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[技術資料] 淺淡家電用電纜泄漏電流檢測和控制
P:2006-09-15 13:37:54
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淺淡家電用電纜泄漏電流檢測和控制
摘要：本文從電纜絕緣材料的介電性能和工頻交流下電纜的充放電，推導電纜交流泄漏電流值，為家電用配套電纜和空調器檢測提供一個快速和準確的泄漏電流閥流值。同時，也能對電纜生產中如何控制產品質量，追溯產品生產全過程的符合性提供量值。
關鍵詞：家用電器；電纜；泄漏電流；檢測和控制
1 引言
家用電器的安全性能，是按照GB4706.1-1998《家用和類似用途電器安全 通用要求》進行測試，其中空調器還要按GB4706.32-1996《家用和類似用途電器安全 熱泵空調器和除濕機的特殊要求》進行測試。GB/T7725-1996《房間空氣調節(jié)器》標準規(guī)定，空調器的泄漏電流為出廠檢驗項目，泄漏電流大是致命缺陷，測試方法及要求符合GB4706.1-1998和GB4706.32-1996兩個標準。空調企業(yè)一般在出廠做高壓試驗的同時，測試交流泄漏電流，空調器配套用室內外連接軟電纜作為電氣元件，也要經(jīng)受高壓和泄漏電流試驗。空調企業(yè)對配套用的軟電纜除了符合GB5013-1997外，還要對電纜的泄漏電流符合要求，各個空調企業(yè)分配給電纜連接線的泄漏電流指標值是各不相同，一般要求每根連接用電纜在2000V工頻交流下，泄流電流不大于3mA。本文對空調用電纜的泄漏電流控制情況談談體會。
2 電纜的泄漏電流
電纜的絕緣層主要是阻止電流通過，絕緣電阻是表征絕緣體阻止電流通過的能力。但絕緣體不是絕對不導電的，只是通過絕緣體的泄漏電流很小而已。
電纜通直流電壓后，開始一段時間電流成份很多，有泄漏電流、充電電流、極化電流、位移電流等。一定時間后，極化過程基本完成，充電電流也達到飽和，主要表現(xiàn)為泄漏電流。
電纜在交流電壓下，絕緣材料要隨電流極化，同時絕緣層相當于介質，在交流正弦波的作用下，不斷產生充放電作用，產生電容充電電流。因此，交流電壓下，泄漏電流主要表現(xiàn)為電纜的充放電電流。
影響電纜的泄漏電流因素很多，主要有材料的極性和絕緣體積電阻系數(shù)。非極性材料，介電系數(shù)小，體積電阻系數(shù)大，泄漏電流小。弱極性材料，介電系數(shù)和體積電阻系數(shù)一般，泄漏電流較小。極性材料，介電常數(shù)相對較大，體積電阻系數(shù)較小，泄漏電流相對大一些。因此，作為絕緣材料，應選用使用介電常數(shù)小，絕緣體積電阻系數(shù)大的材料，或者多種絕緣材料復合，取長補短，發(fā)揮各種材料的特性。其次，使用的配合劑、添加劑、增塑劑等材料，體積電阻系數(shù)要高。另外，各種材料分散要均勻，也就是絕緣混煉要均勻，生產過程中要始終保持絕緣材料清潔，可以保持良好的絕緣性能，避免局部泄漏電流大的缺陷。
3 電纜電容電流的估算
交流條件下，測試電纜的泄漏電流，相當于對電纜的充放電，兩根絕緣線芯之間相當于圓柱形電容器，絕緣材料作為電容器的介質，導體相當于電容器的極。
3.1 橡套軟電纜電容電流估算
現(xiàn)在，按2000V，50Hz工頻交流，電纜長度為1m，絕緣材料為天然/丁苯橡皮，規(guī)格為
245 IEC 57 （YZW）3*
圓柱形電容器電容計算公式： [1]
2πε0εr l
Lu (R/r)
代入上式得到：
2π×8.85×10-12×3.8×1
Ln (1.66/0.79)
= 2.84×10-10 (F)
電容容抗計算公式：
1
2π f C
代入上式得到：
1
2π ×50× 2.84×10-10
= 1.12 ×10-7 (Ω)
