繞組線試驗(yàn)方法 第7部分：測(cè)定漆包繞組線溫度指數(shù)的試驗(yàn)方法 征求意見(jiàn)稿

1GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020繞組線試驗(yàn)方法第7部分：測(cè)定漆包和薄膜繞包繞組線溫度指數(shù)的試驗(yàn)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(guò)定期監(jiān)測(cè)交流試驗(yàn)電壓的變化來(lái)評(píng)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(yàn)方法。本試驗(yàn)方法不適用于纖維絕緣線或無(wú)機(jī)纖維薄膜繞包線。注：本試驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工程師提供了選擇繞組線的信息，以便進(jìn)一步評(píng)估絕緣結(jié)構(gòu)和設(shè)備測(cè)試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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(guò)程和試驗(yàn)結(jié)果評(píng)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(jì)算方法（Electricalinsulatingmaterials–Thermalenduranceproperties–Part3:Instructionsforcalculatingthermalendurancecharacteristics）3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)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(jiǎn)單材料組合的溫度/時(shí)間特性，該溫度（以攝氏度為單位）由溫度對(duì)應(yīng)壽命的阿倫尼烏斯圖外推至20000h壽命而得。[來(lái)源：IEC60050-212：2010，212-12-11]將注1合并到定義中進(jìn)行修改，并規(guī)定壽命為20000小3.2試樣失效的時(shí)間specimenfailuretime引起某個(gè)試樣耐壓試驗(yàn)失效的溫度老化小時(shí)數(shù)。3.3失效時(shí)間timetofailure按8.2規(guī)定，從一個(gè)老化溫度的一組試樣的各試樣失效時(shí)間計(jì)算得到的失效小時(shí)數(shù)。4試驗(yàn)方法提要2GB/T4074.7—XXXX/IEC6017重復(fù)這樣的試驗(yàn)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(biāo)20000h壽命線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度(以攝氏度表示)即代表被試?yán)@組線的溫度指當(dāng)導(dǎo)體標(biāo)稱(chēng)直徑限制在0.500毫米或更細(xì)時(shí)，允許使用導(dǎo)體標(biāo)稱(chēng)直徑大于0.224mm小于或等于線對(duì)上的力(重量)和扭絞數(shù)見(jiàn)表1。圖1制作試樣用裝置3施加于線對(duì)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(jī)玻璃纖維層壓板這類(lèi)熱穩(wěn)定的絕緣材料作隔片。隔片上標(biāo)以適當(dāng)?shù)淖R(shí)別字母或號(hào)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(duì)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(kāi)的兩端具有最大的間距。如圖5所示。為使兩極足夠分開(kāi)而需彎動(dòng)扭絞端或非扭絞端時(shí)，應(yīng)避免劇烈彎曲或損傷絕緣。圖5已切開(kāi)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(kāi)始熱老化周期之前，對(duì)試樣按三倍于表2規(guī)定值的試驗(yàn)電壓進(jìn)行1s耐壓試驗(yàn)而不擊穿。表2漆包圓線試驗(yàn)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(shí)用小的彎曲力，高強(qiáng)度的線在制備樣品時(shí)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(pán)上取兩根長(zhǎng)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(kāi)的試樣。6圖6彎曲大規(guī)格電磁線用夾具(絕緣試驗(yàn)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(yuǎn)端部的彎曲部分是分開(kāi)的。在試驗(yàn)前或浸漬前對(duì)試樣進(jìn)行退火處理可去除應(yīng)力和裂紋，對(duì)于某些材料可得到合適的試樣。e)試驗(yàn)前試樣應(yīng)進(jìn)行交流1000V的耐電壓試驗(yàn)。7圖7彎曲成型模和試驗(yàn)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(guò)程中可能會(huì)與未浸漬的漆包線、薄膜繞包線試驗(yàn)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(duì)壽命。因此，對(duì)于浸漬試樣，本試驗(yàn)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(biāo)。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?gòu)慕n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(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度很大程度上取決于每個(gè)溫度老化的試樣數(shù)量，如果每個(gè)老化溫度試樣結(jié)果分散性大，為實(shí)現(xiàn)可接受的準(zhǔn)確度就需要較大的試樣數(shù)量。