电气工程师培训教材

电气工程师培训教材试验部分一、低压电器产品试验项目二、低压电器抽样检查的理论与方法（简介）三、一般检查四、动作范围试验五、温升试验六、介电性能试验七、型式试验项目概述低压电器试验是鉴定低压电器产品质量的一个重要环节。试验的目的就是验证产品性能是否符合相关标准的规定；检查产品在制造上是否存在影响运行的各种缺陷；另外，通过对试验结果的分析，可以找出改进设计、提高工艺性的途径。所以产品的试验不是一种消极的措施，而是设计、生产出优质产品的积极手段。低压电器产品试验分为：型式试验常规试验特殊试验抽样试验型式试验：是新产品研制单位或新产品的试制和投产单位必须进行的试验。除非产品标准另有规定，通常型式试验只需进行一次。另外，当产品设计上的更改或制造工艺、使用的原材料及零部件结构的更改可能影响其工作性能时，需要重新进行有关项目的型式试验。低压电器产品型式试验的项目一般有：（1）绝缘件的着火危险试验。（2）绝缘材料的相比漏电起痕指数（CTI）的测定试验。（3）接线端子的机械性能试验。（4）外壳防护等级的验证试验。（5）动作范围的验证试验。（6）温升试验。（7）介电性能试验。（8）接通和分断能力试验。（9）过载电流试验。（10）操作性能试验。（11）机械寿命试验。（12）电寿命试验。（13）短路接通和分断能力试验。（14）额定短时耐受电流试验。（15）额定限制短路电流试验。（16）额定熔断短路电流试验。（17）和短路保护电器（SCPD）的协调配合试验。（18）电磁兼容试验。（19）湿热试验。（20）低温和（或）高温试验。（21）其他（运输、储存等）试验。常规试验：是出厂试验中的一种，常规试验项目是指产品出厂前制造厂必须在每台产品上进行的试验项目和检查项目，其目的是检验材料、装配上的缺陷，以判断其是否符合相关标准的规定。常规试验可以在与型式试验相同的条件下或经过验证认为是等效的条件下进行。换言之，常规试验可以采用等效试验或快速试验方法进行，常规试验的项目（或顺序）应在产品标准中规定清楚。对于低压电器来说，常规试验的项目一般有：（1）动作范围的验证试验。（2）介电能力试验。特殊试验：是指除型式试验和常规试验外由制造厂确定的或根据制造厂和用户的协议所确定的试验。例如，根据国家标准GB14048.4-2003的规定，接触器和电动机起动器的特殊试验包括下列项目：（1）机械寿命试验。（2）电寿命试验。（3）起动器和短路保护电器(SCPD)在交点电流处的协调配合试验。抽样试验：某些试验项目(如工作量很大、或有破坏性)要采用抽样试验，如交流接触器的抽样试验项目：（1）动作条件及动作范围的验证（2）介电性能试验（3）特殊试验中的机械寿命试验和电寿命试验所谓检查是指用某种方法对产品（或零件）进行测量，并将其结果同判定标准相比较，然后判定产品（或零件）是合格还是不合格。为了保证产品（或零件）的质量，最理想的方法是对产品（或零件）的各项指标逐个进行检查（有时也称为全数检查），对于某些关键零件（如低压电器的触头弹簧），逐个检查是必要的，在具有自动检验装置的情况下，零件的逐个检查也是可行的。但对于低压电器产品中的大多数零件来说，如果都进行逐个检查，则工作量太大，会影响生产效率，同时也是不必要的。此外，对低压电器产品来说，某些检查项目（如产品的寿命试验、通断能力试验等）是具有破坏性的，也不可能进行逐个检查，因此，对于大多数零件以及当检查具有破坏性时，常采用抽样检查的方法。抽样检查是指从一批产品中抽取少量产品（称为样品）进行测试，并将其测试结果同判定标准相比较，以判定该批产品合格或不合格的检查方法。抽样检查的前提必须是产品的生产过程中质量是稳定的。只有这样，从整批产品中抽取一定数量的样品，才具有代表性，才能在一定程度上反映整批产品的质量。抽样的基本原则是应用数理统计工具，要涉及到高等数学知识，如正态分布，一线性回归中的方差分析等等。这里不去分析。