温升试验课件.ppt
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1、温升试验 l 家用电器产品在正常使用中都会发热,导致器具本身及周围环境温度升高。原因有:l(1)电动器具的发热,主要是由线圈、绕组、铁心引起。l(2)电热器具是利用发热体发出的热量来完成一定的功能,这种发热除了能实现一定的功能外,也对周围环境造成不良的影响。l(3)对其他的一些电器,由于各种器件工作(如:机械零件的摩擦、电子元器件工作电流等),也同样存在发热和温升问题。1ppt课件l温升有两方面的含义:l方面是指电热器具和制冷器具的升温和降温特性;l另一方面则是指非功能性发热的器具及其部件在工作过程中的发热情况。2ppt课件温升试验目的l 家用电器的发热试验是评价产品的发热所造成的不良影响,避
2、免发生过热和着火的危险。家用电器发热所造成的影响主要有以下几方面:l (1)影响绝缘的使用寿命。电气绝缘的材料有相应的最高容许工作温度,使用温度超过额定值8,其寿命将缩短一半。如A级绝缘在100温度下可用8年,若在超出此温度8下使用,寿命将减为4年。l (2)影响电气元件的正常使用。l (3)塑料受热变形。l (4)外表而温度过高。l (5)造成周围环境过热。3ppt课件4ppt课件温升试验要求l 1电动类器具,不同的工作制下温升试验方法是不同的l (1)8小时工作制和不间断工作制l 在8小时工作制和不间断工作制下,电器的稳定温升只与发热的功率有关,而与电器的初始温升无关,所以试验可从冷态开始
3、,也可从热态开始。这里,所谓的稳定状态,一般针对电动器具而言,当运行到需测量部位(点)的温度每小时变化小于1时,则认为达到稳定状态。如电风扇在连续运行34h后,便可认为已达稳定状态。l(2)短时工作制l 短时工作制是从冷态开始的,这种工作制在很短的通电时间内电器达不到稳定温升就开始冷却到周围空气温度。所以试验要从冷态开始按额定工作时间要求运行电器。如搅拌器一般最长工作时间为1min,之后立即进行温度测量。l(3)断续周期工作制l 断续周期工作制下,因为电器经多次工作周期工作后最终将达到稳定状态,所以应按其连续的工作周期,在温升达到稳定状态后进行测量。5ppt课件温升试验要求l2电热类器具,按各
4、自器具充分发热条件工作所需的时间来考虑温升上限6ppt课件温升限值要求部部 件件温升温升K绕组,如果绕组绝缘符合IEC60085规定 A级 E级 B级 F级 H级 200级 220级 250级75(65)90(80)95(85)1151401601802107ppt课件温升的测量温升的测量 一、家用电器测试中常用的测温方法一、家用电器测试中常用的测温方法 冰箱的降温特性、电机绕组的发热和电冰箱的降温特性、电机绕组的发热和电热器具的加热性能等家电测试项目的进行热器具的加热性能等家电测试项目的进行都离不开温度测量。事实上温度是家用电都离不开温度测量。事实上温度是家用电器测试中除电气参数外最常检测的
5、物理量。器测试中除电气参数外最常检测的物理量。温度测量方法是多种多样的,在家用电温度测量方法是多种多样的,在家用电器测试中经常使用的测温方法有三种:器测试中经常使用的测温方法有三种:热电阻测温热电阻测温热敏电阻测温热敏电阻测温集成温度传感器测温集成温度传感器测温8ppt课件(一一)热电阻测温热电阻测温 1.热电阻温度传感器原理及结构金属原子最外层的电子能自由移动,当施加电场作用后,这些无规则移动的电子将按一定的方向移动,从而形成电流。随着温度的增加,电子和离子的热运动加剧,电子之间、电子与振动着的金属离子之间的碰撞机会随之增加,致使电子的定向移动受到阻碍。这表现为金属体的电阻率增大。若金属导线
6、在温度为T0时的电阻为Ro,则它在温度为T的电阻RT可由下式求出:9ppt课件式中,温度系数和的单位分别为K-1和K-2,值比小三个数量级。在变化不大时,上式中最后一项可忽略不计,这时金属导线的灵敏度为式中,R=RT-RT0;T=T-T0。显然,灵敏度s与及R0有关。铂、镍、金、银和铜的温度系数分别为0.0039、0.0068、0.0040、0.0041和0.0043。工程上大多使用电阻值稳定、重复性好的铂丝和铜丝温度计。温度计用的热电阻传感器的电阻值是标准化的,在0时为100或50。铂丝温度计r的测温范围大约为-20075010ppt课件图是铂丝温度计的结构图图是铂丝温度计的结构图,在空气中
