GB T 2424.1-2005 电工电子产品环境试验 高温低温试验导则.pdf
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1、ICS 19.040 K 04 11: f是2-. . -、王工目1m GB/T 2424.1 2005/IEC 60068-3-1: 1974 代替GBjT2424.1-1989 rE 1m Environmental testing for electric and electronic products一Guidance for high temperature and low temperature tests (IEC 60068-3-1: 1974 , Basic environmental testing procedures Part 3: Background informa
2、tion Section 1: Cold and dry heat tests and IEC 60068-3-1A: 1978 , First supplement to publication 60068-3-1, IDT) 2005-03-03发布中华人民共和中国国家检验检痊总局理委员会2005-08-01实施发布厂GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 目次前言. . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 2 3 4 引言. .,. . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . .,. . 不同试验规程的依据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . . . .,. . . . .,. . . . . . . . . . . . ., . . . . . ., . 试验箱测量. .,. . . . . . . 对IEC60068-3-1,1974(基本环境试验规程第3部分2背景材料第1节g寒冷和干热试验的第一次补充文件. . 附录A(资料性附录)元强迫空气循环试验时试验箱大小对试验样品表面温度的影响附录B(资料性附录气流对试验箱条件和试验样品表面温度的影响. . ., . 附录C(资料性附录)样
4、品辐射系数对温度升高的影响. . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . 附录D(资料性附录)组件线端尺寸和材料对其表面温度的影响. . . . .,. . ., . . . . . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . 附录E(资料性附录)热传输计算及列线图附录F(资料性附录)普通材料的热导率附录G(资料性附录)温度的测量. . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . 附录H(资料性附录)风速的测量附;jJ(资料性附录)辐射系数的测量. . . .
5、 . . .,. . . ., . . . . 同1,是J(资料性附录)低温和高混试验方法分类总方框图. . . . . . . . . . . . 皿l 2 4 5 6 8 10 14 15 16 22 23 25 26 33 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 言本部分是GB/T2424(电工电子产品环境试验系列标准之一,下面列出这些国家标准的预计结构以及对应的国际标准。GB/T 2424由以下环境试验导则组成zGB/T 2424. 1-2005 电工电子产品基本环境试验规程高温低温试验导则(IEC60068-3-1: 前1974. IDT) 湿热试
6、验导则(eqvIEC 60068-2-28: 电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424.2一19931990) 大气腐蚀加速试验的通用导则电工电子产品基本环境试验规程接触点和连接件的二氧化硫试验导则电工电子产品基本环境试验规程接触点和连接件的硫化氢试验导则电工电子产品环境试验第2部分2试验方法温度变化试验导则电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424. 10-1993 (eqv IEC 60355: 1971) GB/T 2424. 11-1982 GB/T 2424.12-1982 GB/T 2424. 13-2002 (IEC 60068-2-33: 1971 , IDT) 太阳
7、辐射试验导则第2部分.试验方法电工电子产品环境试验GB/T 2424. 14一1995Ci dt IEC 60068-2-9 :1 975) 温度/低气压综合试验导则(eqvIEC 电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424. 15-1992 电工电子产品环境试验锡焊试验导则电工电子产品基本环境试验规程模拟贮存影响的环境试验导则60068-3-2: 1976) GB!T 2424. 17-1995 GB/T 2424. 19-2005 (IEC 60068-2-48 :1 982. IDT) GB/T 2424.20-1985 GB/T 2424. 21-1985 GB/T 2424. 2
