繞組線試驗方法 第7部分：測定漆包繞組線溫度指數(shù)的試驗方法 征求意見稿

1GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020繞組線試驗方法第7部分：測定漆包和薄膜繞包繞組線溫度指數(shù)的試驗方法本文件根據(jù)IEC60216-1規(guī)定了一種在空氣和大氣壓力下通過定期監(jiān)測交流試驗電壓的變化來評定經(jīng)浸漬漆浸漬或未浸漬的漆包線和薄膜繞包圓、扁線溫度指數(shù)的試驗方法。本試驗方法不適用于纖維絕緣線或無機纖維薄膜繞包線。注：本試驗方法得到的數(shù)據(jù)為設(shè)計和開發(fā)工程師提供了選擇繞組線的信息，以便進一步評估絕緣結(jié)構(gòu)和設(shè)備測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。IEC60216-1確定電氣絕緣材料耐熱性能的指南第1部分：老化過程和試驗結(jié)果評定（Electricalinsulatingmaterials–Thermalenduranceproperties–Part1:Ageingproceduresandevaluationoftestresults）IEC60216-3確定電氣絕緣材料耐熱性能的指南第3部分：計算方法（Electricalinsulatingmaterials–Thermalenduranceproperties–Part3:Instructionsforcalculatingthermalendurancecharacteristics）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1溫度指數(shù)temperatureindex溫度指數(shù)用于比較電絕緣材料或簡單材料組合的溫度/時間特性，該溫度（以攝氏度為單位）由溫度對應(yīng)壽命的阿倫尼烏斯圖外推至20000h壽命而得。[來源：IEC60050-212：2010，212-12-11]將注1合并到定義中進行修改，并規(guī)定壽命為20000小3.2試樣失效的時間specimenfailuretime引起某個試樣耐壓試驗失效的溫度老化小時數(shù)。3.3失效時間timetofailure按8.2規(guī)定，從一個老化溫度的一組試樣的各試樣失效時間計算得到的失效小時數(shù)。4試驗方法提要2GB/T4074.7—XXXX/IEC6017重復(fù)這樣的試驗周期直到足夠數(shù)量的試樣失效為止，然后按第8章的規(guī)定回歸線與縱坐標20000h壽命線的交點所對應(yīng)的溫度(以攝氏度表示)即代表被試繞組線的溫度指當導(dǎo)體標稱直徑限制在0.500毫米或更細時，允許使用導(dǎo)體標稱直徑大于0.224mm小于或等于線對上的力(重量)和扭絞數(shù)見表1。圖1制作試樣用裝置3施加于線對的力N125mm距離內(nèi)扭絞數(shù)小于或等于8643b)按圖2所示制備隔片?？捎锰沾苫蛴袡C玻璃纖維層壓板這類熱穩(wěn)定的絕緣材料作隔片。隔片上標以適當?shù)淖R別字母或號碼。c)在一成型架上為試樣定形，成型架的結(jié)構(gòu)圖如圖3。將一試樣放入成型架，在扭絞對平行的兩線端放上隔片，再將其推到圖4所示的成型架的端面。兩線端彎成平行以使隔片固定在正確的位置。成型架使試樣更均一化。如果使用試樣架，則可不用隔片。單位為毫米45GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020d)應(yīng)在兩處(不能在一處)切斷試樣扭絞端的端環(huán)，以使切開的兩端具有最大的間距。如圖5所示。為使兩極足夠分開而需彎動扭絞端或非扭絞端時，應(yīng)避免劇烈彎曲或損傷絕緣。圖5已切開端環(huán)并成型后的試樣為保證一批試樣性能均勻，建議在開始熱老化周期之前，對試樣按三倍于表2規(guī)定值的試驗電壓進行1s耐壓試驗而不擊穿。表2漆包圓線試驗電壓絕緣厚度(均方根值)V大于小于或等于一5.1.2薄膜繞包圓、扁線和漆包扁線適合于任何尺寸的圓、扁線，但為了便于成型，建議選取尺寸應(yīng)盡量使樣品成型時用小的彎曲力，高強度的線在制備樣品時將導(dǎo)致線與線表面接觸處的損傷。試樣應(yīng)按如下方式制備：a)從線盤上取兩根長度為250mm的較直試樣。