可靠性試驗(yàn)精品課件

1、可靠性試驗(yàn)第1頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)主要有兩類性能指標(biāo)產(chǎn)品完成規(guī)定功能的級(jí)數(shù)指標(biāo)可靠性指標(biāo)反映產(chǎn)品保持其性能指標(biāo)的能力產(chǎn)品的功能是否能得到發(fā)揮，在很大程度上取決于產(chǎn)品的可靠性水平第2頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠度及可靠度函數(shù)可靠度R ：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，可靠度是一種用概率表示的產(chǎn)品特性。不可靠度F：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)喪失規(guī)定的功能（即發(fā)生失效）的概率。F=1-R可靠度是時(shí)間t的函數(shù)，R(t)稱為可靠度函數(shù)N:總試樣數(shù)，n(t)：在t時(shí)刻失效試樣數(shù)6-1 可靠性

2、的基本概念與主要特征量第3頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二失效密度函數(shù)及累積失效分布函數(shù)失效密度：產(chǎn)品在t時(shí)刻附近的一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的失效數(shù)與起始時(shí)刻(t=0)的工作產(chǎn)品數(shù)的比值。與時(shí)間t有關(guān)，記做f(t)，即失效密度函數(shù)根據(jù)f(t)可估計(jì)任意時(shí)刻的累積失效概率，即不可靠度，用F(t)表示，稱為累積失效分布函數(shù)，或失效分布函數(shù)。F(t)表示失效時(shí)間在 t 以內(nèi)的失效概率 P第4頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二失效率及失效率函數(shù)失效率及失效率函數(shù)(t)：失效率就等于產(chǎn)品在t時(shí)刻后的一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的失效數(shù)與在時(shí)刻t尚在工作的產(chǎn)品數(shù)的比值失效率更直觀

3、的反映了每一時(shí)刻的失效情況，也把失效率稱為失效強(qiáng)度失效率越低，則可靠性越高第5頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二平均壽命和壽命標(biāo)準(zhǔn)離差可靠性壽命特征：與失效時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品壽命。包括平均壽命、壽命標(biāo)準(zhǔn)離差、可靠壽命等。在數(shù)學(xué)上，大多數(shù)屬于表示是小分布基本特征的特征數(shù)產(chǎn)品的平均壽命產(chǎn)品從開(kāi)始使用到產(chǎn)生失效（或故障）的平均工作時(shí)間。失效時(shí)間為隨機(jī)變量，平均壽命即求失效時(shí)間的數(shù)學(xué)期望分組測(cè)量，各組中值ti，各組頻數(shù)ni， 反映子樣觀測(cè)值的中心位置標(biāo)準(zhǔn)離差S各組平均數(shù)的離散程度總的標(biāo)準(zhǔn)離差第6頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠壽命給定一個(gè)可靠度值r，可

4、以求得產(chǎn)品經(jīng)使用后可靠度降到r時(shí)的壽命tr，稱為可靠壽命r稱為可靠水平可靠壽命可利用可靠度函數(shù)反解求得t0.5稱為中位壽命 時(shí)的可靠壽命 稱為特征壽命第7頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠性試驗(yàn)，是指為評(píng)價(jià)、分析產(chǎn)品的可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)的總稱?？煽啃栽囼?yàn)的目的是評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性水平，即通過(guò)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，并對(duì)獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而得出該產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，為產(chǎn)品的研制、設(shè)計(jì)和使用提出依據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)試驗(yàn)對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn)行分析，找出其失效的原因，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，進(jìn)而達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的目的。6-2 可靠性試驗(yàn)分類第8頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月2

5、0日，19點(diǎn)41分，星期二可靠性試驗(yàn)種類可靠性試驗(yàn)方法：對(duì)被試樣品施加一定的應(yīng)力，在這些應(yīng)力的作用下，被試樣品將反映出其性能是否穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否完整或是否有變形，從而判斷產(chǎn)品是否失效。試驗(yàn)種類可分為現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)兩大類第9頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)：最符合實(shí)際情況的試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)：將產(chǎn)品在工廠或?qū)嶒?yàn)室模擬實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)非破壞性試驗(yàn)：較貴重的設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性分析破壞性試驗(yàn)：不太貴重的產(chǎn)品壽命試驗(yàn)：在規(guī)定的條件下投入一定數(shù)量的試品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，記錄失效時(shí)間，統(tǒng)計(jì)分析失效分布等可靠性指標(biāo)臨界試驗(yàn)：評(píng)定產(chǎn)品承受工作應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力影響的極限能

