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型式试验标准及流程:确保产品一致性

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:每个标准的主要内容是关于型式试验的规定。为了保证不同厂家同类产品的一致性,标准严格规定了型式试验的条件,并且在试验中严格控制如环境温度等参数的变化范围,允许的误差范围要比实际应用条件严格得多。对于同一熔断器系列,一般只需要对最大额定电流作全套的型式试验,其他较小的额定电流的试验项目可以减少。最小分断能力试验持续时间在小时量级,试验设备会出现过热。

型式试验标准及流程:确保产品一致性

熔断器的特点是动作后就不能再使用了,因此在常规生成过程中无法对最终产品进行大量的验证试验。为解决这个问题,惯用的做法是:

(1)通过严格而系统的型式试验验证设计及工艺满足产品特性要求;

(2)产品通过型式试验,后续生产必须满足下列条件:

①产品物料必须满足通过型式试验产品的设计要求;

②生产工艺必须与通过型式试验产品的工艺保持一致。

每个标准的主要内容是关于型式试验的规定。为了保证不同厂家同类产品的一致性,标准严格规定了型式试验的条件,并且在试验中严格控制如环境温度等参数的变化范围,允许的误差范围要比实际应用条件严格得多。

由于试验电路的电感、连接电缆尺码及材料成分、支持件的距离及远近等参数会显著影响熔断器的特性,标准详细规定了试验布置,这一点对时间-电流特性试验和短路分断能力试验尤其重要。

具有同样尺码和结构的一组熔断器可以覆盖一系列数值不同的额定电流值,如果它们符合标准关于“同一熔断器系列”的条件,型式试验的项目可以减少。不同额定电流的熔断器构成“同一熔断器系列”的条件如下:

①它们外壳的形状和结构完全相同,并且外壳的尺寸也完全相同;

②它们具有相同的灭弧介质和相同的填充程度;

③它们的熔体材料完全相同,熔体的长度和形状相同;

④熔体的界面和熔体数不超过最大额定电流的熔断器的熔体界面和熔体数;

⑤相邻熔体之间以及熔体与熔管内表面之间的最小距离不得小于最大额定电流熔断器中的相应距离;

⑥它们可与给定的熔断器支持件一起使用,或者是同一系列的熔断器布置相同,等等。

对于同一熔断器系列,一般只需要对最大额定电流作全套的型式试验,其他较小的额定电流的试验项目可以减少。

实际的型式试验虽然因熔断器的不同而有差异,一般情况下都包含下列项目和内容:

①结构与尺寸;

电阻

③熔断器耗散功率;(www.xing528.com)

④熔断器支持件接受耗散功率;

⑤绝缘性能和隔离适用性;

⑥约定熔断电流、约定不熔断电流(IEC低压熔断器标准用“约定熔断电流”“约定不熔断电流”取代早期的“最小熔断电流”);

⑦分断能力试验。

作为电路中最后一道保护,熔断器必须能够在可能出现的最严酷的条件下正常工作,因此最大分断能力试验是在电路功率因数比较小的条件下进行,例如,对于低压熔断器,功率因数小于0.2。这些试验除确定分断能力之外,还用来确定其他参数如允通I2t、电弧电压和截断电流。在所有的分断能力试验中,恢复电压要保持一定时间:对于低压熔断器,恢复时间保持30 s;高压熔断器,恢复时间保持60 s。

除上述试验之外,标准还要求熔断器在较低的电流下进行型式试验,这时测试电路的功率因数通常比最大电流试验的功率因数要大一些,这对应于实际应用中的小电流情况,电路的总电抗中电阻成分变大。这一点在IEC标准中得到体现,它允许低压熔断器试验的功率因数范围是0.3~0.5。

最小分断能力:对于微型熔断器及绝大部分低压通用型熔断器,制造商一般不提供最小分断能力,但是会在其他电流值下进行型式试验,以便保证熔断器在不同倍数的额定电流下能够正常动作。

为了进行最大分断能力试验,短路试验站要在规定的电压下产生大电流,这意味着要求试验站系统具备大容量,能够在短时间内工作、输出大功率。最小分断能力试验持续时间在小时量级,试验设备会出现过热。针对这种情况,IEC标准允许试验分两步进行:第一步熔断器由低压电源供电直到达到熔体熔化温度;这时进入第二步,试验电路切换到短路发电机供电并激发到所要求的恢复电压。

限流熔断器还要进行一项重要的分断试验,它模拟熔断器在限流区域出现最大电弧能量的条件,这时所对应的电流叫作“临界电流”,它比最大分断对应的条件要更加严酷。在IEC标准中,临界电流被称为“I2”。

在熔断器分断故障电流过程中,当熔断器开始燃弧时,所在电路的电感元件存储能量,称为“电感储能”,其大小是:

其中,i0是熔断器开始燃弧时的电流值,L是电路的电感值。电感储能很小一部分由电路电阻消耗,但是绝大部分电感储能需要熔断器通过燃弧吸收掉。

小功率因数的电路出现故障时,预期电流与电路电感成反比关系,因此在无限流的条件下,储能与预期电流(I)成正比;在出现限流的条件下,截断电流大致上与预期电流的立方根成正比关系,因此燃弧开始时电感储能由下面的公式给出:

这个公式表明,在限流作用开始时,预期电流越大,储能越少;但是电流较小时,预期电流越大,储能越多。这种变化关系如图5-3所示。

由图可以看出,在电流达到某一个值时,储能达到最大值。由此可以得出一个结论就是:最大电弧能量对应的电流比最大分断对应的电流小,换言之,最大电弧能量出现在最大分断电流之前。试验表明,最大电弧能量对应的电流大约是弧前时间为半周时对应的弧前电流的3倍。

图5-3 存储能量与预期电流的关系

时间-电流特性:在分断试验中,记录熔断器在规定的电流值下的分断时间,验证结果符合门限的要求,由此获得相应的熔断器的时间-电流特性。

过载承受能力:有些标准规定,熔断器要进行过载承受能力试验,以此验证熔断器具备承受规定过载的能力。微型熔断器、低压熔断器以及高压电动机保护熔断器都要进行过载承受能力试验,相关标准对此有详细规定。

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