b)從每根線樣的一端除去10mm～15mm的絕緣層作為電極。c)每根線樣在圖6的模型中成形，直線部分約150mm,然后制成兩端均張開的試樣。6圖6彎曲大規(guī)格電磁線用夾具(絕緣試驗用試樣)d)將兩根成形的線樣并排放置，然后用玻璃絲緊密地繞在線樣中心直線部分，如圖7所示。應(yīng)使兩線樣的中心部分緊密接觸。捆綁后，遠端部的彎曲部分是分開的。在試驗前或浸漬前對試樣進行退火處理可去除應(yīng)力和裂紋，對于某些材料可得到合適的試樣。e)試驗前試樣應(yīng)進行交流1000V的耐電壓試驗。7圖7彎曲成型模和試驗試樣5.2浸漬漆符合IEC60317的絕緣線和符合IEC60455-3-5或IEC60464-3-2的絕緣浸漬漆在老化過程中可能會與未浸漬的漆包線、薄膜繞包線試驗壽命相比，浸漬漆和漆包線漆、薄膜繞包線絕緣層之間的相互作用，可能增加或減少浸漬漆和漆包線、薄膜繞包線組合體的相對壽命。因此，對于浸漬試樣，本試驗方法可以提供絕緣浸漬漆和漆包線、薄膜繞包線組合體的熱壽命指標。如需浸漬處理，應(yīng)遵循如下步驟：將試樣垂直浸泡在浸漬漆中(60±10)s,然后以大約1mm/s的速度勻速從浸漬漆中取出，橫放滴干10min～15min,而后按制造廠的建議或協(xié)議水平放置固化。如果需浸漬多次，則浸漬、滴干和固化試樣需垂直顛倒方向連續(xù)處理。5.3試樣數(shù)量試驗結(jié)果的準確度很大程度上取決于每個溫度老化的試樣數(shù)量，如果每個老化溫度試樣結(jié)果分散性大，為實現(xiàn)可接受的準確度就需要較大的試樣數(shù)量。經(jīng)驗證明，20個非浸漬試樣和10個浸漬試樣通常能得到具有允許公差的平均壽命，至少應(yīng)用10個試樣。5.4試樣架5.4.15.1.1規(guī)定的試樣8GB/T4074.7—XXXX/IEC6015.4.25.1.2規(guī)定的試樣一個試驗周期定義為一個高溫老化期和隨后的室溫耐電壓試驗(20℃~30℃)。應(yīng)將將試樣直接放從經(jīng)受平均小于8個周期或大于20個周期的試樣得到的熱壽命值可能不試樣應(yīng)至少老化于三個溫度，最好四個溫度。建議的最低溫度應(yīng)比所需溫度等級高20℃,并應(yīng)能產(chǎn)生大于5000h的失效時間。最高老化溫度的時間應(yīng)不低于100h才可被認為有效值。老化溫度不應(yīng)超9GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020表3推薦的老化時間（天/周期）老化溫度℃預(yù)估溫度指數(shù)105～109120～130150～159180～189200～209220～229240～2493203103002902802702602502402302202102001247491247491247491247491247491247491247497試驗電壓及其施加方法施加的電壓應(yīng)為交流電壓，標稱頻率50Hz或60Hz，近似正弦波形，峰值系數(shù)在2（1±5即1.34～1.48）范圍內(nèi)。試驗變壓器至少應(yīng)具有500VA的額定功率，并應(yīng)提供在試驗條件下波形基本不畸變的電流。當5mA或大于5mA的電流流經(jīng)高壓回路時，過電流裝置應(yīng)當動作，以檢查試樣是否失效。試驗電壓源應(yīng)具有當供出檢測電流大于或等于5mA時最小10%的電壓降。從烘箱中取出試樣，冷卻到室溫。對于5.1.1規(guī)定的試樣，按表2規(guī)定根據(jù)絕緣厚度施加電壓；對于5.1.2規(guī)定的試樣，按表4規(guī)定根據(jù)絕緣厚度施加電壓；對于自黏性漆包線，絕緣厚度包括了自黏層厚度。施加在試樣上的試驗電壓應(yīng)持續(xù)約1s。注：施加時間較短是為了降低電暈及介質(zhì)疲勞的影響。應(yīng)注意避免試樣機械損傷。剔除耐電壓試驗失效的試樣，其余試樣放回烘箱作另一次老化試驗。GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020表4薄膜繞包圓、扁線和漆包扁線試驗電壓絕緣厚度mm（均方根值）V絕緣厚度mm（均方根值）V大于小于或等于大于小于或等于0.0350.0500.0650.0800.0900.0500.0650.0800.0900.1003003754505506500.1000.1150.1300.1400.1150.1300.1400.1507007508008508計算8.1試樣失效時間取試樣到耐電壓試驗失效時的老化總小時數(shù)和失效前一周期溫度老化總小時數(shù)的中間點作為一個老化溫度某個試樣的失效時間。