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文檔簡介

1、交流接觸器溫升試驗淺析電器在工作時,由于電流通過導(dǎo)體和線圈而產(chǎn)生電阻損耗,而這些損耗幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋_@些熱能將影響電器工作的可靠性和使用壽命。電器產(chǎn)品中的金屬材料在溫度高達(dá)一定數(shù)值以后,其機(jī)械強(qiáng)度會顯著降低。另外電器的觸頭材料,除考慮機(jī)械強(qiáng)度外還要考慮它的氧化問題。一般金屬材料的氧化物(銀除外)都 是電阻率很高的半導(dǎo)體, 如銅觸頭氧化后的接觸電阻將增大幾十至幾百倍,而且氧化的速度與觸頭的溫度有關(guān),當(dāng)觸頭溫度高于7080C時,氧化便會開始劇烈起來。還有電器產(chǎn)品絕 緣材料的絕緣強(qiáng)度隨溫度的升高也會逐漸降低,當(dāng)絕緣材料的溫度超過極限溫度時,材料急劇老化。溫度越高則老化越快,壽命也就越短。由于電器

2、產(chǎn)品的材料在溫度超過一定數(shù)值后其上述性能要變壞,因此為保證電器工作的可靠性和使用壽命,根據(jù)材料的機(jī)械和絕緣等性能的條件,對電器發(fā)熱部件的溫升允許極限值有明確的規(guī)定。溫升試驗就是測量電器的一些部件在規(guī)定的工作條件下的溫升值。因此溫升試驗是試驗中一個重要的安全檢驗項目。本文將根據(jù)GB14048.4-2010的規(guī)定,討論交流接觸器溫升試驗的要求和方法,以及測量過程中的有關(guān)影響因素。交流接觸器工作時的熱源包括主回路和電磁系統(tǒng)兩部分,主回路發(fā)熱包括電流流過回路導(dǎo)體時的損耗、動靜觸頭接觸電阻的損耗以及連接導(dǎo)線和接線端的損耗;電磁系統(tǒng)發(fā)熱包括線圈和分磁環(huán)的損耗以及鐵磁體的損耗。因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交流接觸器的溫

3、升試驗主要涉及以下幾個方面:接線端子的溫升,易接近部件的溫升,線圈和電磁鐵繞組的溫升。 一、交流接觸器的溫升試驗要求在GB14048.4-2010中,對交流接觸器的發(fā)熱部件規(guī)定了溫升允許極限值。根據(jù)規(guī)定的試驗方法進(jìn)行試驗,所測得的電器各部件溫升應(yīng)不超過以下有關(guān)規(guī)定值。1、接線端子的溫升接線端子是用來與外部電路進(jìn)行連接的電器部件,對于交流接觸器來說主要包括主電路的接線端子和輔助電路的接線端子。兩種接線端子的溫升不應(yīng)超過GB14048.1-2006表2的規(guī)定值。束2接踐端子的品升極限(見 7. 2.2.1 和 3.4)接雄蝸子枕料沮升槌限t/K如65?。ɑ螯S鑰)成錫70其他龜屬*在實際使用中外接導(dǎo)

4、體不應(yīng)田著.小于表9和表I。最定的孕體否則套促使接線端于和鬼排內(nèi)郃部件溫(S粒高,并導(dǎo)致電器榻環(huán).為此在未得劃制造廠間立的情況下不應(yīng)采用這伸導(dǎo)障。h混升植限是授使用住盼成璉命試股來腐定.但不魔超注65 K.'產(chǎn)晶標(biāo)準(zhǔn)對不局試盤條件和小尺寸郡件可以規(guī)定不同的濕升惆但不應(yīng)超過本志規(guī)定此1G K.2、易接近部件的溫升易接近部件是指產(chǎn)品安裝后在日常運行工作時人體易接近的電器部件,易接近部件的溫升不應(yīng)超過GB14048.1-2006表3的規(guī)定值。3、線圈和電磁鐵繞組的溫升根據(jù)工作制的不同,在進(jìn)行線圈和電磁鐵繞組溫升試驗時要求如下:工作制主電路溫升的試驗電流(9.3.3.3.4 )線圈和電磁鐵繞組