6、力根據(jù)施加在產(chǎn)品上的負(fù)荷和環(huán)境劣化程度不同正常使用狀態(tài)試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)根據(jù)負(fù)荷的變化恒定負(fù)荷試驗(yàn)變動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)無(wú)負(fù)荷狀態(tài)下的放置試驗(yàn)試驗(yàn)的目的篩選試驗(yàn)、例行試驗(yàn)、鑒定試驗(yàn)、專門(mén)的試驗(yàn)第10頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二常用的壽命分布及其實(shí)用背景指數(shù)分布使用條件：系統(tǒng)由大量元器件構(gòu)成；各元器件的失效互不影響，相互獨(dú)立；任何一個(gè)元件失效都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障等第11頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二產(chǎn)品的平均壽命及方差產(chǎn)品的可靠度及失效率產(chǎn)品的可靠壽命及中位壽命第12頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二威布爾分布三參數(shù)威布爾

7、分布密度函數(shù)m稱為形狀參數(shù),稱為尺度參數(shù)，t0 稱為位置參數(shù)威布爾分布函數(shù)第13頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二產(chǎn)品的平均壽命及方差可靠度函數(shù)及失效率函數(shù)可靠壽命及中位壽命第14頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二正態(tài)分布失效概率密度函數(shù)失效分布函數(shù)第15頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠度函數(shù)及失效率函數(shù)第16頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二產(chǎn)品中潛在的缺陷導(dǎo)致產(chǎn)品的強(qiáng)度和壽命遠(yuǎn)低于該批產(chǎn)品的平均壽命，形成產(chǎn)品的早期失效。可靠性篩選試驗(yàn)就是為了保證該批產(chǎn)品在使用（或裝機(jī)）之前先剔除這些早期失

8、效產(chǎn)品，從而使投入使用的產(chǎn)品具有較高的可靠性水平?？煽啃院Y選試驗(yàn)是一種非破壞性試驗(yàn)。篩選后，對(duì)某些批產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它的失效機(jī)理和失效分布不應(yīng)該受到影響。6-3 可靠性篩選試驗(yàn)第17頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二篩選方法的依據(jù)和原則篩選效果的三個(gè)參數(shù)篩選剔除率Q=剔除的產(chǎn)品數(shù) / 受試的產(chǎn)品總數(shù)從反面說(shuō)明產(chǎn)品可靠性的成品率Q值越大，說(shuō)明篩選前的可靠性越差，成品率低篩選效率=剔除的次品數(shù) / 實(shí)際的次品數(shù)是一個(gè)0與1之間的數(shù)，越接近于1，說(shuō)明篩選方法越嚴(yán)格，即剔除早期失效產(chǎn)品越少篩選損耗率L=好品損壞數(shù) / 實(shí)際好品數(shù)越小越好，即錯(cuò)判非早期失效產(chǎn)品減少第18頁(yè)，共61頁(yè)，2

9、022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二理想的篩選目標(biāo)使篩選前后的該批產(chǎn)品投入使用時(shí)，其最初的失效率應(yīng)該是或接近浴盆曲線上早期失效期結(jié)束及偶然失效期開(kāi)始的那個(gè)拐點(diǎn)可靠性篩選與常規(guī)質(zhì)量檢驗(yàn)的區(qū)別可靠性篩選的目的不是檢查出檢測(cè)時(shí)就是壞的產(chǎn)品，而是假設(shè)篩選前產(chǎn)品已屬通過(guò)檢查的合格品可靠性篩選對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行100%的試驗(yàn)可靠性篩選分出的不同等級(jí)是對(duì)應(yīng)于一定的壽命要求和預(yù)定的工作條件第19頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠性篩選試驗(yàn)方法分類目視篩選：人類表觀化方法，如：檢查產(chǎn)品尺寸、外觀等通電篩選：如：耐電壓試驗(yàn)，對(duì)電子元器件進(jìn)行的篩選環(huán)境（應(yīng)力）篩選溫度循環(huán)：檢查產(chǎn)品能否經(jīng)受

