Унификация испытаний на воздействие повышенной влажности

12 октября 2015 в 23:39

Во многих цифровых устройствах релейной защиты в основном используются одни и те же комплектующие изделия, устанавливаются одинаковые модули, а при их изготовлении применяются единые технологические процессы. Однако, в связи с установленными ЕСКД правилами присвоения децимальных номеров по классификационным признакам, эти изделия выпускают по различным техническим условиям, в которых зачастую установлены различные требования к одним и тем же свойствам [1-6].

Рассмотрим эти различия на примере такого свойства как влагоустойчивость, характеризующего способность изделия сохранять в заданных в технической документации пределах свои параметры и внешний вид в условиях длительного воздействия влажности и после него [7].

В технических условиях [1- 6] содержатся два варианта требований к влагоустойчивости изделий:

• Изделия «должны сохранять работоспособность при относительной влажности воздуха до 100% при +25ºС и более низких температурах с конденсацией влаги» [1, 2, 3];
• Изделия «должны сохранять работоспособность при относительной влажности воздуха до 98% при +25ºС без конденсации влаги» [4, 5, 6].

Необходимо отметить, что формулировка второго варианта не включает слов «и более низких температурах», которые содержатся в первом варианте в соответствии со стандартом [8].
Согласно определению, данному в [9, приложение 1], влажность воздуха рассматривается как естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой, поэтому при увеличении температуры относительная влажность воздуха, соответствовавшая 100% (или 98%) при +25ºС, будет уменьшаться.
Соотношения между значениями влажности и температуры для различных климатических исполнений изделий регламентированы в [10], выдержка из которого дана ниже.

Таблица 1 Значения относительной влажности воздуха для различных климатических исполнений изделий по ГОСТ 15150-69
 

Из таблицы 1 следует, что одному и тому же верхнему рабочему значению влаж- ности 100% или 98% в зависимости от климатического исполнения изделия соответст- вует несколько сочетаний среднего рабочего и эффективного значений влажности, причем в любом случае и среднее и эффективное значения влажности не превышают 90%.

По верхнему рабочему значению влажности воздуха и относительному значению влажности, определяемому условиями эксплуатации изделия, по табл. 2 выбирают степень жесткости испытаний на воздействие повышенной влажности (источник – Приложение 13 к [9]). В программе и методике [11] установлена степень жесткости испытаний IV. Для других изделий степень жесткости испытаний в документации не установлена, но указаны условия испытаний и их продолжительность. Например, для изделий [5, 6] установлено два варианта проведения испытаний:

• продолжительностью 240 часов при температуре (40±2) ºС и относительной влажности (93±3)%;
• продолжительностью 96 часов при температуре (55±2) ºС и относительной влажности (93±3)%;

Для блоков по техническим условиям [1] установлен иной вариант проведения испытаний:

• 4 цикла по 24 часа при температуре первой части цикла равной (55±2) ºС.

Приведем некоторые терминологические пояснения.

Испытания на воздействие повышенной влажности воздуха по признаку «нали- чие/отсутствие конденсации влаги» в стандарте [8] подразделяются на проводимые в циклическом (см. выше испытания по техническим условиям [2]) или постоянном (см. выше испытания по техническим условиям[5, 6]) режиме.

Однократное испытание изделия в циклическом режиме продолжительностью 1 цикл принято называть кратковременным. Кратковременные испытания проводят в том случае, когда можно предположить, что дефект может быть выявлен за один цикл испытаний или же необходимо выявить дефект, возникший при других испытаниях.

По признаку «продолжительность испытаний», независимо от режима испытаний, различают длительные (см. выше испытания продолжительностью 240 часов при температуре (40±2) ºС) и ускоренные (см. выше испытания продолжительностью 96 часов при температуре (55±2) ºС) испытания.

При циклических испытаниях температура и влажность в соответствии со стандартом [8] изменяются в течение каждого цикла продолжительностью 24 часа (кален- дарные сутки), следующим образом:

• воздействие воздуха с относительной влажностью (93 ± 3) % при температуре (40±2) ºС (длительное испытание) или (55±2)ºС (ускоренное испытание), независимо от количества циклов выдержки. Продолжительность такого воздействия может быть равной 16 (см. рис. 1) или 12 часов;
• охлаждение изделия до температуры не выше (35±2) ºС (длительное испыта- ние) или (50±2)ºС (ускоренное испытание), при этом относительная влажность в камере должна быть в диапазоне (94-100) %. Продолжительность такого воздействия может быть равной 8 (см. рис. 1) или 12 часов.

Здесь необходимо отметить, что стандарт [8] не требует поддержания значения относительной влажности в период испытаний в точности равной 100%, но указывает диапазон допустимых значений этой величины – от 94 до 100%.