8、2 .,.1986 验导则(eqvIEC 60068-2-53: 1984) GB/T 2424.23-1990 电工电子产品基本环境试验规程水试验导则GB/T 2424.24-1995 电工电子产品环境试验温度(低温、高温)/低气压/振动(正弦)综合试验倾斜和摇摆试验导则润湿称最法可焊性试验导则温度(低温、高温)和振动(正弦)综合试电工电子产品基本环境试验规程电工电子产品基本环境试验规程电工电子产品基本环境试验规程地震试验方法第3部分2试验导则电工电子产品环境试验导则GB/T 2424. 25-2000 自本(idt IEC 60068-3-3:1991) 本部分为GB/T2424的第1部分
9、,本部分等同采用IEC60068-3-1: 1974(基本环境试验规程第3部分背景材料第1节z寒冷和干热试验以英文版)及其第一次补充文件IEC60068-3-1A: 1978(英文版)。本部分代替GB/T2424. 1-1989(电工电子产品基本环境试验规程部分实施之日起,GB/T2424. 1-1989废止。本部分与GB/T2424. 1-1989相比,主要有以下差异一一一致性程度不同0989年版本为等效采用,本版为等司采用); 一一本标准改为本部分;一一1984年版的1.1不再单独列出,其内容改为本部分的附录J; 高温低温试验导则。田GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-
10、3-1: 1974 删去1989年版1.71.9内容;第二章中条款编号均下调一级,如2.1改为2.1.1.2.4改为2.1.4等;一-3.1内容不变,但取消1989年版中3.1. 1和3.1. 2的条款编号;1989年版的3.3和3.4在本部分中为3.2.3和3.2.幻一一增加了相应IEC标准第一次补充文件的内容;一一附录B较1989年版中增加图B.3, 附录C较1989年版中内容减少,只保留原图C.1.所减少的传热计算及列线图等内容改为本部分的附录E,一一附录D较1989年版中内容减少,只保留原图D.1,所减少的普通材料的热导率及元件线端内容改为本部分的附录F,附录E改为传热计算及列线图;
11、附录F改为普通材料的热导率及元件线端气附录G代替1989年版中附录E,附录H代替1989年版中附录F;附录I代替1989年版中附录G,并将名称改为辐射系数的测量。增加附录J。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录I、附件J均为资料性附录。H 本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国电工电子产品环境技术标准化委员会归口。本部分由广州电器科学研究院负责起草。本部分主要起草人2祁黎、谢建华。本部分于1989年首次发布,本次修订为第1次修订。GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 引言电工电子产品环境试温低温试验导则产品及部件
12、的性能一般受其内部温度的影响与制约,而内部温度则决定于其自身所产生的热量和周围的环境条件。不论何时,当产品及其周围环境形成的系统中存在温度梯度时,贝其间就存在热传输过程。本部分包括低温和高温试验,带温度突变试验和温度渐变试验,散热试验样品和非散热试验样品(后者有无人工冷却均可适用)。试验设备(箱或室)可用有强迫空气循环的和元强迫空气循环的。总规程图见附录J。1. 1 基准环境条件产品将来工作的实际环境条件往往是不能准确地预知,也不能准确地规定的。所以,在设计、制造或试验时一般不可能用实际环境条件作为依据。因此,有必要考虑下列诸因素并规定一些常用的基准环境条件。1. 2 非散热的产品若环境温度均
13、匀不变、产品内又不产生热时,则热流方向是2环境温度较高时,热由周围空气传入该产品;反之,若产品温度较高,则热由产品传入周围空气。这种热传输过程将不断进行,直到产品所有各部分的温度均达到周围空气温度时止。此后,除非环境温度有所改变,热的传输过程将停止。这种情况下,确定基准环境温度是简单的,唯一的条件是它应当均匀分布而且恒定。但当产品达不到周围空气温度时,基准环境温度的确定就较为复杂,这时应考虑采用1.3的结论。1. 3 散热的产品如产品内有热产生,但没有热传输到周围空气中,则产品温度将不断上升。实际上,产品所产生的热是不断向周围环境空气发散的,最后,产品所产生的热与耗散在周围冷却空气中的热相平衡
14、,使产品温度达到稳定。只有当环境温度上升(或下降)时,产品内部的温度才会随着进步的上升(或下降).直至达到新的平衡为止。对于这种情形,基准环境温度应这样来确定,使能得到简单而又重现得好的热传输条件.由于热传输是由对流、辐射和传导三种不同方式来进行的,所以必须对每一种方式分别而又同时获得明确的规定条件。若是多个试验样品在同一试验箱进行高温试验时,就应保证所有试验样品都处在同一环境温度下,并具有相同的安装条件。但在进行低温试验时,则没有必要区分单个试验样品和多个试验样品时的情况。1. 4 环境温度通常产品使用者要求了解产品工作时所允许的环境温度的最大值和最小值,而且为了试验目的,对此也应作出规定。
15、由于热传输是和温度梯度相关联的,故产品周围介质的温度必然时刻在变化,这给确定环境温度带来一定困难。因此对环境温度应专门予以定义。1. 5 表面温度对产品性能起主要影响的是其本身的温度。所以参照试验样品表面上甚至其内部一些关键点的温度来进行监控和调节试验设备是适宜的。1 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 2 不同试验规程的依据2. 1 传热原理2. 1. 1 热对流2. 1. 1. 1 在试验箱内进行试验时,对流散热在散热试验样品热交换中占有极重要的部分。热从试验样品表面传递到周围空气中去的传热系数,受周围空气速度的影响。空气速度愈高,则热交换的效率也愈
