絕緣耐熱等級和熱老化試驗是為了測試材料的絕緣性和耐熱性而進行的試驗。
基本介紹
- 中文名：絕緣耐熱等級和熱老化試驗
- 屬性：試驗
- 目的：測試材料的絕緣性和耐熱性
- 相關名詞：絕緣材料
正文,
正文
耐熱等級表示絕緣的最高允許工作溫度。絕緣材料在此溫度下工作，能在預定使用期內保持其性能不超出允許的範圍。
絕緣耐熱等級 絕緣材料的耐熱等級和對應的工作溫度如表。 耐熱等級一般根據常規熱老化試驗確定。常規熱老化試驗方法是通過提高溫度使絕緣加速老化，通常在三個或四個溫度下求取絕緣的壽命,並作出熱壽命曲線(圖1）。根據經驗,結合理論指導，可以從阿倫尼烏斯方程導出絕緣壽命的對數與其熱力學溫度的倒數呈線性關係式中L為絕緣壽命(小時),T為熱力學溫度(K)，A、B為常數。眾熱壽命線外推到工作溫度可求出絕緣的壽命，也可以外推到規定的壽命值以求出耐熱等級。
熱老化試驗 絕緣的熱老化試驗有以下兩種。①絕緣結構的熱老化試驗：用模擬樣品（如模型線圈）或實樣(如小電機)作試樣。除提高運行溫度外，常增加熱衝擊、機械振動、受潮等組成老化周期，如以升溫→熱暴露→降溫→機械振動→受潮試驗為一個循環。為使熱以外的因素保持恆定，不同老化溫度下的循環數應相等或接近相等。一般根據材料的主要用途採用試樣在試驗中某一關鍵功能參數(例如絕緣被擊穿)來標誌壽終。②絕緣材料的熱老化試驗：用單一材料（如薄膜）或材料的簡單組合（如漆包線）作試樣。在恆溫下老化，選用絕緣材料在使用中所承擔的主要功能參數作為壽終的判據。當所選評定壽命的參數下降到規定值時，試驗所經歷的時間即為該溫度下的壽命。材料的壽命試驗一般只能求取相對壽命。只有用已知耐熱等級的材料與之同時進行試驗並進行對比才能求得其耐熱等級。例如，用耐熱等級為B級(130℃)的材料K與被測材料M同時進行熱老化試驗，得出熱壽命圖（圖1）。圖中L為材料的工作溫度下的壽命。由圖知，材料M的耐熱等級為180℃，即H級。
各種絕緣結構與絕緣材料的熱老化試驗的試樣、試驗條件和評定壽命的參數等均按相關標準規定。
長期耐熱性參數 由於電工設備中不同部位的絕緣並不都在最高設計溫度下運行，所以應根據各部位的實際工作溫度選擇相應耐熱等級的絕緣材料組成絕緣系統，以提高經濟合理性。為區分絕緣材料和絕緣結構的長期耐熱性，又提出了以下幾種評定材料長期耐熱性的參數。①溫度指數(TI):這是指熱壽命圖上對應於一定壽命(通常取20000小時)的溫度值（圖2）。②相對溫度指數(RTI):當被測材料與溫度指數已知的參考材料承受相同的老化程式和診斷手段的比較試驗時，從已知TI所對應的時間獲得（圖1）。K是參考材料，其TI為130℃,則被測材料M的相對溫度指數為180℃。③半壽命溫差(HIC)：在熱壽命圖上對應於TI(或RTI)的壽命與半壽命的溫度之差
絕緣耐熱等級 絕緣材料的耐熱等級和對應的工作溫度如表。 耐熱等級一般根據常規熱老化試驗確定。常規熱老化試驗方法是通過提高溫度使絕緣加速老化，通常在三個或四個溫度下求取絕緣的壽命,並作出熱壽命曲線(圖1）。根據經驗,結合理論指導，可以從阿倫尼烏斯方程導出絕緣壽命的對數與其熱力學溫度的倒數呈線性關係式中L為絕緣壽命(小時),T為熱力學溫度(K)，A、B為常數。眾熱壽命線外推到工作溫度可求出絕緣的壽命，也可以外推到規定的壽命值以求出耐熱等級。
