船用电机湿热试验电性能和绝缘等级变化的分析

庄少红

（中国电器科学研究院有限公司，广州 510300）

船用电机湿热试验电性能和绝缘等级变化的分析

庄少红

（中国电器科学研究院有限公司，广州 510300）

湿热试验的主要目的是考核材料、器材、产品、装备等等在湿热条件下使用、储存的适应性，通过对产品的可靠性做充分的分析、验证以及评估，对产品的质量等级的鉴定，具有非常重要的意义。

循环湿热试验；电机；电性能；绝缘等级；适应性；可靠性

前言

根据世界各国统计的气象所观测的资料表明：自由空气条件的情况下，如果气温高于30 ℃，加上相对湿度超过95 % 以上的湿热下，几乎不会出现或者保持很长时间的装备，鉴于以上的环境条件，装备的环境适应性，都受到不同程度的影响，可见潮湿的环境对产品影响是不可忽视的，同时也是值得关注和重视的，下面举案例进行分析探讨。

1 试验方法及试验参数要求

根据中国船级社指导性文件GD 22-2015电气电子产品型式认可试验指南和IEC 60068-2-30: 2005环境试验 第2-30部分试验：试验Db：循环湿热试验（12 h+12 h循环）

1.1 电机的试验条件

1）试验温度：55±2 ℃

2）相对湿度：90～95 %

3）持续时间：144 h， 6周期（每周期24 h，见图1）

图1 交变湿热试验循环曲

1.2 电性能及绝缘等级变化分析

1.2.1 绝缘等级变化

试验前，电机绝缘电阻验证，按GD 22-2015指南规定，绝缘电阻见表1规定。

根据表1要求，试验前初始绝缘电阻，绕组对机壳> 500 MΩ

试验过程，将对每个周期的绝缘电阻变化进行验证，以三个船用电机为案例，见表2和图2。

根据相关标准的要求， 同时也考虑到电机产品技术标准规定产品在湿热试验后必须进行电气性能检测，验证是在低温阶段，对于评定电机耐潮湿质量而言这个阶段的条件是考核至关重要的技术要求。

根据以下数字验证以及图表可见，在进行湿热环境试验中，电机试样的绝缘电阻会随着受潮周期数的增加，从而以一定变化的规律将逐渐下降，同时也因为温、湿度以及其作用周期的不同，引起电机吸湿情况有所不同，也导致绝缘电阻值下降程度有一定的差异，从而导致绝缘等级发生明显变化。

1.3 绝缘性能变化

按照标准 GBT 12665-2008 规定，电机整机或零部件（仅对大型电机）交变湿热试验条件进行试验后应满足下面要求：

1）电机绕组对机壳和绕组间的绝缘电阻值应不低于下面数值的要求，对额定电压220 V及以上的电机按（1）确定：

式中：

R—电机绕组的绝缘电阻， MΩ

U—电机绕组的额定电压，V

P—电机容量，kW。

对额定电压220 V以下，36 V及以上的电机，规定值为0.22 MΩ

对额定电压36 V以下电机为0.1 MΩ；

当电机有多个绕组时，则分别测量和计算。

2）电机绕组对机壳及绕组相互之间的绝缘耐电压应能承受相应产品的85 % 的标准试验电压，历时1 min ，而绝缘不应击穿。

1.4 耐电压评估（如表3）

表1 绝缘电阻

表2 3个样品在每个试验周期的绝缘电阻的实测值

图2 曲线图表

表3 3个样品耐电压试验的考核及评估结果

2 分析探讨湿热试验影响产品机理以及失效模式有以下几方面

2.1 物理性能的变化分析

湿热试验主要是吸附、吸收的效应作用，直接影响到材料的体积膨胀， 同时也影响材料的密封性能降低或者造成破坏，产品表面的涂敷层遭受剥落，产品的标志模糊。

一方面，隔热材料的特性发生变化：如弹性，塑料等；另一方面，其润滑性能和吸湿性能降低，游离水和凝露会导致化学器件的表面模糊不清，以及热传递变差；光学元件以及图像传输质量降低。例如，南方的潮湿天气，打开电视机，电脑，都会出现这种现象。

2.2 表面化学性能影响分析

由于水分的吸收和渗透作用，加速产品表面的化学反应，因此金属产生氧化或电化学腐蚀，表面上的无机图层，有机图层的化学、电化学会被破坏，外来附着物与表面潮气相互作用产生腐蚀（见图3），导致摩擦系数的变化引起黏合或者黏附。因此，只要湿度条件或者是形成凝露，就有产生不同程度的化学或电化学腐蚀。

2.3 电性能的变化分析

由于凝露和渗透作用，产品表面电阻率从而下降，特别是绝缘材料的表面绝缘电阻下降，发生漏电等现象，其次，电气绝缘性能变化，损耗角增大，从而产生漏电流，还有连接件或焊点脱开等等，而对整机设备而言，会导致电气短路、频率漂移、化学元件传输质量下降以及灵敏度降低等变化，游离水和凝露还会导致电气短路、损坏。

3 结束语

经过试验中验证以及结合相应的标准限值进行综合评定，上述案例的试验结果，绝缘电阻值都大于0.22 MΩ， 耐电压历时11 min未击穿，符合标准的相关要求。

图3 湿热试验后产生腐蚀

[1] IEC 60068-2-30, 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Db：交变湿热（12h+12h循环）[s].

[2] GD 22-2015, 电气电子产品型式认可试验指南[s].

[3] 王树荣,季凡渝.环境试验技术[M]. 北京:电子工业出版社, 2015,12.

[4] GB/T 12665-2008, 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求[s].

Analysis of Electrical Performance and Insulation Class Variation for Damp Heat Test of Electrical Machines in Ships

ZHUANG Shao-hong
(China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd. , Guangzhou 510300)

Damp heat test aims at evaluating the adaptability of materials, appliances, products, and equipment when under the condition of damp and heat. It is very important for the product quality assessment with fully-analyzing, verifying and evaluating the reliability of the products.

damp heat cyclic test; motor; electrical performance; insulation class; adaptability;reliability

TN06

A

1004-7204（2017）05-0043-03

项目号：SARV2016010，SARV2016011

庄少红，女，广东普宁人，工程师，主要从事电工电子产品环境可靠性检测及相关的技术研究工作。