O que é o Teste Hi-Pot?

Em relação aos sistemas de alimentação, motores elétricos, transformadores e estações de carregamento de carros elétricos, eles passam por um processo de teste chamado “teste hi-pot” antes de sair da unidade de produção. Nem todos os compradores podem estar cientes do que consiste o teste hi-pot, por isso vamos esclarecer o que ele realmente significa. Hi-pot é a abreviação de teste de alta potencial, que, em seu significado básico, é outro nome para teste de resistência dielétrica. Em outras palavras, implica aplicar uma tensão consideravelmente maior do que a tensão usada no produto e verificar se o isolamento pode suportar essa tensão ou não.

Em um procedimento de teste de alta tensão ou resistência dielétrica, o isolamento elétrico e a alta tensão são testados por 60 segundos. O teste é realizado com a aplicação de uma tensão muito alta, variando entre 1.000 – 3.000 volts A.C. ou entre 1.500 – 4.200 volts D.C. O processo envolve o envio de corrente entre a parte energizada do produto testado e superfícies aterradas ou superfícies dentro do produto. O fluxo de corrente através do isolamento é monitorado. Acredita-se que o teste confirme se o isolamento em teste é capaz de suportar picos excessivos de alta tensão sem causar falhas no isolamento.

O que é um Teste Hi-Pot?

Um teste hi-pot refere-se ao exame de segurança elétrica de alta potencial, que avalia a tensão prática que excede a tensão normal de operação do sistema de isolamento do dispositivo. A fase inicial do exame consiste em determinar se o isolamento é capaz de impedir o fluxo de corrente elétrica de circuitos energizados para quaisquer superfícies, como um chassi ou outros condutores. O próprio termo tem origem em “alta potencial” — que reflete a alta tensão usada durante o processo de teste.

Por que é necessário realizar um teste em uma tensão maior do que a especificada durante a fabricação do equipamento elétrico? A questão é que a eletricidade cria todo tipo de distúrbios — por exemplo, relâmpagos, comutação e falhas na rede, que levam a picos curtos de tensão várias vezes superiores à tensão padrão específica. Assim, o isolamento que passa no teste hi-pot nesse ponto pode possuir certas imperfeições de fabricação, como defeitos de fabricação ou danos ocorridos durante a fabricação do isolamento. Portanto, realizar o exame elétrico hi-pot significa criar uma certa tensão excessiva e verificar se o isolamento suporta, o que significa eliminar os defeitos em uma etapa anterior ao aparecimento do produto no mercado.

O teste hi-pot é um teste do tipo aprovado/reprovado que não atribui pontos e é usado durante as etapas de teste e fabricação do dispositivo para garantir a segurança do produto final.

Como Funciona: O Princípio

A ideia básica é aplicar alta tensão entre dois pontos que devem estar isolados e, em seguida, medir a corrente de fuga que flui através do isolamento. Os dois pontos podem ser quaisquer dos seguintes:

• Entrada de energia e terra
• Circuitos primário e secundário
• Circuito e chassi ou parte metálica exposta
• Planos de energia e terra em uma placa de circuito impresso

Todo o processo de teste consiste em quatro etapas:

• Aumento gradual: começando com zero volts, a tensão aumenta gradualmente até a tensão alvo em uma rampa controlada (normalmente, esse processo dura até a primeira parte do teste, mas também pode ocorrer instantaneamente (ao testar dispositivos de fabricação).
• Manutenção: a tensão permanece constante pelo tempo desejado – isso significa 60 segundos para o teste de aparelho; enquanto para o teste de dispositivo será de 1 a 2 segundos em tensão mais alta de 20%.
• Monitoramento: durante o processo de manutenção, o dispositivo monitora constantemente a corrente de fuga na isolação. Isolação perfeita significa que a tensão não passa nenhuma corrente de fuga; enquanto isolação danificada usa muita corrente ou falha completamente.
• Tomada de decisão: se a corrente de fuga não exceder o limite e não ocorrer falha, o produto é considerado correto; no caso contrário, o produto é considerado defeituoso.