交流下的電容電流計算公式：
U
2 XC
代入上式得到：
2000
2× 1.12 ×10-7
= 8.9 ×10-5 (A)
相當于每米的泄漏電流為0.089mA。
3.2 聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套軟電纜電容電流估算
現(xiàn)在，按2000V，50Hz工頻交流，電纜長度為1m，絕緣材料為聚氯乙烯，規(guī)格為227 IEC
53 （RVV）3*
其中，聚氯乙烯相對介電常數(shù)取6.0。 [2]
絕緣層的外半徑，
絕緣層的內半徑，
代入圓柱形電容器電容計算公式得到：
2π×8.85×10-12×6.0×1
Lu (1.49/0.79)
= 5.256×10-9 (F)
代入電容容抗計算公式得到：
1
2π ×50× 5.256×10-9
= 6.06 ×10-6 (Ω)
代入交流下的電容電流計算公式得到：
2000
2× 6.06 ×10-6
= 1.65 ×10-4 (A)
相當于每米的泄漏電流為0.165mA。
3.3 聚化聚乙烯和合成橡膠復合材料為絕緣的軟電纜電容電流估算
現(xiàn)在，按2000V，50Hz工頻交流，電纜長度為1m，絕緣材料為CPE和SBR復合材料，規(guī)格為1.5mm2 的多芯橡套軟電纜為例，計算電纜的電容充電電流。
其中，CPE和SBR復合材料相對介電常數(shù)取4.8。
絕緣層的外半徑，
絕緣層的內半徑，
代入圓柱形電容器電容計算公式得到：
2π×8.85×10-12×4.8×1
Lu (1.66/0.79)
= 3.59×10-10 (F)
代入電容容抗計算公式得到：
1
2π ×50× 3.59×10-10
= 8.87 ×10-6 (Ω)
代入交流下的電容電流計算公式得到：
2000
2× 8.87 ×10-6
= 1.127 ×10-6 (A)
相當于每米的泄漏電流為0.1127mA。
4 電纜泄漏電流的測試和控制
經(jīng)對橡套電纜實際試驗，2000V工頻交流耐壓下，電纜每米的泄漏電流在0.092-0.10 mA之間，與理論上估算的泄漏電流基本接近，因此，我們可以利用理論計算的電容充電值，來設置電纜的泄漏電流閥流值。
電纜制造過程中，橡膠的混煉和絕緣厚度不是絕對均勻的，泄漏電流也不是絕對不變。確定合理的泄漏電流上限值，既能滿足空調器的技術指標要求，又不因為局部泄漏電流稍大而判為不合格品。
實踐證明，對245 IEC 57（YZW）橡套電纜成圈成品電纜測試其泄漏電流時，要預先按電纜實際長度計算其泄漏電流值。一般以每米不超過0.1mA為上限，測試長度不超過120米，比較合理。按照此原理，如果要測試一圈100米的成品電纜，一般用輸出功率大于等于500瓦的耐壓試驗儀測試，2000V時，交流泄漏電流顯示為9-10mA。如果成品電纜太長，由于電纜的不均勻性，泄漏電流值有一定的范圍，顯示的泄漏電流值各相之間會超過3mA，有時不能準確地檢查出電纜的局部泄漏電流大的缺陷。因此，只有對成品電纜顯示值的誤差不超過空調企業(yè)給定的每根電源連接線泄漏電流3mA，才能檢查出電纜局部泄漏電流過大的缺陷。
絕緣材料不同，泄漏電流上限值不同，可以根據(jù)其絕緣材料特點規(guī)定一個合適的閥流值，目的是要求電纜符合空調企業(yè)泄漏電流內控要求。
5 結束語
橡套軟電纜用于空調器配套線，除了符合GB5013-1997標準要求外，還要符合各空調企業(yè)的內控要求，其它家電用配套電纜也有類似的要求。絕緣材料的不同，相對介電常數(shù)不同，泄漏電流值變化不大，都能符合家用電器泄漏電流控制要求�？刂坪蜏y試泄漏電流是防止電纜絕緣加工過程中的不均勻性，排除電纜局部泄漏電流大的缺陷。
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