7、测温在空气中测温,其其时间常数时间常数约为约为1min1min。11ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试2 2测量电路测量电路 电阻温度计的测量电路,最常用的还是电桥,电阻温度计的测量电路,最常用的还是电桥,如图所示。如图所示。12ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试R1R1、R2R2、R3R3和热电阻和热电阻RtRt组成电桥的四组成电桥的四个桥臂。个桥臂。R Rrefref和和R R0 0是锰铜电阻。其阻值分是锰铜电阻。其阻值分别等于电阻温度计的起始温度别等于电阻温度计的起始温度(如如O)O)及及满度满度(如如1
8、00)100)时电阻值。时电阻值。在开关在开关K K分别接在分别接在“l”l”和和“3”3”,并调,并调好零好零(调调R R0 0)及满度及满度(调调R RF F)后,开关后,开关K K接在接在“2”2”,便可进行测温。,便可进行测温。13ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试下图是两种测温电桥的三线连接法。下图是两种测温电桥的三线连接法。三线连接法可以消除连接导线随温度变三线连接法可以消除连接导线随温度变化的影响化的影响14ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试为此人们又设计出了四线连接法,如图所示为此人们又设计出了
9、四线连接法,如图所示:四线连接法中四线连接法中,电位器中心触点电阻与检电位器中心触点电阻与检流计串联流计串联,不影响测温准确度。不影响测温准确度。15ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试(二二)热敏电阻测温热敏电阻测温 1 1热敏电阻传感器原理热敏电阻传感器原理 在半导体材料中,原子核对价电子的约束力要在半导体材料中,原子核对价电子的约束力要比金属材料中的大,因而其中的自由载流子数量相比金属材料中的大,因而其中的自由载流子数量相当少。当少。当温度升高时,载流子就会增多,半导体的电当温度升高时,载流子就会增多,半导体的电阻也随之下降。利用半导体的这个性质,
10、采用重金阻也随之下降。利用半导体的这个性质,采用重金属氧化物属氧化物(如锰、钛、钴、镍等如锰、钛、钴、镍等)或稀土元素氧化物或稀土元素氧化物的混合技术。并在高温下烧结成特殊电子元件,可的混合技术。并在高温下烧结成特殊电子元件,可以用来测量温度。按照上面所讲的技术与工艺制成以用来测量温度。按照上面所讲的技术与工艺制成的球状,片状或圆柱状的敏感元件称为热敏电阻。的球状,片状或圆柱状的敏感元件称为热敏电阻。16ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试负温度系数热敏电阻(NTC)的阻值R和温度T之间的关系可近似表示为 式中为材料常数;RT(R0)为温度T(T0)时的
11、电阻();T(T0)是热力学温度(K),由上式可求得灵敏度为 随着温度的增加,电阻变化将越来越小,温度系数由上式求得:17ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试2.2.热敏电阻的伏安特性热敏电阻的伏安特性 将热敏电阻接上一个恒流源,并在其两端将热敏电阻接上一个恒流源,并在其两端测得端电压,便得到了热敏电阻的伏安特性曲测得端电压,便得到了热敏电阻的伏安特性曲线,如图所示。线,如图所示。18ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试该曲线分为四段:该曲线分为四段:0-a段,电流小于Ia,元件功耗小,电流不足以使热敏电阻发热。相
12、当于一个固定电阻。ab段,随着电流增加,热敏电阻功耗增加,导致电流加热,使热敏电阻自身温度超过环境温度(介质温度)。阻值下降,出现了非线性正阻区。当电流为Im时,电压达到最大值。b-c-d段的负阻区,电流继续增加时,热敏电阻本身加热更为剧烈,使其阻值迅速减小。由于热敏电阻的温度系数较大随温度升高,电阻值减小的速度超过了电流增加引起的电压上升的速度。作为测温同时,热敏电阻受工作电流的加热效要尽量小,应使热敏电阻工作在0-a段。19ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试3热敏电阻温度测量电路(T一f变换器)热敏电阻温度传感器的配用测量电路仍可用电桥电路,但考虑