經(jīng)驗(yàn)證明，20個(gè)非浸漬試樣和10個(gè)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(gè)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(gè)試驗(yàn)周期定義為一個(gè)高溫老化期和隨后的室溫耐電壓試驗(yàn)(20℃~30℃)。應(yīng)將將試樣直接放從經(jīng)受平均小于8個(gè)周期或大于20個(gè)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(gè)溫度，最好四個(gè)溫度。建議的最低溫度應(yīng)比所需溫度等級(jí)高20℃,并應(yīng)能產(chǎn)生大于5000h的失效時(shí)間。最高老化溫度的時(shí)間應(yīng)不低于100h才可被認(rèn)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(shí)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(yàn)電壓及其施加方法施加的電壓應(yīng)為交流電壓，標(biāo)稱(chēng)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(yàn)變壓器至少應(yīng)具有500VA的額定功率，并應(yīng)提供在試驗(yàn)條件下波形基本不畸變的電流。當(dāng)5mA或大于5mA的電流流經(jīng)高壓回路時(shí)，過(guò)電流裝置應(yīng)當(dāng)動(dòng)作，以檢查試樣是否失效。試驗(yàn)電壓源應(yīng)具有當(dāng)供出檢測(cè)電流大于或等于5mA時(shí)最小10%的電壓降。從烘箱中取出試樣，冷卻到室溫。對(duì)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(duì)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(duì)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(yàn)電壓應(yīng)持續(xù)約1s。注：施加時(shí)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(jī)械損傷。剔除耐電壓試驗(yàn)失效的試樣，其余試樣放回烘箱作另一次老化試驗(yàn)。GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020表4薄膜繞包圓、扁線和漆包扁線試驗(yàn)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(jì)算8.1試樣失效時(shí)間取試樣到耐電壓試驗(yàn)失效時(shí)的老化總小時(shí)數(shù)和失效前一周期溫度老化總小時(shí)數(shù)的中間點(diǎn)作為一個(gè)老化溫度某個(gè)試樣的失效時(shí)間。這是假設(shè)試樣可能在最后一個(gè)老化周期進(jìn)行到一半時(shí)失效，因此，試樣失效時(shí)間即為失效時(shí)的總小時(shí)數(shù)減去最后一個(gè)老化周期小時(shí)數(shù)的二分之一。8.2失效時(shí)間可通過(guò)中位數(shù)值或?qū)?shù)平均值來(lái)計(jì)算一個(gè)老化溫度一組試樣的失效時(shí)間。對(duì)很多材料，中位數(shù)值在統(tǒng)計(jì)上是有效的。多數(shù)情況下，使用中位數(shù)值會(huì)大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，因?yàn)橐坏┑玫搅酥形粩?shù)值就可以停止試驗(yàn)了。當(dāng)使用中位數(shù)值時(shí)，按下述內(nèi)容計(jì)算失效時(shí)間：如果一組試樣總數(shù)為n，則該組試樣的失效時(shí)間為：a）如果n為奇數(shù)，等于第（n＋1）/2號(hào)試樣的失效時(shí)間；b）如果n為偶數(shù)，等于n/2號(hào)試樣和（n＋2）/2號(hào)試樣失效時(shí)間的平均值。例如，如果n＝12，該組試樣的失效時(shí)間等于第六和第七號(hào)試樣失效時(shí)間的平均值。如果采用中位數(shù)值計(jì)算失效時(shí)間，為方便起見(jiàn)，建議試樣總數(shù)為奇數(shù)，這樣可簡(jiǎn)化計(jì)算。當(dāng)使用對(duì)數(shù)平均值時(shí)，則該組試樣的失效時(shí)間等于各試樣失效時(shí)間對(duì)數(shù)之和除以試樣總數(shù)n所得平均值的反對(duì)數(shù)。8.3數(shù)據(jù)的線性為避免不準(zhǔn)確的外推（見(jiàn)8.4），應(yīng)按附錄B計(jì)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(rèn)為數(shù)據(jù)是線性的，試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)點(diǎn)接近于一條直線。若相關(guān)系數(shù)小于0.95，認(rèn)為是非線性的，應(yīng)在比之前的最低試驗(yàn)溫度還低的溫度下進(jìn)行一個(gè)附加試驗(yàn)。新的溫度點(diǎn)可以比以前的最低試驗(yàn)溫度低10℃,在重新計(jì)算溫度指數(shù)和相關(guān)系數(shù)時(shí)，可從最高的試驗(yàn)溫度開(kāi)始，刪掉一個(gè)溫度點(diǎn)，使新的溫度點(diǎn)參與計(jì)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(guò)程為一種化學(xué)反應(yīng)，則數(shù)據(jù)是線性的。非線性可能代表：a)在試驗(yàn)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(xué)反應(yīng)起支配作用；或者：b)取樣方式和(或)試驗(yàn)過(guò)程引入誤差。