環(huán)境溫度對(duì)開(kāi)關(guān)電源適配器溫升的影響及性能研究

王代遠(yuǎn)，張郁，耿亮，李云玲，吳立平

（1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000； 2.廈門(mén)華電開(kāi)關(guān)有限公司，廈門(mén) 361006）

引言

在信息技術(shù)設(shè)備溫度測(cè)量條件下，我國(guó)對(duì)電氣元件溫度限制的調(diào)整和控制提出了更高的要求，要求非溫度依賴(lài)型設(shè)備最高溫度必須低于所設(shè)定的溫度限值，同時(shí)，還要將試驗(yàn)所要求的最高溫度、試驗(yàn)期間環(huán)境溫度、所允許使用的最高環(huán)境溫度分別設(shè)置為T(mén)max、Tamb、Tma，而這些值的計(jì)算離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源適配器試驗(yàn)方案的運(yùn)用。所以，在該方案的運(yùn)用背景下，如何科學(xué)地研究環(huán)境溫度對(duì)開(kāi)關(guān)電源適配器溫升影響程度是技術(shù)人員必須思考和解決的問(wèn)題。

1 試驗(yàn)流程

為了更好地找出環(huán)境溫度對(duì)開(kāi)關(guān)電源適配器溫升的影響規(guī)律，技術(shù)人員需要采用溫度試驗(yàn)的方式，針對(duì)開(kāi)關(guān)電源適配器的特點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，規(guī)律探究流程如圖1所示。

圖1 規(guī)律探究流程

2 試驗(yàn)前期準(zhǔn)備

2.1 選取樣品

通過(guò)采用隨機(jī)抽取的方式，對(duì)若干個(gè)開(kāi)關(guān)電源適配器進(jìn)行抽取，并科學(xué)地設(shè)計(jì)所抽取的開(kāi)關(guān)電源適配器編號(hào)和輸出規(guī)格[1]。

2.2 測(cè)試環(huán)境搭建

測(cè)試環(huán)境如圖2所示，從圖2中可以看出，通過(guò)使用不透風(fēng)布，完成對(duì)試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)，該試驗(yàn)箱的長(zhǎng)度、寬度、高度分別為4.5 m、2.1 m、2.7 m，并將該試驗(yàn)箱進(jìn)行分割，使其被分割為兩個(gè)獨(dú)立的空間[2]，與室內(nèi)風(fēng)速相比，開(kāi)關(guān)電源所處空間風(fēng)速相差較小，僅僅達(dá)到了0.2 m/s。

圖2 測(cè)試環(huán)境

2.3 試驗(yàn)方法

在本次試驗(yàn)中，首先，需要設(shè)置以下兩種試驗(yàn)電壓，分別是90 V/50 Hz，264 V/50 Hz。其次，在設(shè)定試驗(yàn)箱溫度期間，要將初始試驗(yàn)溫度設(shè)置為15 ℃，然后，平均每隔5 ℃，進(jìn)行一次試驗(yàn)，并參照樣品預(yù)期所設(shè)置的最高環(huán)境溫度，對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的實(shí)際最高溫度進(jìn)行科學(xué)化設(shè)定。另外，還要結(jié)合試驗(yàn)箱濕度設(shè)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求[3]，將試驗(yàn)濕度統(tǒng)一設(shè)置為55 %，在此基礎(chǔ)上，還要選用可靠性較高的精密電阻設(shè)置為負(fù)載模式，并嚴(yán)格按照額度輸出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將不同電阻負(fù)載進(jìn)行有效地連接。接著，試驗(yàn)箱內(nèi)溫度控制時(shí)間超過(guò)1 h后，需要對(duì)試驗(yàn)電源進(jìn)行有效地接通處理，當(dāng)整個(gè)電源適配器處于穩(wěn)定發(fā)熱狀態(tài)時(shí)，需要進(jìn)入到下一輪試驗(yàn)環(huán)節(jié)，并將該適配器溫度恢復(fù)到原始狀態(tài)[4]。最后，還要重視對(duì)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的控制，為了避免內(nèi)部元件散熱不良而燒毀元件，同時(shí)，還要選用具有代表性的三個(gè)元器件，這三個(gè)元器件分別是初級(jí)電解電容、印制板、變壓器繞組，然后，全面化監(jiān)這些元器件的溫度。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及分析

