IEC 60601-2-2 고주파 절연 계산기

1. 계산기의 물리적 모델

절연 도체와 주변의 시험 전극은 커패시터를 형성합니다. 정현파의 경우, 용량성 전류는 I = 2πfVC 입니다 . 실제 폴리머는 손실이 전혀 없는 것이 아니며, 그 소산 계수는 피상 전력의 일부를 열로 변환합니다. 정전 용량, 유전 손실 및 열 저장을 결합하면 다음과 같은 단열 차폐 모델이 얻어집니다.

• V_RMS — 실제 RMS 테스트 전압이며, Vpeak 또는 Vpp가 아닙니다.
• f — 파형 주파수(헤르츠)
• ε₀ — 8.854 × 10⁻¹² F/m
• ε_r — 해당 주파수에서의 상대 유전율
• tanδ — 관련 주파수에서의 소산 계수
• t — 노출 시간; 이 도구는 30초를 사용합니다.
• C_v — 체적 열용량; 도구 가정값 1.5 J/(K·cm³)
• d — SI 공식에서 절연 두께(미터)

이 방정식은 높은 유전 강도만을 기준으로 선택된 재료라도 고주파 절연 성능이 떨어질 수 있는 이유를 설명합니다. 낮은 유전 손실, 제어된 최소 벽 두께, 그리고 잘 알려진 고주파 재료 사양이 일반적인 kV/mm 표제값보다 더 중요한 결정 요인이 될 수 있습니다.

2. 각 입력값을 해석하는 방법

3. 독립적인 공식 검증

구현 과정은 SI 기본 방정식 및 단위 변환을 통해 직접 검증되었습니다. 이를 통해 가정 사항이 명확하게 드러나고, 설명되지 않은 간편 계수가 엔지니어링 기록에 포함되는 것을 방지할 수 있습니다.

4. 중요한 근사 한계

샘플 정전 용량 공식은 원통형 절연체를 평행판으로 펼친 것과 같습니다. 보다 정확한 동축 표현식은 C = 2πε₀εrL / ln(r₂/r₁) 입니다 . 이 근사치는 절연체가 도체 반지름에 비해 얇을 때 가장 정확하며, 두꺼운 벽이나 매우 작은 도체의 경우에는 신뢰도가 떨어집니다. 또한 이 공식은 균일한 재질, 전극의 완전한 피복, 그리고 단순한 정현파 파형을 가정합니다.

계산된 온도 상승은 의도적으로 단열 과정을 가정한 것입니다. 즉, 30초 동안 열이 전혀 손실되지 않는다고 가정합니다. 실제 실험에서는 금속 전도체, 염수, 호일, 천, 공기 및 부속품으로 열이 손실될 수 있습니다. 따라서 이 결과는 보수적인 선별 지표로는 유용하지만, 정확한 열전대 측정값을 예측하는 데는 적합하지 않습니다. 반대로, 제어되지 않은 열 손실로 인해 명목상 동일한 두 번의 실험 결과가 서로 다르게 나타날 수 있습니다.

5. 유전 가열 실습 수업

6. 201.8.8.3 고주파 유전 강도 이해

기존의 절연 강도 평가 방식은 "완전한 섬락 또는 절연 파괴가 발생했는가?"라는 한 가지 질문만 던집니다. 하지만 고주파 능동 부속 장치의 절연은 더 광범위한 조사를 필요로 합니다. 두 가지 상호 연관된 메커니즘이 결과에 영향을 미칠 수 있으며, 각각 다른 증거를 남깁니다.

이러한 메커니즘들은 서로 상호작용합니다. 표면 침식으로 인해 유효 절연 두께가 감소하고, 남은 부분은 더 높은 전기장 응력과 더 높은 발열 밀도를 갖게 됩니다. 따라서 시료는 노출 후 먼저 코로나 방전이 발생한 다음 열 손상이나 완전한 절연 파괴가 나타날 수 있습니다.

7. 최대 전압, 실효 전압 및 크레스트 팩터는 서로 바꿔 쓸 수 없습니다.

