热电偶法在温升试验中的运用.doc

1、热电偶法在温升试验中的运用摘要：发热试验中，通常使用热电偶法来测量温升。本文从温升试验着手，介绍了热电偶法测试的试验原理、测试过程与注意事项，并分析了实验结果的影响因素。 关键词：温升 热电偶 测量端 1、温升试验概述 电器的发热有两种含义，其一是使用要求上期望的发热，如室内加热器必须满足一定的发热量，使得发热体大于某一温度值，才能满足取暖的要求，才有使用价值；其二是不期望的发热，也是本文研究的内容，是指电器产品在正常使用时，非使用要求的有关部件的发热及引起周围环境温度的升高，如引起器具外壳把手、开关、旋钮、木地板及墙壁等部位的温度升高，它要求这些部位温升必须低于某一限值，以保证使用者在使用时

2、不被烫伤，或绝缘体不会因受热造成其绝缘性能下降而出现短路现象和触电事故，也不会出现火灾等事故。 2、家用电器发热所造成的不良影响 2.1 影响绝缘材料的使用寿命。 电气绝缘的材料，有相应的最高允许工作温度，通常为绝缘的耐热温度。如果超过此温度，则绝缘材料性能迅速变坏或引起快速老化，大大缩短绝缘材料的使用寿命，严重时甚至引起绝缘材料着火烧毁。 2.2 影响电气元件的正常使用。 电气元件在使用中要符合其它额定电气参数、 安装条件等要求， 还要符合其使用环境条件。一个电气元件如果按常温环境使用进行设计，当它在高温环境下使用时， 它的功能会受到影响， 严重时甚至不能工作， 其安全受到破坏， 很容易引起

3、触电事故。 2.3 塑料件受热变形。 塑料材料在某一温度点以下的环境温度条件下工作时， 其物理性能、机械性能不会发生显著的变化，具有足够的刚性和机械强度，能满足设计的使用要求。作为结构件使用时，具有固定作用，能保持被支撑件的相互位置不会发生变化。当温度升高达到某一温度值后，塑料材料会软化变形，甚至会熔化。至使被支撑的零件位置发生变化，导致器具的电气间隙及爬电距离发生变化，使器具产生短路或漏电的危险。 2.4 外表面温度过高 当外表面温度过高时会对使用者造成烫伤，同时外布线的电线电缆等碰到外表面时，绝缘材料被损坏，形成触电隐患。 由于器具发热后温度升高会造成上述不良影响，因此在设计时就要考虑到，

4、在最大限度发挥器具的使用功能时，要对其发热加以限制，使温度不会升高到有害的程度。设计是否合理，是否能达到上述目的，最终是通过试验进行验证。在家用电器的安全测试中，通常采用温升而不是温度作为产品合格与否的判断标准。温度和温升的概念不同，在测试许可的条件下，一般将测得的温度减去周围环境的温度作为温升。 3、测试方法 3.1 方法的选定 测量家用电器温度的基本方法有以下几种：热电偶法、电阻法、接触式温度计法等。 热电偶法是目前温度测试中使用最广泛的一种方法。热电偶用于测量温度是利用了导体的热电效应。 所谓热电效应就是：当导体两端温度不平衡时就会在导体两端产生一定的电势，不同导体产生的电势是不同的，如

5、果把两种不同导体（分别表示热电偶的阳极和阴极）的一端焊接到一起作为探测端，而将另一端（不焊在一起）作为采样端，这样在采样端就形成一定的电位差，这个电位差的大小是随探测端的温度变化而变化的。如果将电位差这个模拟量进行 A/D 变换，使其成为代表温度变化的数字信号，将数字信号进行计算、处理并把它们显示、记录下来，就完成了温度的测量、显示和记录的全过程。为了满足测试要求，热电偶的绝对误差不超过 1。热电偶的阳极和阴极引线的一端焊接到一起时应只形成一个触点。 3.2 测量点的确定 家电安全标准在总结了大量经验的基础上，明确规定了试验时要进行的温升测量的元件、材料及环境。但在实际试验中，检测人员对具体的

