Penelitian tentang Penerapan Alat Uji Nyala Api Jarum dalam Evaluasi Keamanan Kebakaran Produk Listrik dan Elektronik

Abstrak:

Selama pengoperasian peralatan listrik dan elektronik, kerusakan seperti korsleting dan panas berlebih akibat penuaan komponen dapat dengan mudah menghasilkan nyala api kecil, yang dapat membakar plastik isolasi di sekitarnya, bahan casing, dan menjadi penyebab utama kebakaran listrik. Alat uji nyala api jarum mengevaluasi kinerja ketahanan api komponen produk dan bahan isolasi dengan mensimulasikan nyala api kecil yang disebabkan oleh kerusakan internal tersebut. Alat ini berfungsi sebagai peralatan pengujian penting untuk sertifikasi keselamatan produk listrik dan elektronik. LISUN Dengan menggunakan alat uji nyala jarum ZY-3 sebagai objek penelitian, makalah ini memperkenalkan prinsip kerja, fitur struktural, parameter teknis utama, prosedur pengujian, kriteria evaluasi, dan skenario aplikasi praktis dari alat uji nyala jarum tersebut. Makalah ini memberikan referensi teknis untuk pengujian keamanan kebakaran produk elektronik, penelitian dan pengembangan material tahan api, serta akses pasar produk.

Pengantar

Sejumlah besar kecelakaan kebakaran listrik berasal dari penyalaan peralatan internal. Berbeda dengan api terbuka di luar, banyak sumber api hanyalah nyala api kecil yang terbentuk akibat korsleting atau panas berlebih pada komponen elektronik. Nyala api tersebut memiliki volume kecil dan energi terkonsentrasi. Nyala api tersebut cenderung menyulut isolator plastik, substrat PCB, dan selubung kabel di sekitarnya, dan selanjutnya menyebar menjadi kecelakaan kebakaran yang parah. Uji pembakaran konvensional sebagian besar dirancang untuk skenario nyala api terbuka skala besar dan tidak dapat mereproduksi kondisi kerja sebenarnya dari sumber api mikro di dalam peralatan. alat uji nyala jarum adalah perangkat pengujian yang dikembangkan khusus untuk kondisi kerja tersebut. Perangkat ini sesuai dengan standar Tiongkok GB/T 5169.5‑2020 dan standar internasional IEC 60695‑11‑5:2016. Perangkat ini digunakan untuk mensimulasikan nyala api kecil yang dihasilkan oleh kerusakan peralatan internal dan menilai ketahanan api material dan komponen mesin lengkap dalam kondisi penyalaan nyala api kecil, serta risiko penyebaran api. Perangkat ini banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga, peralatan teknologi informasi, produk penerangan, elektronik otomotif, laboratorium pengujian pihak ketiga, dan lembaga penelitian. Sebagai alat uji nyala api jarum komersial yang sudah mapan, LISUN Alat uji nyala jarum ZY-3 secara ketat mematuhi persyaratan standar, mewujudkan kontrol nyala api yang akurat, pengaturan waktu otomatis, dan pencatatan data. Alat ini dapat menyelesaikan pengujian R&D, inspeksi pabrik, dan pengujian sertifikasi. 

1 Prinsip Kerja Alat Uji Nyala Api Jarum

Komponen inti dari alat uji nyala jarum adalah pembakar berbentuk jarum standar yang menggunakan gas butana dengan kemurnian ≥95%, yang menghasilkan nyala uji standar dengan tinggi 12 mm ± 1 mm. Nyala api diaplikasikan ke permukaan spesimen pada sudut kemiringan 45° untuk mensimulasikan dampak nyala api kecil yang disebabkan oleh korsleting dan panas berlebih pada permukaan komponen. Selama pengujian, waktu aplikasi, waktu nyala api setelah padam, dan waktu pijar spesimen setelah nyala api dihilangkan dicatat. Sementara itu, pengamatan dilakukan untuk memeriksa apakah tetesan lelehan menyulut kertas sutra dan papan kayu pinus di bawahnya. Tujuan utamanya bukanlah untuk mengukur kinerja material di bawah paparan api skala besar, tetapi untuk menyelidiki apakah material di sekitarnya akan terbakar ketika sumber api mikro lokal terjadi di dalam peralatan, apakah pembakaran dapat padam sendiri setelah penyalaan, dan apakah tetesan api akan menyebabkan penyebaran api. Berdasarkan pengamatan di atas, tingkat keamanan kebakaran produk dapat dievaluasi.