10、長(zhǎng)時(shí)間的溫度交替變化，檢查材料間熱膨脹系數(shù)差異的影響、熱適應(yīng)性溫度沖擊篩選“溫度急劇變化的篩選機(jī)械沖擊振動(dòng)疲勞變頻率振動(dòng)第20頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二可靠性篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)可靠性篩選試驗(yàn)實(shí)際的目的是確定試驗(yàn)條件，即試驗(yàn)的項(xiàng)目、試驗(yàn)應(yīng)力和試驗(yàn)時(shí)間篩選試驗(yàn)項(xiàng)目的確定著眼于對(duì)缺陷敏感的參數(shù)、應(yīng)力以及對(duì)缺陷敏感的測(cè)量方法篩選試驗(yàn)應(yīng)力的確定通過(guò)可靠性摸底試驗(yàn)得到失效頻率與試驗(yàn)應(yīng)力的關(guān)系，選擇篩選應(yīng)力篩選時(shí)間的確定應(yīng)盡可能多的排除早期失效品，即要求具有早期失效產(chǎn)品的工作壽命大于篩選時(shí)間Ts的概率盡可能小第21頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二加速老化試

11、驗(yàn)按施加應(yīng)力來(lái)區(qū)分恒定應(yīng)力：固定不變的高于正常條件的應(yīng)力應(yīng)力穩(wěn)定，造成失效的因素較單一，準(zhǔn)確度高，試驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)便且較容易取得成功，但時(shí)間時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)步進(jìn)應(yīng)力：隨時(shí)間分階段逐步增加應(yīng)力序進(jìn)應(yīng)力：隨時(shí)間而連續(xù)增加應(yīng)力6-4 加速老化試驗(yàn)及其數(shù)據(jù)的分析第22頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二加速老化試驗(yàn)理論依據(jù)常規(guī)疲勞壽命與應(yīng)力曲線，在老化試驗(yàn)中可以得到該種曲線，稱為加速老化曲線。根據(jù)加速老化分組試驗(yàn)結(jié)果，將各組數(shù)據(jù)繪成不同應(yīng)力水平下的分布和加速老化曲線。根據(jù)加速老化曲線可估計(jì)正常應(yīng)力水平下的平均壽命第23頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二失效與溫

12、度密切相關(guān)的壽命方程電氣設(shè)備使用壽命與其工作的溫度有密切的關(guān)系，溫度升高會(huì)加速失效根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論建立壽命方程：在某絕對(duì)溫度T條件下的壽命在單邊對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，該方程為直線方程，對(duì)應(yīng)的直線即是以溫度為變量的加速老化曲線，從而可用圖解法或計(jì)算法推算出產(chǎn)品在不同溫度下的壽命第24頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二失效與負(fù)荷溫度密切相關(guān)的壽命方程施加于絕緣材料或絕緣系統(tǒng)的電應(yīng)力可產(chǎn)生老化效應(yīng)，它將引起絕緣材料或絕緣系統(tǒng)功能下降，直至絕緣完全被擊穿破壞。擊穿累積的概率分布函數(shù)為威布爾分布設(shè)定擊穿概率為r時(shí)，可得反冪定律tF：在設(shè)定可靠水平r下的可靠壽命；K：常數(shù)；n：常數(shù)現(xiàn)

13、在電老化壽命試驗(yàn)或其他失效與負(fù)荷強(qiáng)度密切相關(guān)的試驗(yàn)，都可采用上述反冪定律作為加速壽命方程，對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為線性曲線第25頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二加速老化試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)正確模擬實(shí)際使用條件選擇加速變量選擇對(duì)主要失效機(jī)理起主導(dǎo)作用的應(yīng)力條件選擇加速老化變量的應(yīng)力水平選擇若干等級(jí)的應(yīng)力水平來(lái)做加速老化試驗(yàn)，稱為加速變量的水平數(shù)。最低應(yīng)力水平應(yīng)接近正常應(yīng)力，但不能太接近最高應(yīng)力水平應(yīng)盡可能高，但不能改變失效機(jī)理在加速老化試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)加控制那些不是加速變量，而又能夠影響失效過(guò)程的其他應(yīng)力條件，使其保持正常狀態(tài)下的水平試驗(yàn)樣品的選取必須是在經(jīng)過(guò)篩選和例行試驗(yàn)合格的同一批產(chǎn)品

