环境温度对机车灯最高表面温度影响的试验研究

梁 博，陈凡东，陈硕鹏

（1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122）

最高表面温度试验是GB 3836.1—2010规定的型式试验，其试验结果用来确定非金属材料耐热试验和透明件热剧变试验的温度值、划分设备的温度组别以及计算外壳开盖时间[1-4]。现行国家标准规定最高表面温度试验应在电气设备额定电压的90%～110%之间，且设备达到最高表面温度时最不利条件下进行，试验时应保证设备周围空气处于静止状态，测定结果按最高环境温度进行修正，所以该试验没有要求试验时的环境温度。因此检验中心通常在室温下进行最高表面温度试验，并按照最高环境温度对试验结果进行修正，以修正的结果作为最高表面温度的最终值。然而通过试验发现环境温度严重影响最高表面温度试验结果,为此研究了环境温度对最高表面温度试验的影响，保证最高表面温度试验的准确性与严谨性。

1 试验方法

试验系统主要由HUT210P高低温湿热试验箱、DGE18/24L矿用隔爆型LED机车灯（以下简称机车灯）、稳压电源及GP20温度记录仪构成。为保证空气处于静止状态，将机车灯放入特制的密闭箱内，再将密闭箱放入HUT210P高低温湿热试验箱内[5-8]。机车灯基本参数为：①防爆型式：隔爆型；②额定功率：18 W；③额定电压：24 VDC；④光源类型：LED；⑤环境温度：-20～+40℃,因此试验电压为26.4 VDC。机车灯测点示意图如图1，依据标准需要测量电缆引入处、电缆分叉处、外壳、驱动、LED灯、胶粘剂以及玻璃的最高表面温度，利用TIS20红外热成像仪寻找以上各位置温度最高点后粘贴热电偶[9-11]。当每一位置的温升变化不超过2 K/h时，认为该试验达到最终稳定状态，记录各测点的温度。

图1 机车灯测点示意图

2 试验结果

在室温20.3℃时各测点温度经过4 h后时间后达到稳定值。设置HUT210P高低温湿热试验箱的温度，分别获得 39.2、30.2、10.2、1.9、-9.4、-19.2 ℃不同的环境温度，在各环境温度下按照试验方法进行最高表面温度试验，不同环境温度下各测点的试验值见表1。

表1 不同环境温度下各测点的温度试验值 ℃

对表1的各测点温度按照式（1）进行修正：

式中：TX为修正后的最高表面温度，℃；TC为测量的最高表面温度，℃；TH为试验进行时环境温度，℃。

不同环境温度下各测点的修正值见表2。

3 结果分析

1）非金属材料最高温度。非金属材料最高温度用来确定非金属材料耐热试验数值，取同一环境温度下电缆引入点、电缆分叉点以及胶粘剂3点最高温度，非金属材料最高温度随环境温度的变化规律如图2。从图2可以看出，非金属材料最高温度随着环境温度升高而降低，最高为65.7℃，最低为56.7℃，最大误差为9.0℃。室温时，最高表面温度为59.5℃，误差为6.2℃。

表2 不同环境温度下各测点的温度修正值 ℃

图2 非金属材料最高温度随环境温度的变化规律

2）外壳最高温度。外壳最高温度用来判断外壳最高温度是否大于150℃（Ⅱ类设备用来确定温度组别），取同一温度下外壳及玻璃2点最高温度，外壳最高温度随环境温度的变化规律如图3。从图3可知，外壳最高温度随着环境温度升高而降低，最高为59.8℃，最低为52.4℃，最大误差为7.4℃。室温时，外壳最高表面温度为54.7℃，误差为5.1℃。

3）机车灯内部最高温度。机车灯内部最高温度用来确定外壳的打开时间，取同一环境温度下驱动单元及LED灯2点最高温度，机车灯内部最高温度随环境温度的变化规律如图4。从图4可知，机车灯内部最高温度随环境温度升高而降低，最高105.1℃，最低87.3℃，最大误差17.8℃。室温时，机车灯内部最高表面温度为92.7℃，误差为12.4℃。

图3 外壳最高温度随环境温度的变化规律

图4 机车灯内部最高温度随环境温度的变

4 结语

通过试验证明，环境温度对LED机车灯最高表面温度试验结果影响显著，随着环境温度的升高，最高表面温度呈下降趋势；环境温度影响最高表面温度试验测量结果，其造成试验结果最大误差为17.8℃；相对于室温环境时，试验结果最大误差为12.4℃；为保证最高表面温度试验的准确性，LED机车灯应在其环境温度的下限进行试验。