Испытания ЭС на климатические воздействия

Испытания ЭС Лекция 7 Испытания ЭС на климатические воздействия Виды испытаний на климатические ВВФ • - температурные воздействия (повышенная, пониженная, перепады температур, предельные); • - воздействия повышенной и пониженной влажности; • - воздействия повышенного или пониженного давлений; • - выпадающие (дождь, снег) и конденсированные осадки (роса, иней); • - воздействия агрессивных сред окружающей среды (соляной туман); • - воздействие песка и пыли (статическое и динамическое); • - воздействие солнечного излучения; • - воздействие ветра; 2 Методология климатических испытаний • Последовательность испытаний для воспроизводимости результатов: предварительная выдержка при НУ (стабилизация их свойств), предварительное измерение параметров и внешний осмотр, установка в камеры и выдержка в условиях испытательного режима, извлечение из камер и выдержка для восстановления свойств изделий (конечная стабилизация), внешний осмотр и заключительные измерение параметров. Время выдержки в испытательном режиме отсчитывают с момента установления режима в камере. Изделия при отключенной электрической нагрузке считаются достигшими температуры окружающей среды (теплового равновесия), если температура самых массивных частей (или других частей, указанных в программе испытаний и ТУ), определяющих прогрев по всему объему, отличается от температуры окружающей среды не более чем на ±3°С. 3 Нормализованная посл-сть климатических испытаний • Для повышения информативности и эффективности климатических испытаний при освоении и производстве изделий целесообразно проводить их в такой последовательности, при которой каждое последующее испытание усиливает воздействие предыдущего, которое могло бы остаться незамеченным. • Рекомендуется так называемая нормализованная последовательность климатических испытаний, включающая испытание при повышенной температуре, кратковременное испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (первый цикл), испытания на воздействия пониженных температуры и атмосферного давления, испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (остальные циклы). При этом между любыми из указанных испытаний допускается перерыв не более 3 сут, за исключением интервала 4 между испытаниями на влагоустойчивость и на воздействие пониженной температуры, который не должен превышать 2 ч. Воздействие повышенной температуры • Существует два метода испытания на воздействие повышенной температуры: под термической и под совмещенной нагрузкой (термической и электрической). По первому методу испытывают нетепловыделяющие ЭС, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды; по второму — тепловыделяющие ЭС, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет мощности, выделяемой под действием электрической нагрузки. 6 Способы проведения испытаний тепловыделяющих ЭС • Возможны два способа проведения испытаний тепловыделяющих изделий. - При первом момент достижения заданного температурного режима изделий фиксируют контролируя температуру воздуха в камере, которую устанавливают равной верхнему значению (указанному в ТУ) температуры окружающей среды при эксплуатации. - При втором способе этот момент определяют контролируя температуру тех участков изделий, которые наиболее сильно разогреваются при работе ЭС, т. е. являются критичными для работоспособности изделий. Схема камеры тепла Воздействие пониженной температуры среды • Отрицательные температуры создают с помощью холодильной машины, которая может работать в двух режимах: умеренного (до — 20 °С) и большого (до —65 °С) холода. • Камеры тепла и холода совмещают нагревательные элементы с копрессорными контурами - испарителями хладагента под управлением автоматовзадатчиков профилей температур и 9 датчиков контроля. 10 Воздействие изменения температуры среды и термоудар • В зависимости от назначения и условий эксплуатации, а также от конструктивных особенностей ЭС испытание осуществляют по методу либо двух камер (для ЭС, которые в условиях эксплуатации подвергаются быстрому изменению температуры среды), либо одной камеры (при медленном изменении температуры среды). Для испытания устанавливают три цикла, если иное их число специально не оговорено в ТУ. Каждый цикл состоит из двух этапов-испытаний: при пониженной и повышенной температуре среды. 11 Двухкамерный метод испытаний • При испытании по методу двух камер ЭС в выключенном состоянии помещают в камеру холода, а затем в камеру тепла, температуру в которых заранее доводят до предельных значений. Изделия располагают на специальном транспортном устройстве, которое автоматически перемещает их из одной камеры в другую Для исключения выпадения росы на поверхности изделий допускается помещать их в полиэтиленовые мешки, что должно быть специально оговорено в ПИ и ТУ. Время переноса из камеры холода в камеру тепла и обратно должно быть минимальным (не более 5 мин). При этом рекомендуется, чтобы время достижения заданного температурного режима в камере после загрузки в нее изделий также не 12 превышало этого значения. Воздействие повышенной влажности • Различают два вида испытания на влагоустойчивость: длительное и ускоренное. • Длительное испытание осуществляют с целью определения способности изделий сохранять свои параметры при длительном воздействии влажности и после его окончания; • ускоренное испытание — с целью оперативного выявления грубых технологических дефектов в серийном производстве и дефектов, которые могли возникнуть в предшествующих испытаниях. • Оба вида испытаний могут быть проведены в циклическом (с конденсацией влаги) и непрерывном (без конденсации влаги) режимах. 