14、中隨機(jī)的抽取壽命終了的判斷要選擇一個(gè)主要的功能參數(shù)，能靈敏的反映老化程度，并規(guī)定這一功能下降到某一水平時(shí)作為壽命終了第26頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二加速老化試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分布在概率坐標(biāo)紙上分別繪制不同的加速應(yīng)力水平下的壽命分布直線選用威布爾分布概率紙，或其他已知的壽命分布類型試驗(yàn)數(shù)據(jù)呈直線，否則說(shuō)明分布不符合威布爾分布，或試驗(yàn)有問(wèn)題試驗(yàn)正常，各組壽命分布直線是平行的，或者直線排列的次序和位置比較合理在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制加速壽命直線估計(jì)正常應(yīng)力水平下的壽命分布第27頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二熱老化是以熱為主要老化因子而使絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)

15、的性能發(fā)生不可逆變化。熱老化試驗(yàn)用來(lái)研究、比較和確定絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期工作溫度或在一定溫度下的壽命。6-5 熱老化試驗(yàn)第28頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二絕緣的耐熱分段耐熱等級(jí)由絕緣、包括絕緣材料與絕緣結(jié)構(gòu)在電機(jī)電器運(yùn)行中允許的最高長(zhǎng)期工作溫度決定。屬于某一耐熱等級(jí)的電機(jī)電器，不僅在該等級(jí)的溫度下短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有顯著地性能改變，而且在該溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)絕緣也不發(fā)生不該有的性能變化，并能承受正常運(yùn)行時(shí)的溫度變化。表征絕緣來(lái)料、絕緣結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的長(zhǎng)期耐熱性耐熱等級(jí)IEC提出溫度指數(shù)表示長(zhǎng)期耐熱性說(shuō)明在一個(gè)特定試驗(yàn)條件下的性能表現(xiàn)一種材料可以標(biāo)注一個(gè)以上的溫度指數(shù)第29

16、頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二熱老化試驗(yàn)原則提高試驗(yàn)溫度可以加速材料的老化。絕緣熱老化試驗(yàn)是在比使用溫度高地情況下求取壽命與溫度的關(guān)系曲線，然后用外推法確定工作溫度下的壽命，或在規(guī)定壽命指標(biāo)下求取耐熱指標(biāo)，即溫度指數(shù)。絕緣材料的老化過(guò)程很復(fù)雜，出現(xiàn)多種反應(yīng)或復(fù)相反應(yīng)使用外推法前，必須首先研究壽命的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)間是否存在線性關(guān)系。在較寬溫度下，取至少3個(gè)溫度，進(jìn)行熱暴露試驗(yàn)絕緣破壞過(guò)程熱+機(jī)械振動(dòng)+電場(chǎng)作用+潮氣等先進(jìn)行單一材料的試驗(yàn)，再進(jìn)行絕緣系統(tǒng)熱老化試驗(yàn)第30頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二老化因子的選擇熱老化試驗(yàn)常把溫度作為老

17、化因子，用提高溫度來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到加速老化的目的。其他因子維持工作條件下的最高水平，在熱暴露溫度改變時(shí)也保持不變對(duì)于一般用途的絕緣材料，只以熱作為老化因子。但如果材料在特殊條件下使用，或材料本身的性質(zhì)特殊，則為考察某些老化因子的作用，這些因子也包括在試驗(yàn)規(guī)程內(nèi)熱暴露溫度最高試驗(yàn)溫度：該溫度下熱老化壽命不得大于100h最低試驗(yàn)溫度：該溫度下熱老化壽命不得小于5000h試驗(yàn)過(guò)程經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間隔把絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)從恒溫箱中取出，進(jìn)行性能變化的測(cè)定，把整個(gè)老化過(guò)程分為若干周期，例如：升溫?zé)岜┞督禍貦C(jī)械振動(dòng)受潮試驗(yàn)升溫?zé)岜┞督禍卦囼?yàn)第31頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二壽命

