增安型电阻加热器(加热元件)的有关试验是考核加热器防爆安全性能的重要手段。绝缘性能和极限温度是电阻加热器的两项主要的安全性能指标,必须经过试验证明它是符合相应的设计和制造要求的。
1.介电强度试验
增安型电阻加热器(加热元件)介电强度试验的试验方法同其他增安型电气设备的试验一样,但是,施加在加热器上的试验电压应该为(2U±1000)V,其中U为加热器的额定电压(V)。
试验电压至少施加1min。
在试验过程中,不应该发生闪络或短路。
2.绝缘性能试验
增安型电阻加热器(加热元件)的绝缘性能试验分为以下两种:绝缘材料热稳定性试验和绝缘性能检测。
(1)绝缘材料热稳定性试验
在试验时,试验人员应该将被试加热器的样品存放在温度高于最高工作温度20K,至少为80℃的高温试验箱内4个星期,然后,在温度为-30~-25℃的低温试验箱内再存放24h。
经过这样处理的试验样品应该能够承受下面的绝缘性能检测。
(2)绝缘性能检测
绝缘性能检测应该在环境温度为10~25℃范围内进行。
在试验时,试验人员首先将电阻加热元件浸入自来水中30min,然后,取出试验样品并揩去上面的水,进行下面的两项测试:
①在电阻丝和金属外壳(如无外壳,可在绝缘层外导电覆盖层)之间或电阻丝之间施加试验电压(2U+500)V(有效值)(其中,U为加热器的额定电压)。
试验电压至少施加1min。
在试验过程中,不应该发生闪络或短路。
②在电阻丝和金属外壳(如无外壳,可在绝缘层外导电覆盖层)之间或电阻丝之间施加试验电压500V(直流电压),测量漏电流。根据欧姆定律计算绝缘电阻。
测得(计算)的绝缘电阻不得小于20MΩ。
3.冷起动电流测试
冷起动电流是指电阻加热器在初始起动状态下所通过的电流。试验时,试验人员应该将3个试验样品放置在恒温箱中的吸热体或散热体上;恒温箱内的温度应该维持在制造商规定的冷起动温度(误差为±2℃)上。
在这种情况下对试验样品施加额定电压。试验人员应该连续记录加热器从通电起10s后的第1min时间内的电流值。
从通电起10s后的第1min时间内测得的电流最大值即为冷起动电流。
试验测得的冷起动电流不应该超过制造商规定值的10%。
4.极限温度测定(www.xing528.com)
极限温度测定,由于电阻加热器的结构和特性不同,同样分为以下几种情况。
(1)稳态结构式电阻加热器
稳态结构式电阻加热器的极限温度,应该在制造商规定的最严酷的环境和安装条件下进行测定,或者在制造商与防爆电气产品检验机构协商一致的条件下进行测定。
在试验时,试验样品的欧姆电阻值不应该超过设计规定值。试验人员应该将1.1倍额定电压的试验电压施加在试验样品上。待温度稳定后测量此时的温度值。
(2)自限特性式电阻加热器
自限特性式电阻加热器的极限温度测定,应该在一个具有很好隔热效果的试验箱内进行。试验样品放置在试验箱内,在初始温度为(-23±3)℃的情况下对加热器施加1.1倍额定电压的试验电压(误差为5%)。待温度稳定后测量此时的温度值。
(3)温度监控式电阻加热器
对于采用温度监控式保护系统进行保护的电阻加热器,试验人员应该根据不同保护形式采用下列试验条件来测量它的温度。
①对于仅仅监视温度的保护系统,电阻加热器的最高温度应该在其他任何辅助调节(控制)装置不起作用的条件下进行测量。在测量时,人们应该注意热惯性的作用。
②对于既监视温度又监视其他参数的保护系统,电阻加热器的最高温度应该在其他辅助调节(控制)装置都处于最不利的条件下进行测量。
③对于监视除温度外其他参数的保护系统,电阻加热器的最高温度应该在其他辅助调节(控制)装置都处于最不利的条件下进行测量。
不管是上述哪种保护系统,试验时,施加在被试加热器上的试验电压应该为1.1倍额定电压的电压值;电阻加热元件的欧姆电阻值不允许超过设计值。
这里强调“试验时欧姆电阻值不允许超过设计值”主要是因为,在电压一定的情况下,正温度系数的电阻耗散的电功率与通过它的电流二次方成正比,电阻值大的话,通过的电流减小,耗散的电功率减小,所以,所测得的温度就低。显然,试验数据是不可靠的。
【例4.4】 假设有一支由220V电压供电的正温度系数的电阻加热元件。它的设计欧姆电阻值为10Ω,而实际在试验时的欧姆电阻值为10.1Ω。试评价它的耗散功率变化情况。
按照正温度系数电阻发热功率公式(P=I2R)计算可知:
设计功率为4840W;试验时的耗散功率约为4792W。试验时的耗散功率小于设计功率。
由此可见,在其他条件不变的情况下,试验测得的温度将比设计值小。显然,这是不合理的。因此,为可靠地测量电阻加热元件的温度,它在试验时的欧姆电阻值不允许超过设计值。
5.特殊结构试验
有一些具有特殊结构的电阻加热器,例如,工作时浸入水中或者所用绝缘材料具有吸湿性,需要进行相应的特殊试验。
(1)浸水式加热器
在试验时,试验人员应该把试验样品的浸入液体部分浸入到自来水中50mm深处(误差为0~5mm),历时2星期;然后,取出试验样品并揩去上面的水,按照绝缘性能检测的规定进行绝缘性能试验。
(2)吸湿式加热器
在试验时,试验人员应该把试验样品的密封部分放置在温度为(80±2)℃、相对湿度不低于90%的环境中持续4星期;然后,取出试验样品并揩去上面的湿气,按照绝缘性能检测的规定进行绝缘性能试验。
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