NB∕T 10291-2019 加热空气用日用管状电热元件等效加速寿命试验方法(能源).pdf

ICS 29.120.01 K 10 NB 中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准 NB/T 102912019 加热空气用日用管状电热元件 等效加速寿命试验方法 Test method of equivalent accelerated aging of daily-use metallic tube electric heating elements for air-heating 2019 - 11 - 04 发布 2020 - 05- 01 实施 国家能源局 发 布 NB/T102912019 1 目 次 前言 . 2 引言 . 3 1 范围 . 4 2 规范性引用文件 . 4 3 术语和定义 . 4 4 试验设计 . 5 5 资料 . 6 6 试验装置和环境要求 . 6 7 试验要求 . 7 8 试验方法及判定 . 8 附录 A（资料性附录） 元件常用材料的极限工作温度 . 10 参考文献 . 11 表 1 制造商提供的资料 . 6 表 2 不同额定表面负荷所对应的加载功率 . 8 表 3 工作温度下电气强度试验电压 . 9 表 A.1 元件常用材料的极限工作温度 . 10 NB/T102912019 2 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国电器附件标准化技术委员会（SAC/TC 67）归口。 本标准负责起草单位：东莞市智恒家用电器科技有限公司、威凯检测技术有限公司、巢湖九康电器有限公司、 镇江东方电热科技股份有限公司、 深圳吉阳智能科技有限公司、 江苏大唐电器制造有限公司、厦门市朗星船舶照明有限公司、西安远征自动化控制有限公司。 本标准参与起草单位：安徽星辉工业科技有限公司、安徽卓越电力设备有限公司、巢湖市银环航标有限公司、安徽安泽电工有限公司、中国电器科学研究院股份有限公司、厦门市朗星节能照明股份有限公司、义乌日清家居用品有限公司、西安云拓电器有限公司、徐州如心智能科技有限公司、西安凯益金电子科技有限公司、上海阳亚太阳能有限公司。 本标准主要起草人：卢民国、庄伟玮、陈友勇、谭伟、蔡军、阳如坤、唐伟、白鹭明、南征、祝善晖、赵剑平、徐玉军、程乃亮、孔睿迅、钱峰、陈子鹏、张威、郑海峰、倪瓒、刘锦华、李俊。 NB/T102912019 3 引 言 按照设计工况进行加热空气用日用管状电热元件（以下简称“元件”）的常规寿命测试的时间和测试成本较高，不利于产品的开发和销售。为了提高社会生产效率，节约社会资源，制定本标准。 NB/T102912019 4 加热空气用日用管状电热元件 等效加速寿命试验方法 1 范围 本标准规定了加热空气用日用管状电热元件（以下简称“元件”）等效加速寿命试验方法。 本标准适用于安装在日用电器中、额定电压不超过480 V、单管额定功率不超过6 000 W的用于加热空气的日用管状电热元件的加速寿命试验。本标准适用的元件直接和/或通过翅片与空气接触；在正常工作时，以静止或流动空气或其他气体等为介质。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 4706.12005 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求 JB/T 40882012 日用管状电热元件 3 术语和定义 JB/T 40882012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 加速寿命试验 accelerated aging test 在保持产品原有失效机理、故障模式和不增加新的失效因素的前提下，提高试验应力，强化试验条件， 使受试样本加速失效， 以便在较短的时间内对产品在正常工作条件下的可靠性或寿命特征做出预测和评估的一种试验方法。 3.2 日用管状电热元件 daily-use metallic tube electric heating elements 以金属管为外壳、 合金电热丝作发热体， 在两者间充以密实的氧化镁粉或类似绝缘物作为绝缘介质，并通过引出棒接至电源的一种用于加热的元件。 3.3 设计工况 predefined working condition 由制造商规定的，产品设计的额定使用条件和要求。 3.4 失效机理 failure mechanism 引起失效的物理、化学变化等内在原因。 3.5 故障模式 failure mode 产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的表现形式。 3.6 NB/T102912019 5 失效因素 failure factor 导致失效的外在原因或条件。 