16、高。因此,在环境温度相同时,空气速度愈高,试验样品表面温度就愈低。图B.1和图B.2显示出这个结果。气流除影响任一位置上试验样品的表面温度外,还影响试验样品表面上的温度分布。图B.3显示出这个结果。2. 1. 1. 2 附录B明显表明,对不同的气流速度和气流方向来说,在试验样品表面温度及温度分布之间不存在任何简单关系。同样明显的是,如果要使试验符合实际条件,试验时就要对试验箱规定某一特定的气流速度和气流方向,这将涉及到试验箱设计方面的许多问题。为了便于把试验结果与实际的环境条件比较,有必要规定一个清晰的、能重现的试验条件,这就导致自由空气条件的使用。2. 1. 1. 3 .自由空气条件使用无限
17、空间内的空气条件。此时,在该空间内空气运动仅受散热试验样品本身的影响,由试验样品辐射的能量在该空间内吸收。因此,试图在试验箱中重现自由空气条件的试验是不切实际的(见第3章)。附录A说明,采用自由空气条件,通常并不导致使用价格高昂或者不切实际的大型试验室。既然自由空气条件有某些技术上的优点,而且比规定的强迫空气条件易于做到,所以用作散热试验样品进行低温和高温试验时的优选方法。根据本部分第3章给出的理由,在有些情况下,采用元强迫空气循环方法进行试验可能产生一些困难。因而,在允许采用低速空气进行强迫空气循环的场合给出了两种供选用的方法z第一种方法,适用于试验箱的尺寸大得足以满足附录A的要求,但试验箱
18、的升温或降温需要采用强迫空气循环的场合。第二种方法,适用于试验箱太小、不能满足附录A的要求,或由于别的原因,不能使用第种方法的场合。2. 1. 2 热辐射2. 1. 2.1 附录C显示出当讨论试验散热试验样品用的试验箱条件时,不能忽视辐射传热,在试验样品和试验箱箱壁是热黑的情况下(辐射系数约为口,从试验样品到试验箱壁的传热,约有一半是以热辐射方式传递的。如果散热试验样品在箱壁为热白的或箱壁为热黑的试验箱内经受某温度试验时,试验样品的表面温度将会显著地不同,所以,若想得到可重现的试验结果,有关规范宜对试验箱箱壁的辐射系数和温度应加以限定。2. 1. 2. 2 在试验样品和箱壁之间,若有其他试验样
19、品、加热或冷却组件、安装架等遮挡时,贝u试验样品和箱壁之间的热辐射将受到影响。试验箱壁的热颜色和温度将不符合要求,试验样品上某特定点所能看到箱壁部分的百分数确定该点的视角因数。试验样品每一点的视角因数都不宜受某些不符合对箱壁热颜色和温度要求的装置所干扰。2. 1. 2.3 理想自由空气条件下,试验样品向周围空气传输出来的热完全为周围空气所吸收,这是由于自由对流和辐射交换的热完全被吸收而出现的。通常大多数装置(包括设备和组件)是在十分近似热黑而不是热白的环境中运行的。将试验箱内壁做成近似于热黑的要比做成为热白的容易些。因为大多数涂料和(未抛光)的材料是更接近热黑的而不是热白的(见附录l)。同时,
20、由于材料随时间的老化效应,要长时间地保持箱(室壁为热白的将特别困难。一- GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 如果箱壁温度变化是在所规定试验温度(按开尔文温度计算)的3%之内,且箱壁的辐射系数是在0.7 j;Jj 1之间变化,贝U试验样品表面温度的变化通常小于3Ko因为辐射换热是与试验样品表面温度四次方和箱壁温度四次方之差成正比,低温时的辐射传热与高温时比较不那么显著,故在低温试验时对箱壁颜色和温度的要求也就并不怎么严格。2. 1. 2.4 通过热辐射进行的热交换主要取决于试验箱壁的温度,这种依赖关系就是为什么当试验样品表面温度和周围空气温度之间的差值很
21、大时,不按照附录E对试验样品温度进行修正就不能用强迫空气循环来进行试验的主要原因。2. 1. 3 热传导2. 1. 3. 1 热传导的散热取决于安装连接架及其他连接件的热特性。2. 1. 3. 2 有许多散热设备和组件,规定安装在吸热的或其他导热良好的装置上。因而,有一定数量的热会通过热传导有效地散发出去。故有关标准应对安装架的热特性作出规定,而且在进行试验时最好再现安装架的这些热特性。2. 1. 3. 3 如果设备或组件采用不止一种具有不同导热值的方法安装,则在试验时应考虑最坏情况。应用情况不同,产生的最坏情况也不相间,如ga)散热试验样品的高温试验。因试验时热的传输方向是由试验样品到安装架
22、,所以,安装架的热传输量最小时,即安装架的导热系数最小(绝热)时的传输方向是最坏情况。b)非散热试验样品的高温试验。只要试验样品尚未达到热稳定,热就由箱壁经安装架传到试验样品。那么,最坏情况是安装架的导热率大的场合,为了避免安装支架的加热时间太长,从而延滞由箱壁到试验样品的热传输,安装架的热容量宜小。c)散热试验样品和非散热试验样品的低温试验。由于试验时热是由试验样品经安装架传输到箱壁的,因而最坏情况试验样品温度最低)是在热传输效率最高时,即在安装架的导热系数高时。2. 1. 4 强迫空气循环2. 1. 4.1 试验箱的容积大得能完全满足附录A的要求,但试验箱的升温和降温可能需要采用强迫空气循
23、环。这种情况下,试验样品应先放在具有室温的试验箱内,进行检查,使试验样品表面上诸代表点温度不会过分受到箱内强迫空气循环的影响。如果试验样品上任一点的表面温度,不因试验箱内有强迫空气循环降低50C以上,像在无强迫空气循环试验箱内进行的试验一样,则强迫空气循环的冷却效应就可以认为相当小,可忽略不计。2. 1. 4.2 如果试验箱太小,不能满足附录A的试验要求,或按本部分2.1. 4. 1测得之表面温度差超过50C时.IJlU宜在试验箱外进行探索性试验z先将试验样品置于放置该试验箱的试验室内,施加有关标准为试验温度所规定的负载条件,测量试验样品表面上若干有代表性的点的温度,以给出计算规定试验条件下表
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