴레이 및 스위치에 대한 바늘-화염 시험의 배경 및 표준 기준

릴레이와 스위치의 일상적인 작동 과정에서 접점의 잦은 개폐로 인해 아크 방전이 발생합니다. 접촉 불량, 과부하 또는 단락 고장이 발생하면 아크 에너지가 증가하여 국부적으로 미세한 화염이 발생하고, 이 화염은 릴레이 하우징, 스위치 패널, 단자대와 같은 비금속 절연 부품에 직접 작용합니다. 부품의 난연성이 부족할 경우, 미세한 화염이 시편에 불을 붙여 화염이 지속적으로 확산될 수 있으며, 용융된 금속 방울이 인접한 케이블이나 다른 어셈블리에 불을 붙여 전체 장비에 화재를 일으킬 수 있습니다. 글로우 와이어 테스트는 주로 고온 열복사로 인한 열 응력을 평가하는 반면, 니들 플레임 테스트는 부품 내부의 미세 아크에 의해 직접적으로 유발되는 발화 시나리오에 중점을 둡니다. 이 두 테스트는 서로 보완적인 역할을 하여 저전압 부품의 화재 위험을 종합적으로 평가합니다.

해당 국내 표준은 GB/T 5169.5‑2020이고, 이에 상응하는 국제 표준은 IEC 60695‑11‑5:2016입니다. 이 표준들은 하드웨어 구조에 대한 내용을 명시하고 있습니다. 니들 화염 시험기본 문서에는 화염 확인 시험 방법, 시편 사전 처리, 화염 적용 절차 및 결과 판단 지침이 포함되어 있습니다. 스위치 및 소켓 제품 표준인 GB/T 2099.1-2021 및 관련 저전압 릴레이 사양은 이 니들 화염 시험 방법을 참조하며, 이는 CCC, CQC, CE 및 기타 시장 진출 인증에 필수적인 화재 안전 항목입니다. 기업은 제품 연구 개발 단계에서 니들 화염 시험기를 사용하여 절연 재료 배합을 검토하고, 릴레이 및 스위치의 내부 구조를 최적화하며, 잠재적인 화재 위험을 사전에 파악하고 제품 출시 후 안전 위험을 방지할 수 있습니다.

ZY-3 바늘 화염 테스트

바늘형 화염 시험기의 핵심 기술 매개변수

LISUN ZY-3 니들 화염 시험기는 GB/T 5169.5-2020 및 IEC 60695-11-5:2016의 하드웨어 요구 사항에 따라 완벽하게 개발되었습니다. 모듈식 구조를 채택하여 화염 온도 확인, 자동 타이밍 및 연소 상태 데이터 기록 기능을 통합했습니다. 버너 각도는 자유롭게 조절할 수 있으며, 화염 높이와 화염 온도 상승률은 표준 확인 시험의 모든 조건을 충족합니다. LCD 터치스크린과 원격 제어를 포함한 두 가지 작동 모드를 제공하여 시험자가 연소실에서 떨어져서 고온 화재 안전 시험을 수행할 수 있도록 하여 작업 안전성을 향상시킵니다. 이 장비는 실험실 환경에 따라 캐비닛 장착형 ZY-3과 캐비닛 미장착형 ZY-3S 두 가지 모델로 제공됩니다. 주요 기술 사양은 표 1에 나와 있습니다.

표준 요구사항에 따라 니들 화염 시험기는 화염 온도 상승률과 화염 높이를 확인하기 위해 주기적인 확인 시험을 수행해야 합니다. 버너 노즐은 소모성 부품입니다. 장시간 연소 시 노즐 개구부가 변형되어 화염 에너지 편차가 발생할 수 있으며, 이는 릴레이 및 스위치 시편의 시험 결과에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 정기적인 점검 및 교체가 필요합니다. 기계 본체는 고온 코팅 강철 구조로 제작되어 플라스틱 연소 시 발생하는 부식성 배기가스에 대한 내성을 가지며, 실험실에서 장기간 연속 화재 안전성 시험에 적합합니다.