3.7 试验应力 testing stress 试验时针对元件直接产生作用的输入因素。 3.8 试验工况 working condition for testing 相应试验条款中规定的，元件试验时的测试条件和要求。 3.9 损坏 damage 元件破损或某些电气指标失去效能。 注：在本标准中，元件有下列情况之一时，即被认为损坏： 元件的工作温度下的泄漏电流不能满足本标准 8.3 的要求； 元件能承受的工作温度下的电气强度不能满足本标准 8.4 的要求； 元件工作时外壳产生火焰、熔融物或其他不可能修复的损坏。 3.10 正常使用 normal use 对元件或所连用的设备按设计的用途和制造商预定的方法来使用。 3.11 正常工作 normal working condition 当元件与电源连接时，其按正常使用（条件）进行工作的状态。 3.12 发热表面 heating surface 元件发热长度上所对应的金属管表面。 3.13 表面负荷 surface load 发热表面上单位面积的功率，计算公式为： 表面负荷=该元件功率值/该元件发热表面面积 注：表面负荷常用单位为瓦特每平方厘米（W/cm2）。 3.14 额定表面负荷 rated surface load 元件在额定功率条件下的表面负荷。 4 试验设计 4.1 元件失效分析 元件存在着不同程度的表面粗糙、加工硬化、残余应力、裂纹、电热丝或绝缘介质分布不合理等缺陷。在寿命试验中，元件的材质经历不断的氧化和脱落等失效机理，使这些缺陷加剧，元件性能逐渐衰退。电热丝和绝缘介质在试验的高温环境及电气冲击中劣变、老化、熔断和电绝缘性下降，是元件重要的故障模式。 4.2 加速寿命试验设计原理 NB/T102912019 6 加速寿命试验通过提高试验应力、强化试验条件，放大失效因素，迅速暴露元件的缺陷，在较短的时间内，预测出元件能否达到设计的寿命要求。 5 资料 5.1 需要制造商提供的资料 元件制造商应提供足够的资料以保证能够进行本标准有关的试验，以确定元件符合本标准要求。 元件进行本标准测试所需的资料如表1的规定。 应通过文件形式提供这些资料给检测机构。 表1 制造商提供的资料 序号 资料 要求 1 制造商和生产厂名称和地址 以营业执照上名称和地址为准 2 唯一型号标志 该型号标志应能体现电气、机械特性、尺寸和功能上的唯一性 3 额定电压或额定电压范围 除非在资料中另有规定，本标准中对描述为额定电压范围的元件，默认额定电压范围上限为最不利的电压 4 电源性质 一般为直流或交流，或交直流两用 5 频率 提供具体数值或范围；当电源性质为交流时适用 6 额定功率或额定功率范围 资料应体现额定功率与本表序号 3、4、5 项资料的对应 7 额定表面负荷 当进行本标准 7.3 覆盖测试时，应提供所有元件的额定表面负荷值 8 工作温度 当元件正常工作时，元件表面的最高温度值 9 设计用于加热气体的流速 资料应表明用于静止空气，自然对流或强制对流速率范围 10 设计抗腐蚀能力 资料应说明元件正常使用的场合 11 部件材质 资料应包含但不限于外管材料，加热介质，电热丝和绝缘介质的信息 12 元件设计图纸 资料应包含元件的详细尺寸信息 5.2 主要技术参数及单位 元件涉及的主要技术参数及单位： a) 电源电压，单位为伏特（V）； b) 电源频率，单位为赫兹（Hz）； c) 额定电压，单位为伏特（V）； d) 额定功率，单位为千瓦（kW）； e) 工作温度，单位为摄氏度（）； f) 外形尺寸，单位为毫米（mm）； g) 表面积，单位为平方厘米（cm2）； h) 时间，单位为小时（h）； i) 加热介质。 6 试验装置和环境要求 NB/T102912019 7 6.1 试验装置 6.1.1 调压稳压电源 输出电压应无级可调，输出电压波动值不应超过0.5，电源电压偏差不超过3。 6.1.2 通断电控制装置 可分别调整预置通电时间与断电时间，通电、断电可自动循环控制并可预置循环次数，时间精度不低于0.1 s。 6.1.3 工况模拟装置 元件装在电器内或在模拟条件下进行。试验工况应按照第7章中规定的试验工况进行模拟，在试验工况下进行试验。 6.1.4 测量装置 在所有试验中，测量仪器或测量装置都不应明显地影响测量值。 a) 电气强度检测仪、泄漏电流检测仪等电工测量仪表，其精度等级不低于 0.5 级； b) 测量温度的仪表，其允许误差在1； c) 测量湿度的仪表，其允许误差为被测相对湿度的6 RH 以内。 6.2 试验环境 试验环境的温、湿度应符合技术文件规定的试验产品相应的使用环境技术要求。如无文件规定时，室温应保持在（205） ，周围空气相对湿度不大于85（温度为25 时），大气环境处于海拔2 000 m以下。 试验场所内应无易燃、易爆物品与气体。 试验人员应作适当的安全防护， 并应采用适当的装置对元件进行固定和防护， 以避免测试过程中因高温或电气保护不足，对人身产生伤害或对周围环境产生破坏。 