18、標(biāo)準(zhǔn)的確定老化標(biāo)準(zhǔn)是指老化過(guò)程中材料絕緣性能已惡化到喪失其功能的臨界值標(biāo)準(zhǔn)的選擇：性能參數(shù)絕緣系統(tǒng)：老化一段時(shí)間后加電壓觀察絕緣材料：該參數(shù)能反映出絕緣材料在運(yùn)行中承擔(dān)的主要功用，又要反映出老化過(guò)程中的主要變化，且該參數(shù)在老化過(guò)程中有明顯的變化不同的材料應(yīng)根據(jù)不同使用場(chǎng)合選取合適的參數(shù)，不能統(tǒng)一規(guī)定，例如：絕緣漆布擊穿電壓聚酯薄膜延伸率或抗拉伸強(qiáng)度數(shù)值的確定選定的終點(diǎn)值應(yīng)該是絕緣彩使用中必須具備的選用初始值的百分?jǐn)?shù)求取評(píng)定壽命的性能與試驗(yàn)溫度下熱暴露時(shí)間的函數(shù)關(guān)系或曲線，直到性能達(dá)到最大值或最小值第32頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二試樣形式與數(shù)量試樣應(yīng)盡可能模擬實(shí)際

19、絕緣結(jié)構(gòu)試驗(yàn)準(zhǔn)確度依賴于每個(gè)熱暴露溫度下的試樣數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果的分散性。必須有足夠多的試樣。進(jìn)行材料試驗(yàn)時(shí)，每個(gè)熱暴露溫度下每經(jīng)一個(gè)周期最少應(yīng)取5個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)試樣在溫度間隔相等的熱暴露溫度下的分配應(yīng)該是不等的，兩端溫度下分配的試樣應(yīng)多于中間溫度下的試樣，而最低溫度下的試樣數(shù)應(yīng)該比最高溫度下的試樣數(shù)多。試驗(yàn)準(zhǔn)確度較高，但試驗(yàn)時(shí)間增加常采用各試驗(yàn)溫度下試樣平均分配的方案第33頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理名詞術(shù)語(yǔ)失效時(shí)間通過(guò)老化實(shí)驗(yàn)得到的熱老化或熱暴露溫度下試樣性能到達(dá)壽終標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的時(shí)間熱壽命圖又稱阿累尼烏斯圖，由熱老化試驗(yàn)得到的失效時(shí)間的對(duì)數(shù)于熱力學(xué)（絕對(duì)

20、）老化溫度的倒數(shù)間的關(guān)系圖溫度指數(shù)TI耐熱關(guān)系圖中對(duì)應(yīng)于某給定時(shí)間，通常為20000h的攝氏溫度第34頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二相對(duì)溫度指數(shù)RTI被試材料和溫度指數(shù)已知的參考材料經(jīng)受相同的老化和診斷試驗(yàn)的對(duì)比，求得被試材料的溫度指數(shù)半差HIC溫度指數(shù)與對(duì)應(yīng)半壽命（對(duì)應(yīng)溫度指數(shù)壽命的一半）點(diǎn)溫度之差，以oC表示耐溫概貌用三個(gè)溫度值表示相當(dāng)于熱壽命圖上20000h（規(guī)定的壽命）的溫度值oC相當(dāng)于熱壽命圖上5000h（規(guī)定的壽命）的溫度值oC熱壽命圖上5000h處95%下單邊置信界限的溫度值第35頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二非破壞性測(cè)量和

21、耐力試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算步驟1、確定失效時(shí)間試驗(yàn)分為連續(xù)性記錄和周期性耐力試驗(yàn)或周期性測(cè)量2、求取回歸方程y=a+bx y=lg x=-1/T3、繪制熱壽命圖Y為縱坐標(biāo)，x為橫坐標(biāo)，x從右到左增加第36頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二4、求取溫度指數(shù)TI或相對(duì)溫度指數(shù)RTITI = b / (lg20000-a)-273RTI = TIr + A - B5、求半差熱壽命圖的斜率6、方差同等性的檢驗(yàn)用巴脫來(lái)脫檢驗(yàn)在不同溫度下失效時(shí)間的對(duì)數(shù)lgt的方差的等同性7、線性回歸用F分布檢驗(yàn)回歸方程的直線性如果F比表值大，認(rèn)為偏離直線式顯著的。如小于表值，則認(rèn)為回歸線是線性的第37頁(yè)，共