Em termos de reprodução física, o teste submete as isolação a uma força elétrica. Como resultado, se houver um furo, seção fina, contaminação ou distância de fuga incorreta nas isolação, a força elétrica descobrirá a área de fraqueza e começará a fluir através dela.

Normas e Quando se Aplicam

Para a maioria dos leitores, as normas que importam incluem IEC 62368-1 (eletrônicos de consumo, TI), IEC 60601-1 (médico), IEC 61010-1 (medição laboratorial/industrial) e IEC 60204-1 (máquinas — esta norma está exclusivamente relacionada a processos de fabricação, como estações de teste automatizadas para MCB). Se você fabrica máquinas elétricas ou equipamentos de teste, entender esses testes faz parte dos critérios de aceitação — a mesma disciplina que rege o teste automatizado em nosso análise de teste automatizado vs manual.

Como a Tensão de Teste é Calculada

A tensão aplicada durante o teste não é arbitrária, pois corresponde a fórmulas padrão relacionadas à tensão de trabalho (a tensão máxima eficaz (RMS) presente na isolação durante a operação padrão) e à classe de isolação:

Tensão de teste CA em relação à CC: ao aplicar uma tensão CC para corresponder ao valor de pico da tensão CA, é necessário usar o fator √2 — por exemplo, 1.500V CA corresponde a aproximadamente 2.121V CC. A CC é usada com mais frequência nos processos da linha de produção devido à sua simplicidade na operação quando há grandes cargas capacitivas na linha; a CA é usada para testes regulatórios devido à sua capacidade de testar o isolamento em polaridades positiva e negativa, semelhante às condições reais.

Deve-se lembrar que a tensão de teste nunca deve exceder a classificação de tensão de partes do circuito, como capacitores Y ou optoacopladores, etc., pois podem falhar no processo.

Critérios de Aprovação/Reprovação: O que Conta como uma Leitura Aprovada?

Um teste hi-pot é aprovado quando não ocorre falha e a corrente de fuga permanece abaixo do limite da norma. Limites típicos:

A seguir, 3 indicações de falha:

• Pico de correntes de fuga - a corrente pode ser medida de microamperes a miliamperes.
• Falha da tensão de teste - sendo um circuito aberto, o isolamento não está mais intacto e torna-se condutivo.
• Presença de sinais visuais ou acústicos, como faíscas, fumaça ou ruído súbito.

É necessário explicar claramente a importante diferença entre pequena corrente de fuga capacitiva estável que ocorre gradualmente (com estabilização durante a rampa) e a falha que acontece repentinamente. Leituras típicas para tais dispositivos indicam valores de microampere a baixo miliampere — isso significa que estão muito abaixo do nível de limiar e o instrumento mostra leituras estáveis durante o tempo de retenção.

Testador Hi-Pot vs Megger: Qual é a Diferença?

Esses dois instrumentos são constantemente confundidos, mas medem coisas diferentes:

Para simplificar, um megger indica quão eficaz é o isolamento (uma resistência que pode ser monitorada ao longo do tempo), enquanto um testador hi-pot mostra se o isolamento é suficientemente bom para suportar uma sobretensão específica (aprovado/reprovado). Na fabricação, o teste hi-pot é o teste de segurança obrigatório, enquanto a manutenção depende dos testes com megger — ambos são componentes de um processo completo de teste de isolamento.

Tipos de Testes Hi-Pot e Aplicações

• Teste hi-pot AC: o padrão para testes tipo — envolve o estresse constante do isolamento em duas polaridades, o que é o mais próximo da prática.
• Teste hi-pot DC: amplamente utilizado em linhas de produção, é mais rápido que o hi-pot AC e não cria corrente reativa durante o processo; no entanto, estressa todo o isolamento apenas em uma polaridade.
• Teste tipo (certificação): envolve o teste na tensão padrão durante sessenta segundos para as amostras representativas do produto a ser certificado.
• Teste rotineiro: precisa ser feito para cada unidade por 1-2 segundos, testando em uma tensão aproximadamente 20% maior para eliminar falhas de fabricação (vazamentos de solda, fios pinçados, etc.) sem desacelerar a linha.