13、到热敏电里的温度-电阻变换关系是非线性关系,而在显示或进一步处理测量信号时,需要的是被测非电量和测得电量间的线性关系。所以热敏电阻所配用的测量电路要解决两个问题:灵敏度;非线性校正。如图所示,该变换器是一个振荡器,20ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试其振荡频率为其振荡频率为 用热敏电阻温度传感器测量温度的范围用热敏电阻温度传感器测量温度的范围较宽。做成量程为较宽。做成量程为-50-50300300的温度计是很的温度计是很答易的。答易的。21ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试(三)电流型集成温度传感器三)电流型
14、集成温度传感器AD590AD590 电流型集成温度传感器具有互换性好、线电流型集成温度传感器具有互换性好、线性度好、输出电流信号可长线传输、抗电压干性度好、输出电流信号可长线传输、抗电压干扰能力强、长期稳定性好以及配用电路简单等扰能力强、长期稳定性好以及配用电路简单等不可比拟的优点。不可比拟的优点。由于以上特点,这种传感器已被广泛应用由于以上特点,这种传感器已被广泛应用到到-55-55155155温度范围内的测温,尤其适合制温度范围内的测温,尤其适合制冷器具性能测试中的温度测试冷器具性能测试中的温度测试,这类传感器中这类传感器中较为典型的产品便是较为典型的产品便是AD590AD590。22pp
15、t课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试 1 1AD590AD590工作原理工作原理 电流型集成温度传感器是一个输出电流与电流型集成温度传感器是一个输出电流与温度成正比的电流源。由于电流很容易变换成温度成正比的电流源。由于电流很容易变换成电压,这种传感器使用十分方便。电压,这种传感器使用十分方便。AD590AD590集成温度传感器的输出电流就是整个集成温度传感器的输出电流就是整个电路的电源电流,而这个电流与施加在这个电电路的电源电流,而这个电流与施加在这个电路上的电源电压几乎无关。路上的电源电压几乎无关。23ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用
16、电器一般通用性能的测试图是简化的电流型集成温度传感器的原理图,图中晶体管T1、T2、T9、T11是最关键的元件。管子旁边标注的数字是发射区的等效个数。如PNP管Tl和T3的发射区面积是T6悉的2倍;NPN管T9的发射区面积是T10、T11管的8倍。24ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试T7、T8的工作电流来自二极管接法的晶体管T10。由于T1和T3的等效发射区个数都是2个,且二者的基极连在一起,因此,它们的集电极电流相同,都是I1。T10、T11的特性相同,集电极电流相等,T7与T8的总工作电流亦为I1,因为T8的发射区面积为T3管的一半,所以流过T8
17、管的集电极电流(T6管电流)为0.5I1。流过T7管的集电极电流为0.5I1。25ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试由上式,注意到由上式,注意到I Is9s9=8I=8Is11s11,可以得到,可以得到由以上分析可得到,芯片总工作电流由以上分析可得到,芯片总工作电流I0为为(式中式中)26ppt课件第三章第三章 家用电器一般通用性能的测试家用电器一般通用性能的测试上式表明总电流上式表明总电流I I0 0与热力学温度与热力学温度T T成正比,成正比,温度系数温度系数(灵敏度灵敏度)为为K K1 1,如果取如果取R R6 6=538=538;K/q=0.0
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