22、61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二8、熱壽命圖中時(shí)間的置信界限給定X值下y的真值的95%下單邊置信界限9、計(jì)算相應(yīng)于失效時(shí)間為5000h或20000h的溫度y=a+bx10、計(jì)算方差系數(shù)11、求取5的置信界限相應(yīng)于失效時(shí)間5000h的溫度5的95%下置信界限C12、求取耐溫概貌TEP第38頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二破壞性測(cè)量和耐力試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算步驟1、確定失效時(shí)間只能在每個(gè)溫度下繪制被測(cè)性能測(cè)量時(shí)間圖根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制一條代表測(cè)量數(shù)據(jù)的最佳曲線，該曲線與壽命終點(diǎn)直線的交點(diǎn)就是在該試驗(yàn)溫度下的失效時(shí)間破壞性測(cè)量時(shí)，每一試驗(yàn)溫度下只能獲得一個(gè)失效時(shí)間

23、2、求取失效時(shí)間t的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度1/T的回歸線3、y方差的粗略估計(jì)4、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第39頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二第40頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二第41頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二快速評(píng)定熱老化壽命的方法能量分析的熱分析方法差熱分析法（DTA）差示掃描量熱法（DSC）等溫差動(dòng)量熱法（IDC）質(zhì)量分析的熱分析法熱重分析法（DGA）質(zhì)譜分析法（MS）紅外光分析法（IR）氣相色譜分析法（GC）液相色譜分析法（LC）氣相色譜+質(zhì)譜分析法（GC+MS)其他氣體分析法（GA）分析法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)時(shí)間短、所需試樣少

24、，其中某些分析方法還非常靈敏，因而允許把使用溫度包括在試驗(yàn)溫度內(nèi)。克服了慣用熱老化法，即常規(guī)法試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、所需試樣量大以及試驗(yàn)溫度高，因而必須外推到工作溫度求取壽命的缺點(diǎn)第42頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二分析方法把試樣暴露在勻速升溫或降溫下，利用分析法得到譜圖，把一定信號(hào)的變化作為長(zhǎng)期耐熱性的尺度。這樣的近似法于慣用熱老化法的根本性區(qū)別在于，它不涉及使用時(shí)間即壽命，只能用來(lái)粗略的指明方向從分析法獲得的數(shù)據(jù)給出阿累尼烏斯圖，配上一或二個(gè)高溫下的老化常規(guī)試驗(yàn)，用這樣的數(shù)據(jù)評(píng)定材料的熱壽命性能。這種方法是假定慣用法規(guī)定的壽命終點(diǎn)，即壽終標(biāo)準(zhǔn)，是與一定程度的分子變化相關(guān)聯(lián)

25、的。第43頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二點(diǎn)斜法根據(jù)分析法得到的阿累尼烏斯圖，即反應(yīng)速率的對(duì)數(shù)-1/T圖求出反應(yīng)的活化能，再用慣用法或常規(guī)法求出高溫點(diǎn)下的壽命。壽命曲線或壽命方程可從一個(gè)壽命，即失效時(shí)間及其斜率（從活化能計(jì)算）得到阿累尼烏斯圖的得到恒溫老化：在恒溫下用等溫差動(dòng)量熱法（IDC）、質(zhì)譜或色譜分析法和熱重分析法等記錄熱量、釋放出的反應(yīng)物或重量的變化速率就是化學(xué)反映的速率，它與阿累尼烏斯反應(yīng)速率常數(shù)k成比例勻速升溫（或降溫）老化：在勻速升溫下求取活化能，必須在不同升溫速率下進(jìn)行幾次試驗(yàn)第44頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二第45頁(yè)，共

26、61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二等效老化過(guò)程法具有單一化學(xué)反應(yīng)的老化熱老化過(guò)程中只有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，兩個(gè)溫度下老化必定以完全相同的方式進(jìn)行，兩次的曲線是一致的，僅僅是加速因子，即老化程度是不同的；物理性能的變化速率是與相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)的第46頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二等效熱老化過(guò)程法的基本思路使給定老化試驗(yàn)溫度下的老化過(guò)程特性與使用溫度下的相一致，即使老化過(guò)程等效其基本原理是使所涉及的每個(gè)化學(xué)反應(yīng)具有相等的加速因子絕緣材料熱老化過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可分為內(nèi)部反應(yīng)和外部反應(yīng)第47頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二與負(fù)