최대 전압은 전기장 집중 및 방전 개시와 밀접한 관련이 있습니다. 실효 전압은 정전 용량 전류를 결정하고 유전 발열에 큰 영향을 미칩니다. 크레스트 팩터는 이 둘을 연결하는 역할을 합니다. 두 개의 발전기가 동일한 최대값을 나타낼 수 있지만, 실효 전압 스트레스와 열 부하는 매우 다를 수 있습니다. 따라서 의미 있는 시험 기록에는 단순히 발전기 설정값뿐만 아니라 연결된 시료 부하 조건에서의 최대 전압, 실효 전압, 주파수 및 파형이 모두 포함되어야 합니다.

8. 코로나는 공식적인 최종 결과가 아니더라도 진단 신호로 활용될 수 있습니다.

코로나 방전은 평균적인 전기장이 아닌 국부적인 전기장에 의해 발생합니다. 테스트 장치의 평균 V/mm 전기장은 적당할 수 있지만, 전선 끝, 포일 가장자리, 기포, 긁힘 또는 전극 끝 부분에서 국부적으로 훨씬 높은 전기장이 발생할 수 있습니다. 따라서 가시적인 발광, 가청 소음, 오존 발생, 국부적인 변색 또는 가장자리 손상은 진단 관찰 사항으로 기록해야 합니다.

모든 방전 현상을 절연 파괴로 자동적으로 단정짓지는 말아야 하지만, 설계 검토 과정에서 이를 무시해서도 안 됩니다. 얇은 절연체는 희생 절연 두께가 얇기 때문에 국부적인 표면 손상만으로도 남은 열적 및 전기적 안전 여유가 크게 감소할 수 있습니다. 재현 가능한 결과를 얻으려면 전극 형상, 습도, 온도, 오염, 절연체 장력 및 공극을 제어해야 합니다.

9. 하나의 합격 샘플이 왜 약한 증거가 될 수 있는가

고빈도 측정 결과는 최소 벽 두께, 미세 표면 결함, 재료 로트, 습도 및 고정 장치 형상에 민감할 수 있습니다. 설계 한계에 근접한 경우, 단일 측정으로는 단 하나의 시편이 한 번의 설정에서 정상 작동했음만 확인할 수 있습니다. 엔지니어링 신뢰도는 여유 마진과 대표 샘플링을 기반으로 해야 합니다. 샘플 수는 위험, 변동성 및 의도된 생산 관리 목적을 고려하여 결정해야 하며, 단순히 유리한 결과를 얻기 위해 선택해서는 안 됩니다.

10. 타당한 엔지니어링 워크플로

최악의 재료 데이터와 최소 두께를 기준으로 시작하여 정전 용량과 발열량을 계산한 다음, 고주파 소스가 파형 붕괴 없이 예측된 정전 용량 부하를 구동할 수 있는지 확인합니다. 계산된 오차 범위가 작을 경우, 대표 샘플 몇 개를 벤치 테스트합니다. 두께 분포, 재료 로트, 고정 장치, 노출 길이, 주파수, 피크 전압, 실효값 전압, 크레스트 팩터 및 테스트 후 상태를 기록합니다. 계산 결과와 테스트 결과는 서로 일치해야 하며, 어느 한쪽의 불확실성을 숨기는 데 사용해서는 안 됩니다.

IEC 60601-2-2 관련 자료 및 시험 장비

설계 계산에서 절 매핑, 전기수술 발생기 측정 및 중성 전극 평가까지 다음 KINGPO 기술 자료를 활용하여 진행하십시오.

표준 가이드IEC 60601-2-2 시험 장비 선정 가이드
고주파 수술 장비 및 액세서리에 대한 조항 기반 장비 선정.

• KP-8850 ESU 분석기출력 전력, 고주파 누설 전류, 파형, 크레스트 팩터 및 REM/CQM 검증.
• IEC 60601-2-2 NE 접촉 임피던스 테스터조항 201.15.101.6에 따른 중성 전극의 접촉 임피던스 평가.
• 중성 전극 온도 상승 측정기제201.15.101.5항에 따른 열 성능 및 온도 분포 평가.

참고: 공식 IEC 표준 정보는 IEC 웹스토어를 방문하십시오.