3.1 各樣品溫度實(shí)測(cè)值

本次試驗(yàn)中，所設(shè)置的樣品主要包含三個(gè)，分別是1#樣品、2#樣品、3#樣品，每個(gè)樣品含有六組數(shù)據(jù)，這六組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度值分別為20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃。所獲得的各樣品溫度實(shí)測(cè)值如表1所示。

3.2 環(huán)境溫度差及對(duì)應(yīng)的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差

結(jié)合如表1所示的各樣品溫度實(shí)測(cè)值，對(duì)環(huán)境溫度差、溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差進(jìn)行精確化計(jì)算，所獲得的計(jì)算結(jié)果如表2所示，從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，所設(shè)置的樣品主要包含三個(gè)，分別是1#樣品、2#樣品、3#樣品，每個(gè)樣品含有五組數(shù)據(jù)，這五組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度差分別為5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃。

表1 各樣品溫度實(shí)測(cè)值

3.3 計(jì)算△T/△Tamb的比值γ

結(jié)合如表2所示的環(huán)境溫度差及溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差計(jì)算結(jié)果，精確地計(jì)算△T/△Tamb之間的比值，并采用四舍五入的方式[5]，對(duì)所獲得的比值進(jìn)行三位有效數(shù)字保留。

表2 環(huán)境溫度差及溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差計(jì)算結(jié)果

3.4 統(tǒng)計(jì)分析γ值的規(guī)律

從如表3所示的環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差之間比值計(jì)算結(jié)果中，可以看出，γ值最小值為0.6，最大值為1，同時(shí)，試驗(yàn)電壓大小并不會(huì)對(duì)γ值產(chǎn)生明顯的影響。另外，初級(jí)電解電容、印制板、變壓器繞組三種不同元件所對(duì)應(yīng)的γ值最小值為0.75，最大值為0.90，另外，通過(guò)對(duì)以上三個(gè)元器件γ值多組數(shù)據(jù)進(jìn)行全面化、綜合化統(tǒng)計(jì)[6]，處于[0.75，0.90]的γ值占比達(dá)到了85.87 %。總之，根據(jù)最終統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[7,8]，所獲得的環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差之間比值最小值為0.75，最大值為0.90。

表3 環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差之間比值計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)多組試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析和研究，當(dāng)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差不斷升高時(shí)，一旦初級(jí)電解電容、印制板、變壓器繞組三種不同元件發(fā)熱一段時(shí)間后，元件最高溫度并沒(méi)有超過(guò)△Tamb，同時(shí)，環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度差之間的比值最小值為0.75，最大值為0.90。

本次試驗(yàn)中，所得出以下幾個(gè)結(jié)論：①當(dāng)△T/△Tamb的比值為0.75時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算后的元件最高溫度仍然高于所設(shè)定的溫度限值，需要企業(yè)進(jìn)行合理整改[7]。②當(dāng)△T/△Tamb的比值為0.9，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)所獲得元件最高溫度低于所設(shè)定的溫度限值，同時(shí)，低于2℃，由于受到多種不確定因素的影響，需要企業(yè)進(jìn)行合理整改。③當(dāng)△T/△Tamb的比值為0.9時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，所獲得的元件最高溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所設(shè)定的溫度限值，同時(shí)，高于2 ℃，這表明這些參數(shù)完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。在進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源適配器溫升試驗(yàn)期間，如果在常溫環(huán)境下，當(dāng)過(guò)試驗(yàn)所獲得的元器件最高溫度滿(mǎn)足溫度限值設(shè)置范圍時(shí)，需要采用規(guī)律推算的方式，確保所獲得試驗(yàn)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性，這為后期精確地判定△T/△Tamb的比值提供重要的依據(jù)和參考[8]。最后，本次試驗(yàn)，所設(shè)置的試驗(yàn)條件具有一定的局限性，導(dǎo)致所獲得試驗(yàn)結(jié)論也存在一定的局限性，當(dāng)檢測(cè)任務(wù)相對(duì)類(lèi)似時(shí)，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，結(jié)合所設(shè)置好的試驗(yàn)條件，需要進(jìn)入深入的試驗(yàn)，確保所獲得的試驗(yàn)結(jié)果具有較高的說(shuō)服力，為后期相關(guān)開(kāi)關(guān)電源適配器溫升試驗(yàn)分析提供重要的依據(jù)和參考。