船用電機濕熱試驗電性能和絕緣等級變化的分析

莊少紅

（中國電器科學研究院有限公司，廣州 510300）

船用電機濕熱試驗電性能和絕緣等級變化的分析

莊少紅

（中國電器科學研究院有限公司，廣州 510300）

濕熱試驗的主要目的是考核材料、器材、產品、裝備等等在濕熱條件下使用、儲存的適應性，通過對產品的可靠性做充分的分析、驗證以及評估，對產品的質量等級的鑒定，具有非常重要的意義。

循環(huán)濕熱試驗；電機；電性能；絕緣等級；適應性；可靠性

前言

根據(jù)世界各國統(tǒng)計的氣象所觀測的資料表明：自由空氣條件的情況下，如果氣溫高于30 ℃，加上相對濕度超過95 % 以上的濕熱下，幾乎不會出現(xiàn)或者保持很長時間的裝備，鑒于以上的環(huán)境條件，裝備的環(huán)境適應性，都受到不同程度的影響，可見潮濕的環(huán)境對產品影響是不可忽視的，同時也是值得關注和重視的，下面舉案例進行分析探討。

1 試驗方法及試驗參數(shù)要求

根據(jù)中國船級社指導性文件GD 22-2015電氣電子產品型式認可試驗指南和IEC 60068-2-30: 2005環(huán)境試驗 第2-30部分試驗：試驗Db：循環(huán)濕熱試驗（12 h+12 h循環(huán)）

1.1 電機的試驗條件

1）試驗溫度：55±2 ℃

2）相對濕度：90～95 %

3）持續(xù)時間：144 h， 6周期（每周期24 h，見圖1）

圖1 交變濕熱試驗循環(huán)曲

1.2 電性能及絕緣等級變化分析

1.2.1 絕緣等級變化

試驗前，電機絕緣電阻驗證，按GD 22-2015指南規(guī)定，絕緣電阻見表1規(guī)定。

根據(jù)表1要求，試驗前初始絕緣電阻，繞組對機殼> 500 MΩ

試驗過程，將對每個周期的絕緣電阻變化進行驗證，以三個船用電機為案例，見表2和圖2。

根據(jù)相關標準的要求， 同時也考慮到電機產品技術標準規(guī)定產品在濕熱試驗后必須進行電氣性能檢測，驗證是在低溫階段，對于評定電機耐潮濕質量而言這個階段的條件是考核至關重要的技術要求。

根據(jù)以下數(shù)字驗證以及圖表可見，在進行濕熱環(huán)境試驗中，電機試樣的絕緣電阻會隨著受潮周期數(shù)的增加，從而以一定變化的規(guī)律將逐漸下降，同時也因為溫、濕度以及其作用周期的不同，引起電機吸濕情況有所不同，也導致絕緣電阻值下降程度有一定的差異，從而導致絕緣等級發(fā)生明顯變化。

1.3 絕緣性能變化

按照標準 GBT 12665-2008 規(guī)定，電機整機或零部件（僅對大型電機）交變濕熱試驗條件進行試驗后應滿足下面要求：

1）電機繞組對機殼和繞組間的絕緣電阻值應不低于下面數(shù)值的要求，對額定電壓220 V及以上的電機按（1）確定：

式中：

R—電機繞組的絕緣電阻， MΩ

U—電機繞組的額定電壓，V

P—電機容量，kW。

對額定電壓220 V以下，36 V及以上的電機，規(guī)定值為0.22 MΩ

對額定電壓36 V以下電機為0.1 MΩ；

當電機有多個繞組時，則分別測量和計算。

2）電機繞組對機殼及繞組相互之間的絕緣耐電壓應能承受相應產品的85 % 的標準試驗電壓，歷時1 min ，而絕緣不應擊穿。

1.4 耐電壓評估（如表3）

表1 絕緣電阻

表2 3個樣品在每個試驗周期的絕緣電阻的實測值

圖2 曲線圖表

表3 3個樣品耐電壓試驗的考核及評估結果

2 分析探討濕熱試驗影響產品機理以及失效模式有以下幾方面

2.1 物理性能的變化分析

濕熱試驗主要是吸附、吸收的效應作用，直接影響到材料的體積膨脹， 同時也影響材料的密封性能降低或者造成破壞，產品表面的涂敷層遭受剝落，產品的標志模糊。

一方面，隔熱材料的特性發(fā)生變化：如彈性，塑料等；另一方面，其潤滑性能和吸濕性能降低，游離水和凝露會導致化學器件的表面模糊不清，以及熱傳遞變差；光學元件以及圖像傳輸質量降低。例如，南方的潮濕天氣，打開電視機，電腦，都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

2.2 表面化學性能影響分析

由于水分的吸收和滲透作用，加速產品表面的化學反應，因此金屬產生氧化或電化學腐蝕，表面上的無機圖層，有機圖層的化學、電化學會被破壞，外來附著物與表面潮氣相互作用產生腐蝕（見圖3），導致摩擦系數(shù)的變化引起黏合或者黏附。因此，只要濕度條件或者是形成凝露，就有產生不同程度的化學或電化學腐蝕。

2.3 電性能的變化分析

由于凝露和滲透作用，產品表面電阻率從而下降，特別是絕緣材料的表面絕緣電阻下降，發(fā)生漏電等現(xiàn)象，其次，電氣絕緣性能變化，損耗角增大，從而產生漏電流，還有連接件或焊點脫開等等，而對整機設備而言，會導致電氣短路、頻率漂移、化學元件傳輸質量下降以及靈敏度降低等變化，游離水和凝露還會導致電氣短路、損壞。

3 結束語

經(jīng)過試驗中驗證以及結合相應的標準限值進行綜合評定，上述案例的試驗結果，絕緣電阻值都大于0.22 MΩ， 耐電壓歷時11 min未擊穿，符合標準的相關要求。

圖3 濕熱試驗后產生腐蝕

[1] IEC 60068-2-30, 電工電子產品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環(huán)）[s].

[2] GD 22-2015, 電氣電子產品型式認可試驗指南[s].

[3] 王樹榮,季凡渝.環(huán)境試驗技術[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2015,12.

[4] GB/T 12665-2008, 電機在一般環(huán)境條件下使用的濕熱試驗要求[s].

Analysis of Electrical Performance and Insulation Class Variation for Damp Heat Test of Electrical Machines in Ships

ZHUANG Shao-hong
(China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd. , Guangzhou 510300)

Damp heat test aims at evaluating the adaptability of materials, appliances, products, and equipment when under the condition of damp and heat. It is very important for the product quality assessment with fully-analyzing, verifying and evaluating the reliability of the products.

damp heat cyclic test; motor; electrical performance; insulation class; adaptability;reliability

TN06

A

1004-7204（2017）05-0043-03

項目號：SARV2016010，SARV2016011

莊少紅，女，廣東普寧人，工程師，主要從事電工電子產品環(huán)境可靠性檢測及相關的技術研究工作。