هل يسخن مقبس منزلك وينحرف؟ هل يمثل الدفء الناتج عن محول الطاقة لديك خطرًا خفيًا؟ هل يمكن لخزائن التحكم الصناعية أن تتحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية؟ يتم الإجابة على جميع أسئلة السلامة الكهربائية الهامة هذه بواسطة "مفتش غير مرئي" — وهو اختبار ضغط الكرة.

يبدو اختبار ضغط الكرة بسيطًا في التشغيل، ولكنه يتعلق بشكل مباشر بما إذا كانت المعدات الكهربائية ستعاني من انهيار العزل بسبب ارتفاع درجة الحرارة أثناء الاستخدام طويل الأمد، مما قد يتسبب في حدوث صدمة كهربائية أو ماس كهربائي أو حتى حرائق. بغض النظر عما إذا كانت مقابس منزلية أو محولات طاقة أو أغلفة معدات التحكم الصناعية، يجب أن تجتاز جميعها اختبار ضغط الكرة لضمان السلامة في ظل درجة حرارة التشغيل المقدرة والبيئات غير المتوقعة ذات درجة الحرارة المرتفعة.

اختبار ضغط الكرة هو طريقة اختبار تحاكي مقاومة المكونات العازلة للمعدات الكهربائية في ظل "الضغط الميكانيكي + بيئة درجة الحرارة المرتفعة".

مبدأه الأساسي هو كما يلي: استخدم "مكبس كرة" فولاذي بوزن محدد (20 نيوتن) وقطر محدد (5 مم) للضغط على سطح المادة العازلة التي تم اختبارها. في الوقت نفسه، ارفع درجة حرارة بيئة الاختبار إلى "درجة حرارة المقاومة الحرارية المقدرة" للمادة (أو أقصى درجة حرارة متوقعة للمعدات أثناء التشغيل العادي) وحافظ عليها لفترة معينة (عادة ساعة واحدة). بعد الاختبار، قم بتبريدها إلى درجة حرارة الغرفة. احكم على ما إذا كانت المادة تفي بمتطلبات السلامة عن طريق قياس "قطر الانبعاج" المتبقي على سطح المادة العازلة. إذا لم يتجاوز قطر الانبعاج 2 مم، فإن المقاومة الحرارية للمادة مؤهلة؛ وإلا، تعتبر غير مؤهلة.

من منظور السلامة، يحتوي اختبار ضغط الكرة على وظيفتين أساسيتين:

• منع "فشل التشوه الحراري" للمواد العازلة: عندما تعمل المعدات الكهربائية، تولد المكونات الداخلية (مثل المحولات والمقاومات والرقائق) حرارة، مما يزيد من درجة حرارة المكونات العازلة (مثل الأغلفة وأغطية الأطراف). إذا كانت المادة العازلة ذات مقاومة حرارية ضعيفة، فقد تخضع لتشوه شديد، وحتى تشققات أو انهيار، تحت التأثير المشترك لدرجة الحرارة ووزنها الخاص والضغط الخارجي (مثل قوة التثبيت أثناء التثبيت). سيؤدي هذا إلى تعريض المكونات الحية الداخلية بشكل أكبر والتسبب في خطر الصدمة الكهربائية للبشر.
• تجنب "مخاطر الحريق الناجمة عن الشيخوخة الحرارية": ستؤدي المواد العازلة ذات الجودة الرديئة إلى تسريع الشيخوخة والتليين في ظل درجات الحرارة المرتفعة. فهي لا تفقد وظيفة الحماية من العزل فحسب، بل قد تتحلل أيضًا لإنتاج مواد قابلة للاشتعال في ظل درجات الحرارة المرتفعة. بمجرد ملامستها للمكونات الداخلية ذات درجة الحرارة المرتفعة أو الشرر الكهربائي، يمكن أن تتسبب بسهولة في نشوب حرائق. يحاكي اختبار ضغط الكرة ظروف العمل القصوى لاستبعاد المواد ذات المقاومة الحرارية غير الكافية مسبقًا والقضاء على مثل هذه المخاطر من المصدر.

