低压电器试验基础系列讲座（4） ——发热试验

一、    电器的允许温升
 
      低压电器（如自动开关、接触器等）在运行中，它们的触头、线圈和交流电磁铁的铁芯发热的原因为：电流通过导体或线圈在电阻上产生的热量，或交流电产生的交变磁场使电磁内产生涡流和磁带损耗，进而转变成的热量，这些热量一部分分散到周围的介质中，一部分加热电器，使它们的温度升高，发热。其过高的温度会造成触头氧化、绝缘零件失去绝缘作用，甚至结构零件的机械功能下降的现象。
      为了便于设计产品时有一个统一的要求，就需要规定各零部件的允许温度。由于电器产品的发热温度与环境温度有关，所以首先要确定的是最高允许环境温度。根据相关规定，我国低压电器产品使用地点的最高空气温度为+40℃，而在标准中，所规定的允许温升值是各零部件最高允许工作温度减去+40℃的值。关于低压电器各零部件的最高允许温升值，请查阅相关资料，这里就不再做称述。
      我国地形广博复杂，所以地方间海拔高度呈现差异化。电器产品的温升值随着海拔高度的增加而上升。据统计海拔每升高100米，周围空气温度平均下降0.5℃，这样就对电器产品发热有个补偿作用。海拔升高，电器产品温升提高，但周围空气温度下降，使得产品总的工作温度没有升高。而且气温的补偿作用还大于海拔升高对电器发热温升增加的影响，这就要求必须采用一种合理的修正法。“低压电器基本标准”（报批稿）中提出了低压电器零部件的极限允许温升按试验地点海拔高度不同的修正值。见下表1
 

二、电器的工作制：

      根据不同的工作状态，低压电器分为四种工作制：
      1.长期工作制与间断长期工作制
      长期工作制是指电器长期连续通电的工作制，其通电时间一般大于8小时。
间断长期工作制（也称为八小时工作制）是指电器连续通电时间不大于8小时，但在此时间内其所有零部件的温升均足以达到稳定值。
      对于具有银或银合金触头的电器而言，这两种工作制的发热没有区别，但对具有铜触头的电器来说是有区别的。铜触头受热后很容易氧化，且铜氧化膜的电阻很大，电阻增大，引起铜触头进一步发热，触头进一步氧化，因而铜触头的电器就不适宜用长期工作制。银的氧化物是良导体，所以银触头的电器能适用于长期工作制也能适用于间断长期工作制。
      长期工作制和间断长期工作制的发热试验，主要测量它的稳定温升。依据国家标准中的规定：对长期或间断长期工作制，在相隔一小时的前后两次所测得的温升之差不超过1℃即可认为发热达到稳定。
      2.短时工作制
      在某些场合，电器的工作时间很短，电器的零部件发热还没有达到稳定值就被分断，而在断电时间内，却能冷却到介质温度，这种情被称为短时工作制。根据短期工作制电器零部件发热的特点，发热试验必须从冷态开始。并通电时间要达到规定时间。
      由于短期工作制中电器发热温升低于稳定值，因此，如果仍然保持允许的温升极限不变，比之长期工作制，电器就能通过更大的电流。我们把同一电器用于短时工作所允许通过的电流与长期工作所允许通过的电流之比称为过载系数。电器的发热时间常数越大，短时工作的时间越短，则过载系数就越大。
      3.反复短时工作制（间断工作制）
      反复短时工作制是指电器一会通电，一会停电的反复循环的过程。据发热情况来看，在通电时间内电器的温度没有达到稳定值，而在不通电时间内也没有冷却到介质温度。进行反复短时工作制电器的发热试验，试验可以从热态开始，也可以从冷态开始，如果相隔一小时上包络线的温升变化小于3℃，则认为发热稳定。进行反复短时工作制电器的发热试验时，被试电器应处于闭合状态，而用辅助电器来接通和分段电流以实现反复短时工作状态。
 
      对低压电器进行发热试验是为了证明电器各个零部件在规定的工作条件下的温升不超过所规定的允许温升，以确保低压电器产品更安全，持久地运行。