应无人员经常在试验场所内活动。 7 试验要求 7.1 通用要求 所需样品的总数为6件，分为2组，每组3件，并以“组别-序号”为格式从1-1，1-2，1-3，2-1到2-3编码标记。 7.2 试验步骤 7.2.1 第 1 组样品进行 8.2 超载快速通断试验。 7.2.2 试样应符合上述试验要求。 7.2.3 若出现样品不合格， 则从第 2 组样品中依次选取与不合格相同数量的样品重新进行相应的试验，若试验通过，则判定此项合格，否则继续选取第 2 组剩余样品进行该项试验。直至第 2 组样品全部测试完还有不合格情况，则判定为不合格。 7.2.4 额定表面负荷大于 10 W/cm2的元件，不适用于本分类试验要求。测试方案由测试机构和制造商协商。 NB/T102912019 8 7.2.5 满足 8.2 超载快速通断试验 3 000 个周期，则认为产品在正常工作条件下的寿命满足本标准的要求。 7.3 允许覆盖测试的情况 7.3.1 具有相同外管材料、加热介质、电热丝和绝缘介质，且结构形式一致，但不同表面负荷的同一批次元件允许合并试验。 7.3.2 该批次元件依表面负荷值从大到小排列，最大表面负荷值 80100的元件作为同一单元，余下的元件依此继续划分。允许仅对每单元中最大表面负荷的元件进行试验。当该试验合格时，该单元内规格的元件，亦可认可为合格。 8 试验方法及判定 8.1 一般要求 8.1.1 带有电流保护或一次性温度保护装置的元件，应将保护装置移除或短接。 8.1.2 除非另有规定，规定多个额定电压或一个（多个）额定电压范围的元件，应用所规定的范围内的最不利的电压进行试验。 8.2 超载快速通断试验 8.2.1 将元件置于最严酷的产品设计工况中，根据元件不同的额定表面负荷，按照表 2 加载不同额定功率倍率的试验功率，以通电 0.4 s，断电 0.8 s 为 1 个循环周期，连续进行通断测试。测试中元件不采取除设计要求外的冷却措施。 8.2.2 必要时，应通过安装温控器或温度控制系统限制元件各部分均不超过附录 A 所规定的极限工作温度。一旦有部件达到极限工作温度应立即暂停试验，等待元件自然冷却到室温，再继续试验。 8.2.3 试验的合格，通过以下两条判定： a) 试验期间不能出现熔融、喷火及释放有害气体等影响安全的现象； b) 试验后的样品不应损坏。 表2 不同额定表面负荷所对应的加载功率 元件额定表面负荷 W/cm2 超载快速通断测试中加载功率 5 5 倍额定功率 5，7 4 倍额定功率 7，10 3 倍额定功率 10 不适用于本试验 8.3 工作温度下的泄漏电流测量 经过本标准要求的相关的试验后， 元件在正常工作状态下工作， 试验电压应调整到使输入功率等于最大额定输入功率的1.15倍，待达到稳定状态后，测量泄漏电流，测量方法见GB 4706.12005中13.2。 泄漏电流值不应超过3.5 mA。 注：试验前允许排净元件内的潮气。 NB/T102912019 9 8.4 工作温度下的电气强度试验 试验在8.3的试验后立即按GB 4706.12005中13.3的规定进行，在5 s内进行。元件应经受历时1 min、频率为50 Hz或60 Hz的基本正弦波的电压，试验电压根据表3确定，电气强度试验设备的整定电流为5 mA。 元件的绝缘应能承受相应的电气强度试验，在试验期间不应出现击穿。 注：可忽略不造成电压下降的辉光放电。 表3 工作温度下电气强度试验电压 额定电压（Ura） 工作温度下试验电压 安全特低电压 SELV - 250 750 250 0.9Ur+600 a 本表中 Ur 指额定电压值 NB/T102912019 10 A A 附 录 A （资料性附录） 元件常用材料的极限工作温度 元件常用材料的极限工作温度见表A.1。 表A.1 元件常用材料的极限工作温度 材料 最高温度 一、金属材料 1、红铜（纯铜） 177 2、铝 260 3、黄铜（铜锌合金） 399 4、冷轧钢 399 5、镍银 538 6、不锈钢 1) a) 302，303，304，316，321，347 型 760 b) 309s 型 816 c) 310 型 871 d) 403，405，410，416，501 型 649 e) 430 型 704 f) 442 型 760 g) 446 型 816 7、镍合金 2） a) 400 型合金 482 b) 600 型合金 982 c) 800 型合金 927 d) 825 型合金 593 e) 840 型合金 527 8、铸铁 649 1) 型号为美国钢铁协会（AISI）类型名称。 2) 型号为美国机械工程师协会（ASME）类型名称。 NB/T102912019 11 参 考 文 献 1 GB/T 2689.11981 恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则 _