熱老化試驗 絕緣的熱老化試驗有以下兩種。①絕緣結構的熱老化試驗：用模擬樣品（如模型線圈）或實樣(如小電機)作試樣。除提高運行溫度外，常增加熱衝擊、機械振動、受潮等組成老化周期，如以升溫→熱暴露→降溫→機械振動→受潮試驗為一個循環。為使熱以外的因素保持恆定，不同老化溫度下的循環數應相等或接近相等。一般根據材料的主要用途採用試樣在試驗中某一關鍵功能參數(例如絕緣被擊穿)來標誌壽終。②絕緣材料的熱老化試驗：用單一材料（如薄膜）或材料的簡單組合（如漆包線）作試樣。在恆溫下老化，選用絕緣材料在使用中所承擔的主要功能參數作為壽終的判據。當所選評定壽命的參數下降到規定值時，試驗所經歷的時間即為該溫度下的壽命。材料的壽命試驗一般只能求取相對壽命。只有用已知耐熱等級的材料與之同時進行試驗並進行對比才能求得其耐熱等級。例如，用耐熱等級為B級(130℃)的材料K與被測材料M同時進行熱老化試驗，得出熱壽命圖（圖1）。圖中L為材料的工作溫度下的壽命。由圖知，材料M的耐熱等級為180℃，即H級。
各種絕緣結構與絕緣材料的熱老化試驗的試樣、試驗條件和評定壽命的參數等均按相關標準規定。
長期耐熱性參數 由於電工設備中不同部位的絕緣並不都在最高設計溫度下運行，所以應根據各部位的實際工作溫度選擇相應耐熱等級的絕緣材料組成絕緣系統，以提高經濟合理性。為區分絕緣材料和絕緣結構的長期耐熱性，又提出了以下幾種評定材料長期耐熱性的參數。①溫度指數(TI):這是指熱壽命圖上對應於一定壽命(通常取20000小時)的溫度值（圖2）。②相對溫度指數(RTI):當被測材料與溫度指數已知的參考材料承受相同的老化程式和診斷手段的比較試驗時，從已知TI所對應的時間獲得（圖1）。K是參考材料，其TI為130℃,則被測材料M的相對溫度指數為180℃。③半壽命溫差(HIC)：在熱壽命圖上對應於TI(或RTI)的壽命與半壽命的溫度之差
HIC=TI-(TI)┡
式中(TI)┡為對應於半壽命的溫度。HIC(圖 2)與壽命線的斜率有關，這一斜率與材料的活化能有關。
進展 以上諸參數也都通過常規熱老化試驗確定。由於常規試驗費時太長（約1年）,又研究、開發了一些新的加速熱老化試驗方法,其中較為成熟的是熱重法,其依據是材料熱老化過程中因化學或物理變化會引起重量或熱量變化。熱重法中的點斜法系利用熱分析技術求得熱老化反應的活化能，由此可求得壽命線的斜率，同時選一高溫點做一功能性壽命，即可做出熱壽命圖；或配合一常規試驗可求出材料的溫度指數。此法所需試驗時間短（約需一個月），但可靠性不如常規法。
此外，絕緣的熱行為（包括機械的、電氣的和化學的）在低溫或超溫下常有很大變化。隨著超導技術的發展，以超導工作溫度為參考點的低溫電工絕緣的熱性能試驗也越來越受到重視。
進展 以上諸參數也都通過常規熱老化試驗確定。由於常規試驗費時太長（約1年）,又研究、開發了一些新的加速熱老化試驗方法,其中較為成熟的是熱重法,其依據是材料熱老化過程中因化學或物理變化會引起重量或熱量變化。熱重法中的點斜法系利用熱分析技術求得熱老化反應的活化能，由此可求得壽命線的斜率，同時選一高溫點做一功能性壽命，即可做出熱壽命圖；或配合一常規試驗可求出材料的溫度指數。此法所需試驗時間短（約需一個月），但可靠性不如常規法。
此外，絕緣的熱行為（包括機械的、電氣的和化學的）在低溫或超溫下常有很大變化。隨著超導技術的發展，以超導工作溫度為參考點的低溫電工絕緣的熱性能試驗也越來越受到重視。