這是假設(shè)試樣可能在最后一個老化周期進行到一半時失效，因此，試樣失效時間即為失效時的總小時數(shù)減去最后一個老化周期小時數(shù)的二分之一。8.2失效時間可通過中位數(shù)值或?qū)?shù)平均值來計算一個老化溫度一組試樣的失效時間。對很多材料，中位數(shù)值在統(tǒng)計上是有效的。多數(shù)情況下，使用中位數(shù)值會大大縮短試驗時間，因為一旦得到了中位數(shù)值就可以停止試驗了。當使用中位數(shù)值時，按下述內(nèi)容計算失效時間：如果一組試樣總數(shù)為n，則該組試樣的失效時間為：a）如果n為奇數(shù)，等于第（n＋1）/2號試樣的失效時間；b）如果n為偶數(shù)，等于n/2號試樣和（n＋2）/2號試樣失效時間的平均值。例如，如果n＝12，該組試樣的失效時間等于第六和第七號試樣失效時間的平均值。如果采用中位數(shù)值計算失效時間，為方便起見，建議試樣總數(shù)為奇數(shù)，這樣可簡化計算。當使用對數(shù)平均值時，則該組試樣的失效時間等于各試樣失效時間對數(shù)之和除以試樣總數(shù)n所得平均值的反對數(shù)。8.3數(shù)據(jù)的線性為避免不準確的外推（見8.4），應(yīng)按附錄B計算相關(guān)系數(shù)，以衡量線性度。如果相關(guān)系數(shù)r等于或大于0.95，則有充分根據(jù)認為數(shù)據(jù)是線性的，試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)點接近于一條直線。若相關(guān)系數(shù)小于0.95，認為是非線性的，應(yīng)在比之前的最低試驗溫度還低的溫度下進行一個附加試驗。新的溫度點可以比以前的最低試驗溫度低10℃,在重新計算溫度指數(shù)和相關(guān)系數(shù)時，可從最高的試驗溫度開始，刪掉一個溫度點，使新的溫度點參與計算。如果漆包線、薄膜繞包線或浸漬后的漆包線、薄膜繞包線熱老化過程為一種化學反應(yīng)，則數(shù)據(jù)是線性的。非線性可能代表：a)在試驗期間不同溫度上有兩種或兩種以上具有不同活化能（斜率）的化學反應(yīng)起支配作用；或者：b)取樣方式和(或)試驗過程引入誤差。非線性數(shù)據(jù)不宜用來外推。8.4計算及繪制熱壽命圖和溫度指數(shù)在縱坐標標有時間的對數(shù)、橫坐標標有絕對溫度的倒數(shù)的圖紙上繪制失效時間(見8.2)-老化溫度的圖，即為熱壽命圖。按附錄A中的一級回歸計算法估算2000h和20000h的老化溫度，在坐標圖上通過這兩點繪出回歸線。這條回歸線則表示漆包繞組線的熱壽命(見圖9)。圖9熱壽命圖溫度指數(shù)漆包繞組線溫度指數(shù)是回歸線與20000h線交點所對應(yīng)的攝氏溫度的數(shù)值。溫度指數(shù)無需標明攝氏度。如果需要對試驗結(jié)果作進一步統(tǒng)計分析，可參考IEC60216-3。9試驗報告試驗報告應(yīng)包括下述信息：1)漆包線漆的品種或型號、等級和導(dǎo)體的種類(例如銅、鋁等);2)浸漬漆的品種或型號及浸漬工藝；3)每個老化溫度下每組試樣的失效時間；GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:20204）通過各失效時間值的一級回歸線的圖；5）溫度指數(shù)（TI）；6）相關(guān)系數(shù),r。GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020（規(guī)范性）計算回歸線的方法附錄A提供一種快速繪制壽命數(shù)據(jù)回歸線的方法。本方法可用于各種試驗溫度下的任何數(shù)目的試驗結(jié)果。如果需要更確切的溫度指數(shù)，建議按IEC60216-3進行詳細分析。已經(jīng)公認，許多絕緣以一種符合下述公式的方法老化：式中：L——絕緣壽命，h；T——絕對溫度，K；A,B——每種絕緣所固有的常數(shù)；e——自然對數(shù)之底。