14 Циклический режим испытания на влагу • Конкретный режим испытания устанавливают в зависимости от назначения и условий эксплуатации ЭС в соответствии с табл. 4.2. Циклический режим испытания характеризуется воздействием повышенной влажности при циклическом изменении температуры воздуха в камере. Обычно его применяют для не имеющих уплотненных кожухов изделий всех классов, которые должны сохранять работоспособность в условиях росы. 16 Проведение испытаний на повышенную влажность • Влажный воздух в замкнутом пространстве можно получить либо испарением с открытой поверхности воды или водяных растворов различных химических соединений, либо циркуляцией воздуха через увлажнительное устройство. Первый способ применяют в том случае, если влажность воздуха постоянна в течение продолжительного времени. Второй способ увлажнения имеет в настоящее время более широкое распространение, так как позволяет создавать переменные температуру и влажность воздуха в период испытания. Камера для увлажнения воздуха может обогреваться либо в результате циркуляции нагретого воздуха или воды в системе циркуляции, окружающей камеру, либо 17 электрическим нагревателем, расположенным Воздействие пониженной влажности • Для осушения воздуха используются: 1) охлаждение с конденсацией и вымораживанием влаги; 2) водные растворы некоторых солей; 3) твердые поглотители. 18 Воздействие пониженного и повышенного атмосферного давления • Для снижения нормального атмосферного давления ро в камере до заданного значения р требуется время • где VPa6 — рабочий объем вакуумной камеры; Q — скорость снижения давления в камере или производительность вакуумного насоса. • При испытании на пониженное давление из камеры откачивают воздух вакуумным насосом. При испытании на повышенное давление в камеру нагнетают сжатый воздух из баллона. Камеру подключают к магистрали или баллону со сжатым воздухом через газовый редуктор, установленный на предельное значение давления для данной камеры. 19 20 Воздействие солнечного излучения • Испытание осуществляют с помощью одного из двух методов — при непрерывном или циклическом воздействии излучения. Первый метод применяют для определения степени фотохимического воздействия облучения на ЭС или отдельные их части, не защищенные от непосредственного облучения. Второй — в случае, когда наряду с фотохимическим воздействием необходимо определить также степень воздействия на ЭС тепловых напряжений, возникающих в изделиях или отдельных их частях в процессе облучения. При обоих методах испытания ЭС, не подвергнутые ранее другим видам воздействия, размещают в испытательной камере так, чтобы наиболее уязвимые (изготовленные из органических материалов или имеющие органические покрытия) части испытываемых изделий находились под 22 непосредственным воздействием излучения. Расстояние 23 Камера солнечной радиации • Камера солнечной радиации, в которой реализуют испытание, включает следующие основные элементы: источники света — излучатели 10, содержащие лампы ультрафиолетового и инфракрасного спектров и имитирующие солнечное излучение; электронагреватели 2, обеспечивающие тепловой режим. В качестве источников света применяют ртутно-кварцевые лампы с вольфрамовой нитью накала, лампы ультрафиолетового излучения или газоразрядные ртутные лампы. Источники света должны обладать плотностью потока излучения около 1,5 кВт/м2. 24 25 Воздействие песка и пыли • Испытание на статическое воздействие пыли проводят с целью проверки способности изделий сохранять параметры в среде с повышенной концентрацией пыли. Для этого ЭС (при электрической нагрузке) подвергают воздействию пыли, находящейся во взвешенном состоянии в воздухе камеры. Затем пыли дают осесть при отсутствии циркуляции воздуха в камере. • Испытание на пыленепроницаемость служит для проверки возможности проникновения пыли через корпуса и кожухи ЭС внутрь изделий, находящихся в среде с повышенной концентрацией пыли. При испытании в пыль добавляют флуоресцирующий порошок. Чтобы выявить, попала ли пыль внутрь изделий, после испытания их переносят в затемненное помещение, вскрывают и подвергают ультрафиолетовому облучению. 26 Упрощенные схемы стендов для воздействий песка и пыли Воздействие агрессивных сред • Агрессивной средой называют среду (газ), обладающую кислотным, основным или окислительным действием и вызывающую ухудшение параметров материалов и/или изделий либо их разрушение. • Испытание на воздействие агрессивной среды проводят с целью определения коррозионной стойкости изделий в атмосфере, в состав которой входят водные растворы солей. Поэтому такое испытание часто называют испытанием на воздействие соляного тумана. 29 Камера соляного тумана • В камере соляного тумана изделия располагают так, чтобы в процессе испытания на них не попадали брызги раствора соли из пульверизатора или аэрозольного аппарата, а также капли с потолка, стен и системы подвесов. Температуру в камере устанавливают (27±2) °С. Соляной туман создается распылением раствора соли, который приготовляют растворяя хлористый натрий в дистиллированной воде (33±3) г/л. Распыление раствора производят с помощью пульверизатора или центрифуги аэрозольного аппарата 15 мин каждый час испытания. Общее время испытания составляет 2,7 или 10 сут в зависимости от степени жесткости и оговаривается в ТУ. Время испытания отсчитывают с момента выхода камеры на испытательный режим. По окончании испытания изделия промывают в дистиллированной роде (если это предусмотрено стандартами), после чего просушивают 30 и В качестве одного из способов получения тумана можно использовать распыление раствора солей сжатым воздухом через центробежные форсунки (рис. 2.115). До эксперимента соли взвешиваются и растворяются в дистиллированной воде. Растворы обычно хранятся в резервуаре из органического стекла. 1) 90% всех капель имеют размер 0,001 — 0,007 мм; 2) в 1 см3 содержится 3 10 капель; 31 3) водность тумана составляет 2 — 3 г/м3. Камера дождя • В камере дождя (рис. 2.114) для получения капель требуемого размера используется набор полых игл 2. Частота падения капель 3 обеспечивается за счет воздействия звукового генератора 5 на поверхность воды 1. • В процессе испытания задается программа изменения статического давления и температуры окружающей среды, а также время начала и конца воздействия атмосферных осадков. При воздействии атмосферных осадков дождевальная панель устанавливается над испытуемым элементом, и в нее через коллектор 4 подается вода. Звуковым генератором задают необходимую частоту 32 падения капель.