يبدو أن اختبار ضغط الكرة له خطوات بسيطة، لكن التحكم في معلمات كل رابط يؤثر بشكل مباشر على دقة النتائج. يجب تشغيله وفقًا للعملية القياسية، والتي تنقسم إلى 5 خطوات:

1. تحضير العينة: ضمان التمثيل والنزاهة
   قم بقص "عينات تمثيلية للمكونات العازلة" من المنتج المراد اختباره. يجب أن يفي حجم العينة بمتطلبات الاختبار (عادةً سمك لا يقل عن 3 مم ومساحة سطح كبيرة بما يكفي لاستيعاب انبعاج مكبس الكرة). يجب أن يكون سطح العينة نظيفًا وخاليًا من الخدوش وبقع الزيت لتجنب الشوائب التي تؤثر على دقة قياس الانبعاج.
2. إعداد حالة الاختبار: التحكم بدقة في "درجة الحرارة والضغط والوقت"
   اضبط درجة حرارة غرفة التسخين وفقًا لمتطلبات معيار المنتج. قم بتوصيل مكبس الكرة الفولاذية بقطر 5 مم بوزن 20 نيوتن، وتأكد من أن مكبس الكرة يضغط رأسيًا على سطح العينة بضغط موحد وثابت. عندما تستقر درجة حرارة غرفة التسخين عند القيمة المحددة، ابدأ التوقيت وحافظ عليها لمدة ساعة واحدة.
3. صيانة درجة الحرارة الثابتة: محاكاة ظروف العمل ذات درجة الحرارة المرتفعة على المدى الطويل
   أثناء الاختبار، راقب درجة حرارة غرفة التسخين في الوقت الفعلي لضمان أن تقلبات درجة الحرارة لا تتجاوز ±2℃، وبالتالي تجنب انحرافات نتائج الاختبار الناتجة عن درجة الحرارة غير المستقرة. في الوقت نفسه، تأكد من أن مكبس الكرة يظل على اتصال وثيق بسطح العينة دون إزاحة. إذا خضعت العينة لتشوه شديد مسبقًا في ظل درجة حرارة عالية، فسجل التشوه كأساس للحكم اللاحق.
4. التبريد وقياس الانبعاج: "رابط الحكم على النتائج" الرئيسي
   بعد انتهاء وقت الاختبار، أخرج العينة على الفور من غرفة التسخين وقم بتبريدها بشكل طبيعي إلى 23℃±2℃ في درجة حرارة الغرفة (لا تستخدم الماء البارد أو طرق أخرى للتبريد السريع، لتجنب انكماش المادة الذي يؤثر على حجم الانبعاج). استخدم أداة قياس بدقة لا تقل عن 0.01 مم (مثل المجهر أو الفرجار الورنييه) لقياس "القطر الأقصى" للانبعاج على سطح العينة. لاحظ أن الانبعاج قد يكون دائريًا أو بيضاويًا، لذلك يحتاج المستخدم إلى قياس قطر الجزء الأطول. قارن مع المتطلبات القياسية: إذا كان قطر الانبعاج ≤2 مم، يتم الحكم على العينة بأنها "مؤهلة"؛ إذا كان القطر ＞2 مم، يتم الحكم عليها بأنها "غير مؤهلة"، مما يشير إلى أن المقاومة الحرارية للمادة لا يمكن أن تلبي متطلبات التطبيق.

باعتباره اختبار سلامة كهربائية "أساسي ولكنه حاسم"، يبدو أن اختبار ضغط الكرة يقيس فقط انبعاجًا صغيرًا، ولكنه يتحمل المسؤولية المهمة المتمثلة في حماية أرواح وممتلكات المستخدمين. بالنسبة للمصنعين، فإن إجراء اختبار ضغط الكرة بدقة واختيار المواد العازلة التي تفي بالمتطلبات هو شرط أساسي للمنتجات ليتم إطلاقها بما يتوافق مع اللوائح. بالنسبة للمستهلكين، فإن فهم أهمية اختبار ضغط الكرة والاهتمام بما إذا كانت المنتجات الكهربائية قد اجتازت شهادات السلامة ذات الصلة (مما يعني أن اختبار ضغط الكرة مؤهل) عند الشراء هو وسيلة مهمة لتجنب مخاطر السلامة.

مع تطور المعدات الكهربائية نحو "التصغير والطاقة العالية"، تزداد كثافة المكونات الداخلية، ويزداد توليد الحرارة. هذا يثير متطلبات أعلى للمقاومة الحرارية للمواد العازلة. وهذا يعني أن أهمية اختبار ضغط الكرة ستصبح أكثر بروزًا. فقط من خلال الالتزام بمبدأ "عدم خفض معايير الاختبار وعدم تبسيط إجراءات الاختبار" يمكن تجهيز كل منتج كهربائي بضمانات سلامة عزل موثوقة.