Perangkat uji nyala jarum lengkap terdiri dari ruang uji tertutup, pembakar berbentuk jarum, sistem kontrol jalur gas, rakitan verifikasi suhu termokopel, modul akuisisi waktu, dan unit interaksi manusia-mesin. Pembakar mendukung penyesuaian sudut: posisi vertikal untuk kalibrasi dan posisi miring 45° untuk pengujian formal. Termokopel memverifikasi keluaran termal nyala api. Persyaratan standar menetapkan bahwa nyala api harus naik dari 100 ℃±2 ℃ ke 700 ℃±3 ℃ dalam waktu 23.5 s±1 s. Hal ini memastikan keluaran termal yang konsisten untuk setiap pengujian dan menjamin hasil pengujian yang berulang dan dapat dibandingkan di berbagai batch dan laboratorium.

ZY-3 Uji Jarum Api

2 Parameter Utama LISUN Alat Uji Nyala Api Jarum ZY-3

LISUN Alat uji nyala jarum ZY-3 memiliki dua versi: ZY-3 dengan ruang tertutup dan ZY-3S tanpa ruang. Model dengan ruang tertutup mengisolasi gangguan udara eksternal dan menstabilkan lingkungan pengujian, cocok untuk pengujian laboratorium standar. Versi tanpa ruang memiliki dimensi yang ringkas dan sesuai untuk penyaringan cepat pada jalur produksi. Parameter teknis utama ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Parameter Teknis Utama dari Alat Uji Nyala Api Jarum ZY‑3 dan ZY‑3S

Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, kedua versi memiliki indikator pembakaran inti, pengaturan waktu, dan suhu yang identik. Perbedaannya terletak pada konfigurasi ruang dan berat keseluruhan. Pengguna dapat memilih model sesuai dengan lingkungan pengujian dan skenario aplikasi. Seluruh unit menggunakan struktur baja semprot suhu tinggi dengan ketahanan suhu tinggi dan ketahanan korosi untuk pengujian suhu tinggi berulang jangka panjang. Unit ini mendukung aplikasi nyala api tunggal atau ganda secara terus menerus untuk memenuhi persyaratan pengujian pembakaran terus menerus khusus dari IEC 62368-1.

3 Prosedur Pengujian Standar dan Penilaian Hasil untuk Alat Uji Nyala Api Jarum

3.1 Prosedur Uji

1. Pra-perlakuan dan penjepitan spesimen: Pasang sampel pada perlengkapan, dan pilih posisi yang paling mungkin terkena api cacat di dalam produk sebagai titik aplikasi api.
2. Kalibrasi peralatan: Nyalakan pembakar, atur ketinggian nyala api hingga 12 mm±1 mm. Verifikasi laju kenaikan suhu nyala api dengan blok tembaga dan termokopel untuk memastikan kesesuaian dengan spesifikasi standar.
3. Tetapkan parameter pengujian. Waktu aplikasi api standar yang direkomendasikan umumnya adalah 30 detik. Putar pembakar ke posisi 45° dan dekatkan ujung api dengan spesimen.
4. Setelah durasi aplikasi api yang telah ditentukan selesai, pembakar akan menarik diri secara otomatis. Alat uji nyala jarum mulai merekam waktu nyala api sisa dan durasi pijar secara otomatis.
5. Amati perilaku pembakaran spesimen selama pengujian, pantau tetesan lelehan, dan periksa apakah kertas sutra dan papan kayu pinus putih di bawahnya terbakar atau hangus.
6. Hentikan pengujian setelah spesimen benar-benar padam tanpa adanya fenomena pijar. Ekspor data pengujian dan dokumentasikan fenomena yang diamati.

3.2 Kriteria Lulus-Gagal

Menurut GB/T 5169.5‑2020, suatu spesimen dinyatakan lulus uji nyala jarum jika salah satu dari kondisi berikut terpenuhi:
(1) Tidak terjadi penyalaan atau pijaran pada spesimen di bawah paparan api; kertas sutra di bawahnya tidak terbakar dan papan kayu pinus putih tidak menunjukkan karbonisasi.
(2) Setelah api padam, total durasi nyala api dan pijaran pada spesimen kurang dari 30 detik, dan tetesan tidak terbakar atau mengkarbonisasi lapisan bawah.