27、荷強(qiáng)度相關(guān)的加速壽命試驗(yàn)，即電老化試驗(yàn)絕緣材料或絕緣系統(tǒng)中發(fā)生的電老化效應(yīng)比較復(fù)雜，有單獨(dú)的，也有聯(lián)合的，主要有局部放電效應(yīng)電痕效應(yīng)樹(shù)枝效應(yīng)電解效應(yīng)與上述這些效應(yīng)有關(guān)的兩絕緣材料相鄰表面上的效應(yīng)，在該處可產(chǎn)生相當(dāng)高地切線場(chǎng)強(qiáng)6-6 電老化試驗(yàn)第48頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二電老化機(jī)理與影響電老化壽命的因素局部放電對(duì)絕緣材料有很大的危害，它引起絕緣材料性能下降，直至絕緣完全被損壞。放電產(chǎn)生的低分子極性物質(zhì)或酸類滲透到材料內(nèi)部，使其體積電阻率下降，損耗因數(shù)上升。在油浸絕緣中尤為明顯材料喪失彈性而發(fā)脆或開(kāi)裂等放電性能有所變化。在放電過(guò)程中，放電起始電壓逐步下降第49頁(yè)

28、，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的絕緣材料在局部放電下的破壞機(jī)理不同，它們的電老化壽命也不同，其影響因素主要有頻率：放電次數(shù)隨外施電壓的頻率增加除頻率特別高引起熱擊穿外，一般電老化壽命與頻率成反比電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)強(qiáng)增加，放電次數(shù)增加場(chǎng)強(qiáng)增加，加快了從局部放電到擊穿的進(jìn)程一般電老化壽命與場(chǎng)強(qiáng)不是線性關(guān)系，而是反冪關(guān)系溫度通常溫度增加，有機(jī)絕緣材料的耐放電性能降低，電老化壽命縮短第50頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二相對(duì)濕度在高相對(duì)濕度下，放電的結(jié)果將在材料表面生產(chǎn)一層半導(dǎo)電層，使放電產(chǎn)生自衰在表面放電情況下，絕緣材料的電老化壽命隨相對(duì)濕度的

29、增高而增長(zhǎng)在一定相對(duì)濕度范圍內(nèi)，電老化壽命隨相對(duì)濕度的增高而增長(zhǎng)在較高的相對(duì)濕度下，電老化壽命隨相對(duì)濕度的增高而縮短機(jī)械應(yīng)力當(dāng)材料內(nèi)部存在拉伸應(yīng)力時(shí)，它的耐放電性能下降壓縮應(yīng)力對(duì)它的耐放電性能影響不大第51頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二絕緣材料耐局部放電試驗(yàn)國(guó)際上評(píng)定絕緣材料耐局部放電性能的方法主要是擊穿法，即在試樣上加一定電壓，直到試樣擊穿，記下所經(jīng)歷的時(shí)間，即失效時(shí)間；然后根據(jù)不同電壓或場(chǎng)強(qiáng)下獲得的材料失效時(shí)間繪制壽命曲線，即場(chǎng)強(qiáng)壽命關(guān)系曲線。電老化壽命試驗(yàn)的依據(jù)電老化壽命定律材料在恒定場(chǎng)強(qiáng)下壽命與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系絕緣材料的擊穿概率的分布函數(shù)屬于威布爾分布不是所有情況

30、下n都是恒定不變的，有些材料當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)在寬廣范圍內(nèi)變化時(shí)，n是變化的，即測(cè)量數(shù)據(jù)在威布爾坐標(biāo)紙上的標(biāo)會(huì)并不是直線第52頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二試樣與電極裝置局部放電可以發(fā)生在材料的不同部位，圖6-24表示模擬各種放電情況可采用的各類試樣與電極裝置活動(dòng)電極系指它與介質(zhì)表面間發(fā)生放電的電極在大多數(shù)情況下，另外一個(gè)電極是不活動(dòng)的，即它與試樣緊密接觸，且比活動(dòng)電極大的多，在它的四周不發(fā)生放電I、II、III類試樣與電極裝置代表外部放電，承受放電的材料敞開(kāi)在外，放電產(chǎn)生的氣體可以流通I：電極直接與試品接觸，金屬電極的觸媒作用影響試驗(yàn)結(jié)果II：電極不與試樣接觸，不會(huì)發(fā)生放電自熄III：放電在絕緣材料間發(fā)生IV、V類試樣與電極代表內(nèi)部放電IV：電極與絕緣材料間的內(nèi)部放電情況V：材料之間的內(nèi)部放電第53頁(yè)，共61頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)41分，星期二第54頁(yè)，共61頁(yè)