5、的溫升(9.3.3.3.6 )8h工作制Ith與主電路溫升同時進(jìn)行不間斷工作制Ie斷續(xù)周期工作制Ie除了與主電路溫升同時進(jìn)行試驗外,還應(yīng)根 據(jù)其工作制的級別進(jìn)行試驗,試驗時主電路 不通電。短時工作制或周期工作制Ie在上電路不通電時進(jìn)行試驗備注:Ith :約定自由空氣發(fā)熱電流(見 5.3.2.1 )Ie :額定工作電流(見 5.3.2.5 )在試驗過程中線圈和電磁鐵繞組的溫升不應(yīng)危及電器的載流部件和鄰近部件。特別是對絕緣材料,應(yīng)符合絕緣材料耐熱分級,應(yīng)不超過GB14048.4-2010表5的規(guī)定值。表5線圈和電磁鐵繞組的溫升極限絕緣材料等級(根據(jù)GB/T11021-2007)電阻法測得的溫升極限

6、/K線圈在空氣中線圈在油中A8560E10060B11060F135-H160-、交流接觸器的溫升試驗方法溫升試驗的基本方法有以下幾種:熱電偶法、電阻法、接觸式溫度計法、非接觸式溫度計法。交流接觸器的溫升試驗過程中我們要根據(jù)不同的測量要求,采用相應(yīng)的測量方法。1、接線端子和易接近部件表面溫度的測量應(yīng)采用合適的交流接觸器的接線端子和易接近部件的溫升試驗是測量它們的表面溫度,溫度檢測器測量其可能達(dá)到最高溫度部位的溫度。溫度檢測可以采用熱電偶法,一定條件下也可以采用溫度計。(1)用溫度計測量溫度計的優(yōu)點是構(gòu)造簡單、價格便宜;缺點是讀數(shù)不便,熱慣性大且易損壞。由于溫度計必須放置在電器部件上, 以測量該

7、點的最高溫度,因此只能在被測部位有足夠大的觸及面積且可以緊密接觸,同時其溫度也不會因溫度計的存在而發(fā)生明顯變化,并且不會損壞電器的外殼或破壞其正常工作位置的情況下使用。然而,由于接觸器接線端子和易接近部件的跟溫度計的觸及面積太小,所以在接觸器的溫升試驗中不采用溫度計進(jìn)行測量。(2)用熱電偶測量熱電偶具有尺寸小、便于放置,熱慣性小、對被測點溫升影響小、制造和使用方便等優(yōu)點,在電器溫升試驗中廣泛用來測量溫度。熱電偶用于測量溫度是利用了導(dǎo)體的熱電效應(yīng)。 所謂熱點效應(yīng)就是:當(dāng)導(dǎo)體兩端溫度不平衡時就會在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生一定的電勢,不同導(dǎo)體產(chǎn)生的電勢是不同的,如果把兩種不同導(dǎo)體(分別表示熱電偶的陽極和陰極)。

8、的一端焊接到一起作為探測端,而將另一端(不焊在一起)作為采用端,這樣在采樣端就形成一定的電位差,這個電位差的大小是隨探測端的溫度變化而變化的。熱電偶的固定。固定熱電偶的工作端時,應(yīng)使其與被測部件表面之間有良好地?zé)醾鲗?dǎo), 且盡可能不影響被測點的溫升。通常用以下3種方法固定:A. 鉆孔埋入法。先在被測點上鉆一個小孔, 孔的深度和直徑略大于熱電偶的工作端,然后將焊好的熱電偶工作端放入孔中,四周用沖子沖擠固定或用導(dǎo)熱性好的材料填充塞緊。B. 錫焊固定法。用錫將熱電偶工作端焊在被測點上,焊點不宜太大,表面要光滑,以蓋住熱電偶工作端免受氣流影響為限。C. 膠粘固定法。將熱電偶的工作端用薄薄一層快干膠(目前