Esta tecnologia é aplicada em fontes de alimentação e adaptadores, eletrodomésticos, motores e bombas, transformadores, dispositivos médicos e dispositivos de veículos elétricos, painéis de máquinas industriais, montagens de placas de circuito impresso, conectores, cabos e produtos de iluminação. No mundo da fabricação, o teste hi-pot é uma estação padrão em linhas automatizadas de montagem e teste — o mesmo tipo de equipamento de teste integrado usado na produção de disjuntores, abordado em nosso fabricação automatizada de disjuntores visão geral, juntamente com o guia de teste de disjuntores para o lado de baixa tensão do mesmo sistema de qualidade.

Equipamentos e Ferramentas

A configuração do teste hi-pot requer os seguintes itens:

• Testador hi-pot (testador de resistência dielétrica): é o sistema que fornece o potencial necessário para o teste e quantifica qualquer fuga. Deve-se procurar um modelo que possa fornecer uma tensão de saída de pelo menos o dobro da tensão de trabalho do dispositivo sendo testado. A maioria dos testes é realizada a 5kV e acima.
• Cabos de teste e fixadores: os cabos devem ser classificados para alta tensão; além disso, deve haver um carregador isolado presente.
• Segurança: o sistema deve ter um mecanismo de início com duas mãos e um link de aterramento de segurança.
• Sistema de descarga: é necessário para testadores DC dissipar a carga do dispositivo após o teste.
• Calibração: é essencial que os testadores sejam calibrados regularmente.

Procedimento de Teste Passo a Passo

• Desconecte o DUT das fontes de energia e descarregue-o – separe da rede e drene as capacidades para garantir uma leitura de zero tensão residual no dispositivo.
• Conecte o testador – um terminal ao chassi, e o segundo ao circuito de alimentação (frequentemente há uma tomada para essa conexão no testador).
• Programe as configurações do dispositivo – a quantidade de tensão aplicada (usando fórmula padrão de engenharia), o tempo da medição (mínimo de 60 segundos para testes de 60 segundos, 1-2 segundos para dispositivos), o limite de fuga aceitável e a velocidade de aumento da tensão.
• Se for realizar testes em corrente contínua (DC), certifique-se de selecionar o valor necessário do tempo de descarga.
• Realize o controle: a tensão aumenta, mantém-se e o dispositivo mede a corrente de fuga. Armazene o resultado.
• Documente: a linha de fabricação salva o histórico de cada ciclo de produção com base no mesmo sistema de avaliação orientado por dados implementado com design automático da linha.

Ao testar pela primeira vez, deve-se avaliar pelo menos uma amostra conhecida como boa, bem como uma amostra ruim para verificar independentemente a falha do teste — se um testador nunca reportar uma saída defeituosa, então ele é pouco confiável.

Por que um teste Hi-Pot falharia?

Para o departamento de fabricação, uma falha hi-pot é uma ocorrência favorável – detecta uma propriedade defeituosa do produto. A resposta do departamento de engenharia deve ser abordar a causa raiz do problema em vez de ajustar o processo de teste.

Segurança e Melhores Práticas

• Sempre considere uma estação de teste hi-pot como perigosa. Ela gera milhares de volts e pode transmitir corrente perigosa. Tal equipamento só pode ser usado por pessoas qualificadas.
• Certifique-se de utilizar intertravamentos: operação com duas mãos e intertravamentos de invólucro de segurança, bem como sinais de alarme visíveis nos dispositivos de teste.
• Não toque nos DUTs durante um teste e descarregue dispositivos testados em DC antes de manuseá-los.
• Certifique-se de aterrar tudo corretamente: aparelho de teste, fixação de teste e área de trabalho do operador.
• Evite condições úmidas (recomenda-se 40-60% UR) para eliminar defeitos errôneos causados pela influência da umidade.
• Certifique-se de calibrar o aparelho de teste hi-pot pelo menos uma vez por ano e verifique-o com pontos de referência.
• É importante salvar os resultados dos testes junto com os números de série dos equipamentos para poder acompanhar o curso do processo de teste.
• Certifique-se de incluir em seu documento especificações de teste como tensão, duração, limites de medição e a norma correspondente.