通過取對數(shù)，使公式（A.1）表示成一線性方程：Ylog10La＝log10AX＝因此，把通過高溫試驗得到的數(shù)據(jù)，繪制在log10L對1/T的坐標圖紙上，就得到一條直線，再外推這條直線到低溫。然后，由于對數(shù)圖的特性，通過試驗結(jié)果得到的坐標點劃一最佳表觀直線的方法無法得到準確的外推，所以，為得到更好的準確性和一致性，必須采用更嚴密的方法。使用最小二乘法，可從得到的試驗數(shù)據(jù)求出常數(shù)a和b，其公式如下：式中：X＝1/T——試驗溫度的倒數(shù)，K(℃+273）；N——失效時間個數(shù)；Y——log10L，失效時間的對數(shù)；GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020Σ——N個值的和。若已知回歸線的常數(shù)a和斜率b，任何要求的壽命值所對應(yīng)的溫度可按下式計算：Y＝a＋bXTY－a b=20000h所對應(yīng)的溫度(℃)（溫度指數(shù)）2000h所對應(yīng)的溫度(℃) b==3.3010－a為簡化公式（A.4）至公式（A.8）中所用試驗數(shù)據(jù)的處理過程，建議采用下面舉例中的計算步驟（見表A.1和A.2）：1）如表A.2所示在第1欄列出一組試樣的試驗溫度；2）在第2和第3欄列出已換算成絕對溫度的各試驗溫度的倒數(shù)（X=1/T）和倒數(shù)的平方（X2=1/T2）（見表A.1）；3）在第4欄，列出每組試樣的失效時間L(h)，在第5欄列出第4欄中各值的（Y=log10L）。4）在第6欄，列出X與Y之積；5）計算第2、3、5和6欄的和（用∑表示）并分別填入各欄的底格內(nèi)；6）在計算單內(nèi)標出失效時間個數(shù)N；7）用第5步和第6步得到的值，依次計算b（公式A.5）和a（公式A.4），常數(shù)a永遠是負數(shù)；8）用常數(shù)a和b計算20000h對應(yīng)的溫度（公式A.6）和2000h對應(yīng)的溫度（公式A.7），用℃表示；9）在log10L對1/T的坐標圖紙上繪出上述的兩個溫度點，并通過這兩點繪制回歸線，如圖A.1所示，建議本圖補充第9章中要求的最少試驗報告信息；10）在同一坐標圖紙上繪出各溫度和其對應(yīng)的失效時間L的坐標點。表A.1常用的試驗溫度(℃)和相應(yīng)的絕對溫度（K）及其倒數(shù)和倒數(shù)的平方值θ℃TKKX=1/TKθ℃TKKX=1/TK2.646×102.545×102.513×102.481×102.421×102.364×102.336×102.283×102.232×102.208×102.183×102.160×106.999×106.475×106.313×106.157×105.863×105.589×105.459×104.982×104.873×104.767×104.665×104.470×104.287×104.114×104.032×103.952×103.800×103.656×103.520×103.392×103.270×102.844×10GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020表A.2計算舉例℃X=1/TLhY=logL2.18341×1026×1069×1092×1027×10Σ8.60409×10N＝4b＝NXYXY＝428.382341038.6040910313.14543＝4413NXb＝NXYXY＝428.382341038.6040910313.14543＝4413a＝Y(jié)bX＝13.1454344138.60409103＝6.20610N4溫度(℃)(1/K)圖A.1根據(jù)計算舉例(表A.2)繪制的回歸線GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020（規(guī)范性）相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)r是變量間相關(guān)程度的量度。當r＝1.0，變量間完全線性相關(guān)；當r＝0時，變量間線性不相關(guān)。相關(guān)系數(shù)應(yīng)按下式計算： 式中：