9、普遍采用502膠)壓在被測點上,待其固化后即可。以上三種固定方法的測溫有一定的測溫極限。目前502膠的耐熱性較差,極限使用溫度在80100C左右,因此膠粘固定法的測溫范圍一般在80 C以下;錫焊固定法可用在焊錫的軟化溫度(160 C)以下;鉆孔埋入法可用到 200C。因此根據(jù)以往的試驗數(shù)據(jù),對于交流接 觸的接線端子和易接近部件表面溫度的測量用熱電偶進(jìn)行膠粘固定法測量可以準(zhǔn)確的測量 它們的表面溫度。2、線圈和電磁鐵繞組溫度的測量線圈內(nèi)部的溫度分布是不均勻的,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定線圈的溫度測量一般用電阻法。電阻法測得的是線圈平均溫度,故只能間接反映線圈內(nèi)部發(fā)熱情況。用電阻法測量線圈平均溫度, 是利用金屬導(dǎo)

10、體電阻隨溫度變化的現(xiàn)象,線圈電阻與周圍空氣溫度的關(guān)系如公式(1)所示:R2-R1(1)T =234.5 十卜R1.'丁=線圈繞組溫升,K;R=測量開始時線圈冷態(tài)電阻,Q ;R=測量結(jié)束時線圈熱態(tài)電阻,Q ;T=測量開始時周圍空氣溫度,C;T2=測量結(jié)束時周圍空氣溫度,C;線圈的電阻常用電橋來測量,線圈冷態(tài)電阻在溫升試驗開始前測量,線圈溫度與周圍空氣溫度的差異不應(yīng)超過 3K,線圈熱態(tài)電阻應(yīng)在溫升試驗結(jié)束后立即測量。二、交流接觸器溫升試驗的影響因素1、易接近部件溫升試驗的影響因素易接近部件溫升試驗的影響因素,主要在于測量點的確定。易接近部件溫升的測量點, 首先要考慮該部件是否與較熱的部件接

11、觸,如果有,則接觸點是一個測量點;其次要考慮該部件是否受到直接發(fā)熱體或間接發(fā)熱體的熱輻射作用,如果是,受輻射的面也是一個測量點。對位置相對固定的塑料件、絕緣材料等也可以按上述方法考慮外,還要注意這些絕緣材料在正常工作中是否會接觸到較高溫度的部件,如果會,則具有較高溫度部件的可接觸處就是這些絕緣材料的測量點。對于器具外表面、周圍環(huán)境的溫升測量點,可以通過對熱源位置的分 析、通電發(fā)熱后用手觸摸感覺以及經(jīng)驗積累確定最熱點,作為測量點。就交流接觸器而言主要指的是接觸器的上面面板,以及兩側(cè)最接近線圈的位置,因為這兩個部位最接近交流接觸 器的兩大發(fā)熱源。在確定了測量點之后, 就要將熱電偶緊貼在被測點上,接

12、觸良好,使熱電偶能充分感受到被測點的溫度,真實地反映被測點的溫度;同時,又要避免熱電偶的固定方法使被測點的散熱條件或受熱條件發(fā)生變化,改變被測件的溫度。因此固定熱電偶的測量端時,即要使其與被測表面之間有良好地?zé)醾鲗?dǎo)性,又要盡可能不影響被測點的溫升。2、線圈和電磁鐵繞組溫升試驗的影響因素從公式1可以看出,影響 AT的因素來自R、R、Ti、T2的測量,控制好試驗條件,改進(jìn) 測量手段,控制好這四個量的誤差,就能減少 AT的誤差。以下就從幾個主要方面分析如何 減少這些影響因素對線圈和電磁鐵繞組溫升試驗結(jié)果的影響。(1) 、環(huán)境溫度的測量在公式1中Ti和T2對AT有直接的影響,環(huán)境溫度測量的誤差直接反應(yīng)