Perguntas frequentes

Qual é uma leitura de aprovação para um teste HI POT?

Um teste hi-pot pode ser considerado bem-sucedido desde que não ocorra nenhuma falha e a corrente de fuga não ultrapasse o limite aceitável durante todo o período de teste — isto é, até 3,5mA (AC) ou 2mA (DC) para isolamento básico de acordo com as normas IEC 60950/62368, até 0,25mA para isolamento reforçado, até 0,1mA para equipamentos médicos com isolamento tipo BF segundo a norma IEC 60601, e até 1mA para equipamentos automotivos conforme a norma ISO 16750. Na prática, a maioria dos bons produtos demonstra um valor muito menor (em termos de microamperes) com um valor estável, não indicando falha.

Qual é a diferença entre um megger e um hipot?

O megger mede a resistência de isolamento em megaohms com baixa tensão DC (250–1.000V) — um valor que está ganhando popularidade no campo e nas atividades de manutenção. O testador hi-pot opera em altas tensões (1.000V ou mais) e mede a corrente de fuga em relação a um limite de aprovação/reprovação. Em resumo, megger = quão eficaz é o isolamento; hi-pot = se ele pode suportar a sobretensão.

Por que um teste hipot falharia?

Uma falha no hi-pot ocorre quando a corrente de fuga é excedida ou o isolamento está danificado, geralmente devido a: solda ou sujeira condutiva na PCB, fios pinçados ou isolamento danificado, distância insuficiente de percurso/folga, componentes (como capacitores Y) com tensão limite inferior à tensão do teste, água no produto, ou isolamento danificado do enrolamento do transformador/motor. Configuração incorreta do testador (tensão muito alta ou limites muito baixos) também pode resultar em resultados incorretos — sempre verifique a configuração conforme a norma.

Qual é outro nome para o teste hipot?

O teste hi-pot também é conhecido como teste de resistência dielétrica (termo técnico usado em várias normas), teste de alta tensão, teste de alta potencial, e historicamente foi chamado de teste de flash ou teste de pressão. “Hi-pot” é um termo informal usado na indústria para se referir ao teste de alta potencial e ao mesmo método com nomes diferentes em manuais, normas e conversas na produção.

Referências

• Vitrek — Requisitos e configuração do teste hipot IEC 60950
• Capel — O que é um teste hi-pot (fórmulas de tensão, limites de fuga)
• HiPot Tester — Guia de teste de isolamento do testador hipot
• JC PCBA — Limites de corrente de fuga e julgamento de falha do Hi-Pot
• IEC 60950-1 / IEC 62368-1 / IEC 60601-1 — normas de segurança
• UL & IEEE — requisitos do teste de resistência dielétrica

Conclusão

O teste Hi-pot refere-se a um procedimento pelo qual um equipamento eletricamente alimentado passa por um teste antes de ser declarado seguro; a técnica envolve a passagem de uma tensão muito alta através do isolamento para medir a corrente de fuga que indica se o isolamento está cumprindo sua função. As fórmulas podem ser expressas da seguinte forma: a tensão operacional multiplicada por 2, mais 1kg de tensão relacionada ao isolamento básico conforme os requisitos, multiplicada por 1,6kg para isolamento reforçado sob as mesmas diretrizes, e ainda mais rigorosamente para dispositivos médicos; se o equipamento passar no teste, significa que nenhuma falha foi detectada durante o teste.

O teste Hi-pot e alguns outros processos envolvidos no curso do processo de produção são importantes para os fabricantes, pois todas as unidades produzidas passam pelo teste em apenas alguns segundos e todos os problemas são identificados: queda de solda, fio curto ou intervalo inadequado. O teste Hi-pot, no entanto, deve ser conhecido apenas por engenheiros e compradores, pois eles devem conhecer o teste Hi-pot e o mega teste para que os resultados possam ser lidos corretamente e aceitos adequadamente. Esse é o pensamento por trás das soluções modernas de produção automatizada: testes de segurança feitos corretamente, em cada unidade, todas as vezes.