 Рис. 1 Циклический режим испытаний на воздействие повышенной влажности Цикл испытаний (16+8) обозначен в стандарте [8] как метод 207-1, а цикл испытаний (12+12) - как метод 207-3.

Метод 207-1 рекомендуется применять в двух случаях:

• при испытаниях методом переноса изделий из камеры в камеру, в которых созданы условия, соответствующие разным частям цикла;
• при испытаниях в камерах влаги, не обеспечивающих  автоматического изменения температуры и влажности со скоростью, соответствующей диаграмме, приведенной на рис.1.

Метод 207-1 может быть реализован либо при наличии двух камер влажности, либо при наличии камеры с такой постоянной времени, которая позволяет изделию остывать в соответствии с рис.1.
Метод 207-3 (см. п. 7.19.1 документа [11]) может быть реализован только тогда, когда камера влаги обеспечивает поддержание режимов указанных в [8]. В противном случае целесообразно для проведения испытаний на воздействие повышенной влажно- сти применить метод испытаний, обозначенный в стандарте [8] как 207-2 (постоянный режим без конденсации влаги).
Для определения продолжительности выбранного метода испытаний на воздействие влажности используем информацию о степени жесткости испытаний (табл.2), составленную по материалам стандарта [8].

Таблица 2 Степени жесткости испытаний изделий
 

* При более высоких температурах относительная влажность ниже
**В наиболее теплый и влажный период
*** В течение года (месяцев) или суток (часов)

Зависимость продолжительность испытаний от степени их жесткости иллюстрирует табл. 3 (источник - стандарт [8]).

Таблица 3 Продолжительность испытаний
 

*Температура воздуха для длительного режима (40±2) ºС (кроме отмеченного **), для ускоренного - (55±2)ºС.
** Температура воздуха (25±2) ºС.

Из таблицы 3 следует, что для любого верхнего значение относительной влажности (100 или 98% при температуре + 25ºС), рекомендованная стандартом продолжительность ускоренных испытаний не превышает 7 суток.

Учитывая сказанное выше о единой элементной и аппаратной базе изделий, представляется целесообразным установить не только единый метод испытаний (207-2 по стандарту [8]), но и один вариант этого метода – ускоренные испытания с одинаковой для всех изделий или их составных частей продолжительностью – 7 суток.

Примечание. В связи с тем, что принятая технология сборки изделия из модулей исключает повреждения отдельных деталей и узлов, то в соответствии с п.п. 2.22.6.11 стандарта [8] допускается проводить испытания отдельных деталей и узлов в том же режиме, который установлен для изделия в целом.

В стандарте [8] для методы испытаний 207-2 указано, что все время испытаний в камере должна поддерживаться влажность (93±3)% при температуре (55±2) ºС и не требуется поддержания 100% влажности.

В связи с тем, что для изделий установлены достаточно жесткие требования по влагоустойчивости (воздействие 100% влажности при + 25ºС и более низких температурах с конденсацией влаги), представляется целесообразным ужесточение режима испытаний по методу 207-2 путем увеличения значения влажности до (98 –3)%.

Литература

1. Блоки микропроцессорные релейной защиты  БМРЗ. Технические условия. ДИВГ.648228.001 ТУ.
2. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ. Технические условия. ДИВГ.648228.007 ТУ.
3. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ-ТД. Технические условия. ДИВГ.648228.016 ТУ.
4. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ-0,4. Технические условия. ДИВГ.648228.006 ТУ.
5. Блоки микропроцессорные многофункциональных реле частоты БММРЧ. Программа и методика испытаний. ДИВГ.648228.003 ТУ.
6. Блок микропроцессорный противоаварийной автоматики БМПА-0,4. Технические условия. ДИВГ.421235.001 ТУ.
7. Петинов О.В., Щербаков Е.Ф. Испытание электрических аппаратов. М.: Высшая школа, 1985, 215 с.
8. Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний. ГОСТ 20.57.406-81. М.: Издательство стандартов, 1988.
9. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. ГОСТ 15150-69. М.: Издательство стандартов, 2000.
10. Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам. ГОСТ 15543.1-89. М.: Издательство стандартов, 1993.
11. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ. Программа и методика испытаний. ДИВГ.648228.001 ПМ.
12. Блоки микропроцессорные центральной сигнализации БМЦС. Технические условия. ДИВГ.421452.001 ТУ.
13. Блок микропроцессорный центральной сигнализации БМЦС. Программа и методика испытаний .ДИВГ.421452.001 ПМ.
14. Захаров О.Г. Испытания электротехнических изделий. М.Высшая школа, 1987, 247с.