6、测量点，即热电偶的放置点上会有不同的选择。确定测量点时，可以根据热交换的三种方式进行考虑，尤其是传递、辐射的影响。如要确定一个元件的测量点，首先要考虑该元件是否与较热的部件接触；其次要考虑该元件是否受到直接发热体或间接发热体的热辐射作用。对位置相对固定的绝缘材料等也可以按上述方法考虑。对内布线的绝缘等，在确定测量点时，除按上述方法考虑外，还要注意这些绝缘材料在正常工作中是否会接触到较高温度的部件，如果会，则具有较高温度部件的可接触处就是这些绝缘材料的测量点。对于器具外表面、周围环境的温升测量点，可以通过对热源位置的分析、通电发热后用手触摸感觉确定最热点作为测量点。标准还规定：除绕组绝缘温升外，

7、其他电气绝缘的温升是在其绝缘体的表面上来确定，其位置是故障能引起短路、带电部件与易触及金属部件接触、跨接绝缘或减少爬电距离或电气间隙到低于规定值的部位； 多芯软线的各股芯线分叉点和绝缘电线在家电器具的进人点，是热电偶布置位置的例子。 3.3 测量端的固定 在确定了测量点之后，就要将热电偶紧贴在被测点上，接触良好，使热电偶能充分感受到被测点的温度，真实地反映被测点的温度；同时又要避免热电偶的固定方法使被测点的散热条件或受热条件发生变化，改变被测件的温度。通常用以下方法进行固定： 3.3.1 埋入固定法 先在被测点上钻一小孔，孔的深度和直径略大于热电偶的测量端，然后将热电偶测量端的球形部分放人孔中

8、，用导热性能良好的材料填充塞紧并固定。如果被测部件是塑料材料，也可以用烙铁将被测表面熔化，将热电偶测量端的球形部分插人熔化的塑料中， 然后冷却即可固定。 3.3.2 锡焊固定法 用锡将热电偶测量端的球形部分紧贴在被测量点上，焊点不宜太大或太小，表面要光滑，以盖住热电偶测量端的球形部分免受气流影响为宜，焊点太大会改变被测点的散热状况，小则会受空气温度的影响。 3.3.3 粘贴固定法 将热电偶测量端的球形部分紧贴在被测点上， 再用粘胶泥、粘胶带或胶水固定，注意不要使用热电偶测量端的球形部分离开被测表面，使他们之间有空气层或粘胶物隔开。选用粘胶泥、粘胶带或胶水进行固定时，要考虑到被测点的温度。粘胶泥

9、的耐热温度较低，粘胶带和胶水有不同的耐热温度等级，试验时根据被测表面的温度估算值选用。 3.3.4 机械夹紧法 可以使用固定装置，将热电偶固定在被测量表面 （载流部件应避免采用夹紧的方法） 。 热电偶在布点时应注意以下几方面：1 ） 按标准规定的测量部位进行布点；2） 对要求的部位布点时应考虑最不利的因素及它们的组合；3） 在选定布点位置时，应考虑可能受到自身发热的影响或周围发热源的影响；4）对热电偶要进行适当的固定，防止其在测量过程中的移动而影响测试结果。如果必须拆开器具来布置热电偶，则应注意保证正确地重新装配器具，装配后要再次测量其输人功率，以检查装配是否正确。 3.4 测试数据记录 使用热电偶法通过特定的软件记录表面温度或温升的仪器又称为温度记录仪，温度记录仪有单点式和多点巡检式两种形式。 因为温升测试的重要性，因此温度测量仪表应该定期校正是很重要的。各检测机构应定期对测量仪器仪表进行校准和计量。同时，也建议各测试机构能够经常开展比对试验， 以提高温度测量结果的一致性。 参考文献： 1、GB4706.1- 2005 家用和类似用途电器的安全 通用要求 2、GB7000.1- 2007 灯具一般安全要求与试验