바늘형 화염 시험기를 이용한 릴레이 및 스위치 종합 시험 절차

릴레이 또는 스위치에 대한 정식 바늘 화염 시험을 실시하기 전에 작업자는 GB/T 5169.5-2020 및 해당 제품 사양을 숙지하고 화염 적용 시간을 확인해야 합니다. 릴레이 및 스위치 부품에 대한 일반적인 화염 적용 시간은 30초입니다. 위험도가 낮은 일부 부품의 경우 제품 표준에 따라 10초 또는 20초를 선택할 수 있습니다. 시편 사전 조건화는 필수적입니다. 시편은 플라스틱 재료의 연소 성능에 대한 습도의 영향을 제거하기 위해 주변 온도 15℃~35℃, 상대 습도 45%~75% 조건에서 최소 24시간 동안 보관해야 합니다.

1단계: 니들 화염 시험기의 화염 확인 및 디버깅. 순도 95% 이상의 부탄가스를 공급하고, 버너를 수직 위치로 설정한 후, 가스 유량을 조절하고 화염 높이를 12mm±1mm로 교정합니다. K형 열전대를 사용하여 화염 확인 시험을 실시하여 100℃에서 700℃까지의 가열 시간이 23.5초±1초를 충족하는지 확인합니다. 타이밍 모듈과 연소 시간 기록 기능이 정상적으로 작동하는지 확인합니다. 시편 스테이션 아래의 흰 소나무 판에 표준 면 패드를 깔아 용융된 액체 방울이 주변 가연성 물질에 불을 붙이는지 확인합니다. 화염 확인 후, 버너를 45° 시험 자세로 조정하고 몇 분 동안 안정적인 화염 상태를 유지합니다.

2단계: 릴레이 및 스위치 시편 고정 및 위치 조정. 실제 사용 환경을 모사하기 위해 시편을 가능한 한 완전 조립된 상태로 유지하고 임의로 분해하지 마십시오. 시편을 샘플 홀더에 단단히 고정하고 아크 화염에 가장 취약한 위치에 화염 끝을 정렬합니다. 릴레이의 경우 테스트 지점은 접점 근처의 하우징과 단자대이며, 스위치의 경우 테스트 지점은 접점 주변의 플라스틱 부품과 스위치 패널 안쪽입니다. 시편 가장자리 및 실제 기준값이 없는 다른 위치는 피하고 버너 끝과 시편 표면 사이의 표준 간격을 유지하십시오.

3단계: 바늘 불꽃을 특정 방향으로 적용합니다. 바늘 불꽃 시험기의 시험 프로그램을 시작합니다. 버너가 앞으로 이동하여 표준 바늘 불꽃 끝이 시편 표면에 닿도록 하고, 지정된 불꽃 적용 시간(일반적으로 30초) 동안 유지합니다. 전체 불꽃 적용 주기 및 잔불 관찰 기간 동안 작업자는 시편의 점화 상태, 점화 순간, 연소 지속 시간 및 화염 확산 범위를 기록하고, 시편에서 떨어지는 연소액이 아래쪽 솜 패드에 불을 붙이는지 관찰합니다. 불꽃 적용 시간이 완료되면 기기가 자동으로 버너를 후퇴시키고 시편의 잔불 및 연소 현상을 계속 관찰합니다. 동일한 시험 지점에서 반복적인 연소는 금지되며, 각 시험 그룹마다 새로운 시편을 사용해야 합니다.

4단계: 시험 완료 후 데이터 정리. 점화 상태, 연소 지속 시간, 용융액 방울 발생 여부, 기저층 면 패딩의 점화 여부 등 모든 현상을 상세히 기록합니다. 모든 병렬 시편 시험을 완료한 후, 모든 데이터를 종합하여 표준 규정에 따라 릴레이 또는 스위치 시편의 합격/불합격 여부를 판단합니다.

바늘-불꽃 시험 결과 판정 기준

GB/T 5169.5-2020의 판단 기준에 따르면, 릴레이 및 스위치 시편은 다음 조건 중 하나라도 충족되면 바늘 화염 시험을 통과한 것으로 간주합니다. 첫째, 바늘 화염을 가하는 전체 과정 동안 시편에 화염이나 발광 현상이 발생하지 않고 하부 면 패딩에 불이 붙지 않습니다. 둘째, 바늘 화염을 제거한 후 시편의 화염과 발광 현상이 30초 이내에 부품의 완전한 소손 없이 자연 소멸되고, 용융된 액체 방울에 의해 하부 면 패딩에 불이 붙지 않습니다. 시편이 30초 이상 계속 연소되거나 용융된 액체 방울에 의해 면 패딩에 불이 붙는 경우, 해당 시편은 시험에 불합격하며, 이는 해당 릴레이 또는 스위치에서 고장 아크로 인한 미세 화염 상황에서 화재 위험이 있음을 나타냅니다.