目前各企业基本上是应用：GB/T2828.1-2003计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划直接查表就可以了。电器在常规试验和型式试验时都要进行一般检查。一般检查的项目包括：1、外观检查；2、安装检查；3、外形尺寸和安装尺寸检查；4、操动力检查；5、电气间隙和爬电距离检查；6、触头参数及要求部件接触良好的检查等。外观检查是通过目力观察和手动的方法来检查电器零件及产品装配质量。外观检查包括：外观和装配质量；铭牌、标志；零部件镀层处理及正确性；接地要求；开关电器触头位置分合情况及指示的正确可靠性等检查。1、外观检查2、安装检查安装检查是按实际工作条件对电器产品进行试安装。如DZ47-63是否能方便嵌入卡轨，并能自由地在卡轨内移动，装置式的交流接触器能否方便紧、松安装螺钉。3、外形尺寸和安装尺寸检查外形尺寸是表示电器大小的轮廓尺寸，如长、宽、高。安装尺寸是确定电器安装位置的尺寸，如底座的大小、安装孔的直径和距离及导轨的尺寸等。电器产品的外形尺寸和安装尺寸应符合图纸或有关标准的规定。一般使用游标卡尺、螺纹塞规，也可以做一些专用测量器具直接测量。4、操动力检查操动力是指为完成预定操作而需施加到操动器上的力（或力矩）。如施加于电器手柄、手轮、杠杆、踏板和按钮上的力等。一般使用测量工具有：弹簧测力计、力矩测量仪、数字式电子测克仪和砝码悬挂法等。如：塑壳断路器的触头压力可以用弹簧测力计直接测量。为使电器具有可靠的绝缘能力，在电器的绝缘结构中任何带电部件的电气间隙和爬电距离，均应符合有关标准的规定。电气间隙是指具有电位差的两个导电部件间的最短直线距离。在电器的绝缘结构中，电气间隙指如下三种。（1）极间电气间隙。相邻极间的任何导电部件间的电气间隙。（2）对地电气间隙。任何导电部件与任何接地部件或用作接地的部件之间的电气间隙。（3）断开触头间的电气间隙（开距）。开关电器在断开位置时，一个极的触头间或与这些触头相连的任何导电部件间的电气间隙。5、电气间隙和爬电距离检查爬电距离是指具有电位差的两个导电部件间沿绝缘材料表面的最短距离。两个绝缘材料部件之间的接缝应认为是表面的一部分。最小电气间隙与额定冲击耐受电压、电场条件及污染等级有关。GB10963.1-2005小型断路器标准中定义：电气间隙：两个导电部件之间以最短的方式张紧绳子在空气中的最短距离。爬电距离：两个导电部件之间的沿绝缘材料表面的最短距离。电气间隙和爬电距离的确定在相关标准的附录说明得很清楚，如GB10963.1-2005附录BGB14048.4-2003附录C这里给出了电器在空气中的最小电气间隙，爬电距离(未列完整，供大家参考)。表1电器在空气中的最小电气间隙额定冲击耐受电压Uimp(kV)最小电气间隙（mm）情况A非均匀电场条件情况B均匀电场条件污染等级污染等级123412340.330.010.20.81.60.010.20.81.60.50.040.040.80.10.11.50.50.50.30.32.51.51.51.50.60.6433331.21.21.265.55.55.55.5222288888333312141414144.54.54.54.5注：空气中最小电气间隙是以1.2μs/50μs冲击电压为基础，其气压为80kPa，相当于2000m海拔处正常在气压。表2爬电距离电器的额定绝缘电压或实际工作电压，交流有效值或直流④（V）承受长期电压的电器的最小爬电距离（mm）污染等级污染等级污染等级污染等级1⑤2⑤1234材料组别材料组别材料组别材料组别①②①IIIIIIaIIIbIIIIIIaIIIbIIIIIIaIIIb2000.40.630.5611.422.52.83.2456③2500.5610.751.251.82.53.23.6456.36.33200.751.611.62.23.244.556.388400121.322.8455.66.3810105001.32.51.82.53.656.37.181012.512.56301.83.22.43.24.56.3891012.51616注1绝缘在实际工作电压32V及以下不会产生漏电起痕，但必须考虑电解腐蚀的可能性，因此规定最小爬电距离。