额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆二芯或多芯屏蔽和非屏蔽软电缆曲绕试验检测

额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆二芯或多芯屏蔽与非屏蔽软电缆曲绕试验检测技术综述

曲绕试验，又称弯曲试验或柔性耐久试验，是评估额定电压450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）绝缘软电缆（包括二芯、多芯、屏蔽及非屏蔽结构）机械耐久性和结构稳定性的关键检测项目。该试验模拟电缆在实际使用中反复弯曲、扭转的应力条件，检验其绝缘、护套、屏蔽层及导体在动态应力下的抗疲劳性能，对于保证电动工具、家用电器、移动设备连接线等应用的长期安全可靠性至关重要。

一、 检测项目：方法与原理

曲绕试验的核心在于通过特定的机械装置，使试样在负载电流和负重条件下进行反复的弯曲运动，并在试验后或试验中评估其性能变化。主要检测项目与方法如下：

1. 动态曲绕试验：

   • 原理：将一定长度的电缆试样两端固定于曲绕试验机的滑动架与摆动架上，中间部分垂直于一个规定直径的滑轮（或滚轮）。试验时，滑动架往复运动，使电缆试样在滑轮上反复弯曲。通常，试样需通以额定电流并承受一定的轴向负重（砝码）。试验达到规定循环次数后，检查试样是否发生断路、短路、击穿或外观损伤。

   • 关键参数：弯曲半径（由滑轮直径决定）、弯曲速率（次/分钟）、轴向负重、试验电流、循环次数。

   • 检测目的：评价电缆在模拟频繁移动、弯曲工况下的整体结构完整性与电气连续性。对于屏蔽电缆，此试验还能考核屏蔽层的耐疲劳性和抗撕裂性。

2. 静态曲绕试验（低温弯曲试验）：

   • 原理：此试验主要考核电缆材料在低温环境下的柔韧性。将试样及其绕在其上的规定直径的试棒置于低温箱中，在规定低温（如-15°C ± 2°C）下保持一定时间后，在低温环境下将试样围绕试棒缓慢弯曲180°。取出恢复后，检查绝缘和护套层是否有开裂现象。

   • 检测目的：评估PVC绝缘和护套材料在低温条件下的抗脆化、抗开裂性能，确保电缆在寒冷环境下安装或使用时不会因弯曲而损坏。

3. 绝缘与护套损伤检查：

   • 原理：在动态曲绕试验前后或过程中，通过目视检查、放大镜观察或规定电压下的浸水电压试验来检测绝缘和护套层是否出现龟裂、破口、鼓包、变薄等缺陷。对于屏蔽电缆，还需检查屏蔽层（如编织或缠绕铜丝）是否有断裂、翘起或穿透护套的现象。

   • 检测目的：直接评估材料与结构在机械应力下的抗损伤能力。

4. 电气性能验证：

   • 原理：在动态曲绕试验过程中，通常要求试样导体保持通电状态，监测回路是否因导体断裂、绝缘损坏导致短路而出现电流中断或异常。试验结束后，需立即进行绝缘电阻测量和/或工频耐压试验（如2000V，5分钟），以验证绝缘是否因疲劳而劣化。