Pembakaran spesimen yang berkepanjangan atau penyalaan lapisan bawah oleh tetesan lelehan menunjukkan risiko penyebaran api dalam kondisi kerusakan api kecil di bagian dalam. Desain ulang produk diperlukan, termasuk modifikasi struktural atau penggunaan bahan isolasi dengan tingkat tahan api yang lebih tinggi.

4 Skenario Aplikasi Alat Uji Nyala Api Jarum

Alat uji nyala jarum banyak digunakan dalam industri elektronika listrik, teknologi informasi, penerangan, elektronika otomotif, dan penelitian & pengembangan material.

Pertama, dalam industri peralatan listrik: alas isolasi relai, kontaktor, dan pemutus sirkuit, panel plastik sakelar dan soket, serta lapisan isolasi kabel memerlukan alat uji nyala jarum untuk mensimulasikan nyala api mikro yang disebabkan oleh busur kontak dan gangguan beban berlebih. Hal ini memverifikasi kinerja anti-penyalaan bagian isolasi untuk memenuhi persyaratan keselamatan seperti GB/T 2099.1 dan menjamin keselamatan listrik tegangan rendah.

Kedua, untuk peralatan teknologi informasi dan audio-video: router, printer, adaptor daya, casing pengisi daya, dan komponen isolasi yang mengelilingi modul daya diuji untuk risiko kebakaran yang disebabkan oleh korsleting chip dan panas berlebih. Sesuai dengan GB/T 4943.1-2022 dan IEC 62368-1:2023, uji nyala jarum merupakan item sertifikasi penting untuk elektronik konsumen.

Ketiga, dalam industri penerangan: bagian internal plastik dari rumah driver LED, dudukan lampu, ballast, dan lampu sorot luar ruangan diuji ketahanan apinya terhadap nyala api mikro dari komponen internal yang rusak, sesuai dengan GB 7000.1-2015.

Keempat, elektronik otomotif dan kendaraan energi baru: komponen interior kontrol pusat yang terpasang pada kendaraan, isolasi rangkaian kabel, isolator tumpukan pengisian daya, dan rumah BMS diuji untuk mensimulasikan nyala api mikro yang disebabkan oleh kelebihan beban pengisian daya dan kerusakan sirkuit, sehingga dapat mengevaluasi kinerja keselamatan kebakaran komponen otomotif sesuai dengan ISO 6722-1 dan GB/T 2408-2021.

Kelima, penelitian dan pengujian material: plastik rekayasa yang dimodifikasi seperti ABS, PC, PA, papan kain kaca epoksi, dan film polimida diuji dengan alat uji nyala jarum untuk mendapatkan data penyalaan dan nyala api susulan. Data tersebut mendukung pengembangan formula tahan api dan evaluasi mutu material, serta memberikan dasar pengujian kuantitatif untuk iterasi material baru.

5 Kesimpulan

The alat uji nyala jarum Ini adalah instrumen pengujian kunci untuk mereproduksi skenario nyala api kecil yang disebabkan oleh korsleting dan panas berlebih pada komponen di dalam peralatan elektronik. Instrumen ini mengatasi keterbatasan pengujian pembakaran nyala api besar yang tidak dapat mensimulasikan sumber api mikro di dalam peralatan. Hasil pengujian secara langsung mencerminkan kinerja keselamatan kebakaran komponen dan bahan isolasi dalam kondisi kesalahan di dunia nyata. LISUN Alat uji nyala jarum ZY-3 sepenuhnya sesuai dengan standar domestik GB/T 5169.5-2020 dan standar internasional IEC 60695-11-5:2016. Suhu nyala, tinggi nyala, dan akurasi waktunya terkontrol dengan baik. Dilengkapi dengan dua mode operasi, yaitu layar sentuh dan kendali jarak jauh, alat ini menyeimbangkan akurasi pengujian dan keamanan operasional, memenuhi beragam kebutuhan departemen kontrol kualitas perusahaan, laboratorium pihak ketiga, dan lembaga penelitian.

Keselamatan listrik merupakan persyaratan wajib untuk akses pasar produk. Perusahaan harus memanfaatkan sepenuhnya alat uji nyala jarum untuk melakukan uji nyala jarum pada tahap penelitian dan pengembangan produk, mengidentifikasi bahaya kebakaran komponen terlebih dahulu, mengoptimalkan pemilihan material dan desain struktural, mengurangi risiko kebakaran listrik dari sumbernya, dan memastikan keamanan produk.