2表中电压值按R10数系选定。①材料组别I、II、IIIa、IIIb。②材料组别I、II、IIIa。③该区域的爬电距离尚未确定，因此材料组别IIIb一般不推荐用在污染等级3、电压630V以上和污染等级4。④作为例外，额定绝缘电压127、208、415/440、660/690V和830V的爬电距离可采用相应的较低的电压值125、200、400、630V和800V的爬电距离。⑤印刷线路材料专用的最小爬电距离可以在此两列数值中选定。表1规定的最小电气间隙是以冲击电压为基础，适用海拔小于等于2000m。由表2可见，最小爬电距离与电器的额定绝缘电压（或实际工作电压）、污染等级及绝缘材料组别有关。绝缘材料按其相比漏电起痕指数（CTI值）划分为4个组别。安装在污染等级1和2的电器，其中最小爬电距离不小于按表1的确定的最小电气间隙。对安装在污染等级3和4的电器，虽然最小电气间隙允许按表1已选定为小于情况A的规定值，但为了减少过电压引起击穿的危险性，电器的最小爬电距离应不小于情况A规定的最小电气间隙。在测量电气间隙和爬电距离时，关键是要了解测量的部位，应测量电器极与极之间、不同电压的电路导体之间及带电导体部件与外露电部件之间的最小电气间隙和爬电距离。测量时采用的工具一般是分度值和0.02mm的游标卡尺。电器按规定的方法测得的电气间隙和爬电距离的最小值应满足有关标准规定的要求。电气间隙和爬电距离的测量及计算方法按GB/T14048.1附录G进行。请大家回去查看相关标准，由于时间关系不多讲。测量方法图2-6[例1]图图2-7[例2]图举两个例子说明：例1：爬电距离路径包括宽度大于Xmm的V形槽，电气间隙是“虚线”的距离。例2：爬电距离路径包括一条筯，电气间隙是通过筯顶的最短直接空气路径。触头的主要参数包括：触头开距；超程；初压力；终压力；这些参数直接影响电器使用的可靠性，如果这些参数不符合要求，轻则会使电器寿命降低、触头温度过高，重则会引起触头熔焊、烧毁等，因此要对触头参数进行严格检查。电器产品触头参数技术要求指标一般由制造厂根据产品具体情况自行确定并在技术文件中予以规定。6、触头参数检查触头开距是指触头在处于完全断开位置时，动、静触头之间的最短距离。开距的大小应保证触头能可靠分断电弧，并能保证动、静触头之间的绝缘间隙。触头超程是指触头处于完全闭合状态后，将静触头移去时动触头在接触处发生的位移。超程的大小应保证在寿命期内触头磨损后仍能可靠接触。触头开距和超程的测量，可用卡尺、内卡钳或标准板块等量具测量，也可制作专用的触头开距超程测试仪器进行测量。目前已研制成功的测试仪一般都为屏幕数字显示，具有打印记录等多功能式样，根据产品规格大小的不同，制成不同尺寸的专用夹具来满足各类产品不同参数的检查要求。6.1、触头开距和超程的测量触头初压力是指动触头与静触头刚接触时，每个触头（对双断点是指每个触头）上的压力。在触头闭合时，由于机械冲击而发生弹跳，此时触头间会产生短弧，从而引起触头磨损加剧甚至发生熔焊，触头具有一定的初压力可使触头的弹跳时间减少，减小触头的磨损并提高抗熔焊能力，大大提高产品使用寿命。触头终压力是指动触头与静触头完全闭合时，每个触头上的压力。触头具有一定的终压力可限制触头间的接触电阻，降低触头接触电阻，避免触头过分发热，并保证触头在通过最大短路电流时不致因电动力的作用而斥开。如何测量，可采用悬重拉力法、弹簧秤法，也可用弹簧拉压试验机进行测量。6.2触头初压力和终压力的测量电器动作范围试验包括电器电磁机构动作特性试验和保护元件保护特性试验，其目的就是检查这些特性是否符合有关标准的要求。一、动作特性电器的动作特性试验，就是指这些电器动作值的测定。对带电压线圈的电磁机构而言，其动作值就是吸合动作电压和释放动作电压。吸合动作电压是指能使其电磁系统的衔铁可靠吸合到最终位置的