시험에 불합격할 경우, 기업은 난연 등급이 더 높은 엔지니어링 플라스틱을 사용하거나, 하우징 벽 두께를 늘리거나, 인접 부품으로 화염이 확산되는 것을 방지하기 위한 구조적 차단막을 추가하는 등의 시정 조치를 시행해야 합니다. 재료 또는 구조 변경 후에는 기준의 화재 안전 요건을 충족할 때까지 니들 화염 시험기를 사용하여 재시험을 실시해야 합니다.

릴레이 및 스위치의 바늘-화염 시험 시 실질적인 주의 사항

많은 기업에서 니들 화염 시험에 완제품 릴레이 및 스위치 부품 대신 표준 재료 막대를 직접 사용합니다. 재료 막대 시험 통과 결과가 완제품 부품의 니들 화염 시험 통과를 보장하는 것은 아닙니다. 조립 틈새, 부품 두께 편차 및 내부 응력으로 인해 실제 연소 거동이 달라질 수 있습니다. 따라서 완제품 부품을 시험편으로 사용해야 합니다. 니들 화염 시험기의 화염 확인 시험은 필수적입니다. 가스 교체 또는 버너 노즐 교체 후에는 화염 높이 및 온도 상승 곡선을 재보정해야 합니다. 그렇지 않으면 시험 결과가 무효화되어 인증 보고서에 사용할 수 없습니다.

실험실 시험 환경에서는 환기가 보장되어야 합니다. 기기가 밀폐형 시험 캐비닛에 설치되어 있더라도, 시료의 격렬한 연소와 같은 비상 상황에 대비하여 소화 장치를 준비해야 합니다. 원격 제어 기능 LISUN ZY-3 니들 화염 시험기는 작업자가 고온 화염 챔버에서 떨어져 전체 시험 절차를 완료할 수 있도록 하여 시험 중 작업자의 안전을 향상시킵니다. 니들 화염 시험을 통과하는 것만으로는 부품의 화재 위험 평가가 완전히 완료되는 것은 아닙니다. 릴레이 및 스위치의 전반적인 화재 위험 수준을 종합적으로 평가하기 위해서는 글로우 와이어 시험 및 트래킹 인덱스 시험과 같은 추가 안전 시험을 병행해야 합니다.

맺음말

릴레이와 스위치는 전기 시스템에서 대량으로 사용되는 기본 부품으로, 이들의 화재 안전 성능은 가전제품, 산업 제어 장비 및 배전 시스템의 전반적인 안전에 직접적인 영향을 미칩니다. 니들 화염 시험기는 실험실 환경에서 부품 고장 아크에 의해 발생하는 미세한 화염이라는 실제 작동 조건을 재현할 수 있습니다. 이 니들 화염 시험기는 화재 안전 시험 장비로, 설계는 다음과 같습니다. LISUN 전기전자, 가전제품, 조명 및 정보기술 장비 산업에 사용되는 이 장비는 표준 바늘형 버너를 통해 시편에 방향성 화염을 가하여 시편의 점화 상태, 화염 지속 시간 및 화염 확산 상태를 정밀하게 감지합니다. 제품 연구 개발, 공장 출하 품질 검사 및 제3자 인증을 위한 국제 및 국내 표준을 준수하는 시험 데이터를 제공합니다. LISUN ZY-3 니들 화염 시험기 본 장비는 GB/T 5169.5-2020 및 IEC 60695-11-5:2016의 모든 장비 요구사항을 완벽하게 충족하며, 릴레이 및 스위치 부품에 대한 니들 화염 내화 시험을 안정적으로 수행할 수 있습니다. 제품 연구 개발, 부품 선정 및 인증 신청 단계에서 니들 화염 시험기를 적절히 활용하는 부품 제조업체는 절연 부품의 화재 위험성을 파악하고, 재료 배합 및 제품 구조를 최적화하여 릴레이 및 스위치의 내화 수준을 향상시키고, 최종 사용자의 전기 장비 안전을 보장할 수 있습니다.