13、到AT上。在溫升試驗中對周圍空氣的溫度要求比較嚴(yán)格,在9.3.3.3.1 條款(引用標(biāo)準(zhǔn)GB14048.1-2006中的8.3.3.3.1條款)中要求對周圍空氣溫度進(jìn)行測量是在試驗周期的最后1/4時間內(nèi)應(yīng)記錄周圍空氣溫度。測量時至少用兩個溫度檢測器(如溫度計或熱電偶),均勻分布在被試電器的周圍,放置在被試電器高度的1/2處離開被試電器的距離約為 1作溫度檢測器應(yīng)保證免受氣流, 熱輻射影響和由于溫度迅速變化產(chǎn)生的顯示誤差。試驗中,周圍空氣溫度應(yīng)在+10C+40C之間,其變化應(yīng)不超過10K。如果周圍空氣溫度的變化超過 3K,應(yīng)按電器的熱時間常數(shù)用適 當(dāng)?shù)男拚禂?shù)對測得的部件溫升予以修正。這是因為電

14、器中導(dǎo)體的電阻和發(fā)熱功率隨周圍空氣溫度的不同而改變, 周圍空氣溫度的變化對電器的溫度是有影響的,所以在周圍空氣溫度變化較大時,必須用修正系數(shù)消除其對溫度測量結(jié)果的影響。(2) 、R和T1的一致性在公式1中T1是試驗開始時的室溫,R應(yīng)該是對應(yīng)室溫溫度下的電阻。這里 R和應(yīng)嚴(yán) 格對應(yīng)。但是實際試驗過程中,線圈繞組中銅的溫度和室溫存在響應(yīng)時間,R和室溫T1也就不能嚴(yán)格對應(yīng)。因此,剛剛測得的R可能不是對應(yīng)同時測得的室溫 T1的繞組冷態(tài)電阻,而是室溫T1之前某一室溫的冷態(tài)電阻,即 R對應(yīng)T1存在誤差。消除這種誤差的辦法是做好樣品 的準(zhǔn)備,應(yīng)將樣品在溫度穩(wěn)定,無強(qiáng)對流的環(huán)境中放置一定時間,這就要求測量前,

15、放置樣品實驗室不能有大的室溫波動。實際測量中,樣品放置時間太長也不實際,一般在恒溫環(huán)境中4-5小時為宜。(3) 、對熱穩(wěn)定狀態(tài)的判斷對同一的產(chǎn)品,不同的測量周期,每次達(dá)到熱穩(wěn)定的時間可能都不同,把握好測量周期很有好處,這直接關(guān)系到 R的讀取,從而影響 AT。產(chǎn)品運轉(zhuǎn)時間太短,產(chǎn)品未充分發(fā)熱, 會導(dǎo)致測量結(jié)果偏小;試驗時間太長,穩(wěn)壓電源也會受到電網(wǎng)周期性的波動影響,導(dǎo)致樣品的供電發(fā)生明顯波動。 因此要嚴(yán)格采取同一測量周期中,按每隔一小時的時間間隔進(jìn)行多點測量。若相鄰的兩個測量點求的的AT不超過1K,就認(rèn)為產(chǎn)品已達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)以往試驗過程中的記錄,大多數(shù)的樣品一般在試驗開始3-4小時后就開始趨向于熱穩(wěn)定狀態(tài),對于一些線圈繞組的電阻值比較小,如只有幾十歐姆的交流接觸器線圈,它的線圈一般至少需要5個小時才能達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。通過以上幾個方面對交流接觸器溫升試驗的要求、方法以及試驗過程中影響因素的分析和討論。在溫升試驗過程中為了減少這些影響因素對測量結(jié)果造成的誤差,我們首先在樣品開始試驗時,對樣品要有一個預(yù)處理程序這樣才能使樣品和周圍空氣溫度達(dá)到一定的平

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