非線性數(shù)據(jù)不宜用來(lái)外推。8.4計(jì)算及繪制熱壽命圖和溫度指數(shù)在縱坐標(biāo)標(biāo)有時(shí)間的對(duì)數(shù)、橫坐標(biāo)標(biāo)有絕對(duì)溫度的倒數(shù)的圖紙上繪制失效時(shí)間(見(jiàn)8.2)-老化溫度的圖，即為熱壽命圖。按附錄A中的一級(jí)回歸計(jì)算法估算2000h和20000h的老化溫度，在坐標(biāo)圖上通過(guò)這兩點(diǎn)繪出回歸線。這條回歸線則表示漆包繞組線的熱壽命(見(jiàn)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(diǎn)所對(duì)應(yīng)的攝氏溫度的數(shù)值。溫度指數(shù)無(wú)需標(biāo)明攝氏度。如果需要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果作進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析，可參考IEC60216-3。9試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下述信息：1)漆包線漆的品種或型號(hào)、等級(jí)和導(dǎo)體的種類(lèi)(例如銅、鋁等);2)浸漬漆的品種或型號(hào)及浸漬工藝；3)每個(gè)老化溫度下每組試樣的失效時(shí)間；GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:20204）通過(guò)各失效時(shí)間值的一級(jí)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(jì)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(yàn)溫度下的任何數(shù)目的試驗(yàn)結(jié)果。如果需要更確切的溫度指數(shù)，建議按IEC60216-3進(jìn)行詳細(xì)分析。已經(jīng)公認(rèn)，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(duì)溫度，K；A,B——每種絕緣所固有的常數(shù)；e——自然對(duì)數(shù)之底。通過(guò)取對(duì)數(shù)，使公式（A.1）表示成一線性方程：Ylog10La＝log10AX＝因此，把通過(guò)高溫試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，繪制在log10L對(duì)1/T的坐標(biāo)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(duì)數(shù)圖的特性，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得到的坐標(biāo)點(diǎn)劃一最佳表觀直線的方法無(wú)法得到準(zhǔn)確的外推，所以，為得到更好的準(zhǔn)確性和一致性，必須采用更嚴(yán)密的方法。使用最小二乘法，可從得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)求出常數(shù)a和b，其公式如下：式中：X＝1/T——試驗(yàn)溫度的倒數(shù)，K(℃+273）；N——失效時(shí)間個(gè)數(shù)；Y——log10L，失效時(shí)間的對(duì)數(shù)；GB/T4074.7—XXXX/IEC60172:2020Σ——N個(gè)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(duì)應(yīng)的溫度可按下式計(jì)算：Y＝a＋bXTY－a b=20000h所對(duì)應(yīng)的溫度(℃)（溫度指數(shù)）2000h所對(duì)應(yīng)的溫度(℃) b==3.3010－a為簡(jiǎn)化公式（A.4）至公式（A.8）中所用試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，建議采用下面舉例中的計(jì)算步驟（見(jiàn)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(yàn)溫度；2）在第2和第3欄列出已換算成絕對(duì)溫度的各試驗(yàn)溫度的倒數(shù)（X=1/T）和倒數(shù)的平方（X2=1/T2）（見(jiàn)表A.1）；3）在第4欄，列出每組試樣的失效時(shí)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(jì)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(jì)算單內(nèi)標(biāo)出失效時(shí)間個(gè)數(shù)N；7）用第5步和第6步得到的值，依次計(jì)算b（公式A.5）和a（公式A.4），常數(shù)a永遠(yuǎn)是負(fù)數(shù)；8）用常數(shù)a和b計(jì)算20000h對(duì)應(yīng)的溫度（公式A.6）和2000h對(duì)應(yīng)的溫度（公式A.7），用℃表示；9）在log10L對(duì)1/T的坐標(biāo)圖紙上繪出上述的兩個(gè)溫度點(diǎn)，并通過(guò)這兩點(diǎn)繪制回歸線，如圖A.1所示，建議本圖補(bǔ)充第9章中要求的最少試驗(yàn)報(bào)告信息；10）在同一坐標(biāo)圖紙上繪出各溫度和其對(duì)應(yīng)的失效時(shí)間L的坐標(biāo)點(diǎn)。表A.1常用的試驗(yàn)溫度(℃)和相應(yīng)的絕對(duì)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(jì)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(jì)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(dāng)r＝1.0，變量間完全線性相關(guān)；當(dāng)r＝0時(shí)，變量間線性不相關(guān)。相關(guān)系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算： 式中：