   • 检测目的：确保电缆在经历机械疲劳后，其基本的电气绝缘性能仍符合安全标准。

二、 检测范围与应用领域

曲绕试验的检测需求广泛存在于以下对电缆柔韧性和耐久性有严格要求的领域：

• 电动工具与工业设备：电钻、角磨机、手持式工业吸尘器等设备的电源连接线，需要承受频繁的移动、拖拽和扭曲。

• 家用电器：吸尘器、电熨斗、搅拌机等可移动电器的电源线，在日常使用中反复弯曲。

• 信息技术与办公设备：计算机、打印机等的内部连接软线以及某些外部互连线。

• 舞台灯光与音响设备：移动式灯光、音响的连接电缆，经常需要卷绕、收放和在地面移动。

• 机器人及自动导引车（AGV）：用于移动部件和柔性拖链系统中的电缆，要求极高的弯曲循环寿命。

• 医疗设备：部分可移动的医疗仪器连接线。

• 认证与质量控制：无论是制造商出厂检验、第三方型式试验，还是UL、CE、CCC等产品认证，曲绕试验都是软电缆类产品的强制性或核心测试项目。

三、 检测标准与规范

曲绕试验的执行严格遵循国内外相关标准，主要标准包括：

• 国家标准（GB/T）：

  • GB/T 5023.2《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第2部分：试验方法》：详细规定了包括曲绕试验在内的一系列试验方法。

  • GB/T 5023.5《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第5部分：软电缆（软线）》：针对软电缆的产品标准，其中明确规定了软电缆必须通过曲绕试验的要求（如试验电流、负重、循环次数等具体指标）。该标准等同采用IEC 60227-5。

  • GB/T 2951.4《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第4部分：聚乙烯和聚氯乙烯混合料专用试验方法—低温试验》：涵盖低温弯曲试验方法。

• 国际标准（IEC）：

  • IEC 60227-2 和 IEC 60227-5：与上述GB/T 5023系列标准相对应，是国际通用的基础标准。

  • IEC 60245（橡胶绝缘电缆标准） 中也有类似的弯曲试验要求，可作为参考。

• 其他重要标准：

  • UL 62《软线和装置线》：美国保险商实验室标准，对软线的曲绕试验有具体规定（如UL 1581中的VW-1垂直燃烧试验前的预处理常包含曲绕）。

  • EN 50525系列（欧洲电缆标准）：协调了欧洲各国的要求，内容与IEC标准高度一致。

具体试验参数（如负重、电流、弯曲半径、循环次数）需根据电缆的标称截面积、芯数、具体产品标准号（如GB/T 5023.5中的代号）进行严格查表确定。

四、 检测仪器与设备

曲绕试验的准确实施依赖于专用的检测设备：

1. 动态曲绕试验机：

   • 核心构成：

     • 驱动与传动系统：电机驱动，通过曲柄连杆或凸轮机构将旋转运动转换为滑动架的精确往复直线运动。

     • 弯曲滑轮组：一组符合标准直径要求的可更换滑轮，是形成规定弯曲半径的关键部件。

     • 试样架与夹持装置：包括滑动架和摆动架，用于牢固夹持电缆试样两端。

     • 加载系统：提供并保持施加于电缆试样的轴向负重（砝码）。

     • 电气回路系统：为试样提供并控制规定的试验电流，通常包含断路器、电流表，并集成了短路/断路监测装置，能在试验中断路或发生短路时自动停止计数并报警。

     • 计数与控制单元：预设和记录弯曲循环次数，控制试验速度、总次数，并可设置自动停机。

   • 功能：全自动完成规定条件下的往复弯曲试验，并实时监控电气故障。

2. 低温试验箱：

   • 功能：用于静态低温弯曲试验，提供稳定、均匀且可控的低温环境（通常可达-40°C或更低），并内置观察窗和便于操作的孔洞。

3. 高压测试仪（耐压试验仪）：

   • 功能：在曲绕试验前后，对电缆试样进行工频交流耐压试验，以验证绝缘完整性。需具备可靠的过流保护和击穿指示。

4. 绝缘电阻测试仪：

   • 功能：测量电缆绝缘电阻，评估绝缘材料在机械应力后是否发生劣化。

5. 通用测量工具：

   • 游标卡尺、投影仪：用于精确测量电缆外径、绝缘厚度以及弯曲滑轮的直径，确保试验条件准确。

   • 显微镜或放大镜：用于检查试验后试样表面的微观裂纹和损伤。

综上所述，曲绕试验是一项系统性、条件严苛的检测，通过标准化的设备模拟、参数控制和性能评估，能够科学地预测和验证额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘软电缆在实际复杂机械应力下的使用寿命与安全可靠性，是保障产品质量和用电安全不可或缺的技术手段。