環(huán)境溫度對機車燈最高表面溫度影響的試驗研究

梁 博，陳凡東，陳碩鵬

（1.煤科集團沈陽研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；2.煤礦安全技術(shù)國家重點實驗室，遼寧 撫順 113122）

最高表面溫度試驗是GB 3836.1—2010規(guī)定的型式試驗，其試驗結(jié)果用來確定非金屬材料耐熱試驗和透明件熱劇變試驗的溫度值、劃分設(shè)備的溫度組別以及計算外殼開蓋時間[1-4]?，F(xiàn)行國家標準規(guī)定最高表面溫度試驗應在電氣設(shè)備額定電壓的90%～110%之間，且設(shè)備達到最高表面溫度時最不利條件下進行，試驗時應保證設(shè)備周圍空氣處于靜止狀態(tài)，測定結(jié)果按最高環(huán)境溫度進行修正，所以該試驗沒有要求試驗時的環(huán)境溫度。因此檢驗中心通常在室溫下進行最高表面溫度試驗，并按照最高環(huán)境溫度對試驗結(jié)果進行修正，以修正的結(jié)果作為最高表面溫度的最終值。然而通過試驗發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度嚴重影響最高表面溫度試驗結(jié)果,為此研究了環(huán)境溫度對最高表面溫度試驗的影響，保證最高表面溫度試驗的準確性與嚴謹性。

1 試驗方法

試驗系統(tǒng)主要由HUT210P高低溫濕熱試驗箱、DGE18/24L礦用隔爆型LED機車燈（以下簡稱機車燈）、穩(wěn)壓電源及GP20溫度記錄儀構(gòu)成。為保證空氣處于靜止狀態(tài)，將機車燈放入特制的密閉箱內(nèi)，再將密閉箱放入HUT210P高低溫濕熱試驗箱內(nèi)[5-8]。機車燈基本參數(shù)為：①防爆型式：隔爆型；②額定功率：18 W；③額定電壓：24 VDC；④光源類型：LED；⑤環(huán)境溫度：-20～+40℃,因此試驗電壓為26.4 VDC。機車燈測點示意圖如圖1，依據(jù)標準需要測量電纜引入處、電纜分叉處、外殼、驅(qū)動、LED燈、膠粘劑以及玻璃的最高表面溫度，利用TIS20紅外熱成像儀尋找以上各位置溫度最高點后粘貼熱電偶[9-11]。當每一位置的溫升變化不超過2 K/h時，認為該試驗達到最終穩(wěn)定狀態(tài)，記錄各測點的溫度。

圖1 機車燈測點示意圖

2 試驗結(jié)果

在室溫20.3℃時各測點溫度經(jīng)過4 h后時間后達到穩(wěn)定值。設(shè)置HUT210P高低溫濕熱試驗箱的溫度，分別獲得 39.2、30.2、10.2、1.9、-9.4、-19.2 ℃不同的環(huán)境溫度，在各環(huán)境溫度下按照試驗方法進行最高表面溫度試驗，不同環(huán)境溫度下各測點的試驗值見表1。

表1 不同環(huán)境溫度下各測點的溫度試驗值 ℃

對表1的各測點溫度按照式（1）進行修正：

式中：TX為修正后的最高表面溫度，℃；TC為測量的最高表面溫度，℃；TH為試驗進行時環(huán)境溫度，℃。

不同環(huán)境溫度下各測點的修正值見表2。

3 結(jié)果分析

1）非金屬材料最高溫度。非金屬材料最高溫度用來確定非金屬材料耐熱試驗數(shù)值，取同一環(huán)境溫度下電纜引入點、電纜分叉點以及膠粘劑3點最高溫度，非金屬材料最高溫度隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律如圖2。從圖2可以看出，非金屬材料最高溫度隨著環(huán)境溫度升高而降低，最高為65.7℃，最低為56.7℃，最大誤差為9.0℃。室溫時，最高表面溫度為59.5℃，誤差為6.2℃。

表2 不同環(huán)境溫度下各測點的溫度修正值 ℃

圖2 非金屬材料最高溫度隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律

2）外殼最高溫度。外殼最高溫度用來判斷外殼最高溫度是否大于150℃（Ⅱ類設(shè)備用來確定溫度組別），取同一溫度下外殼及玻璃2點最高溫度，外殼最高溫度隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律如圖3。從圖3可知，外殼最高溫度隨著環(huán)境溫度升高而降低，最高為59.8℃，最低為52.4℃，最大誤差為7.4℃。室溫時，外殼最高表面溫度為54.7℃，誤差為5.1℃。

3）機車燈內(nèi)部最高溫度。機車燈內(nèi)部最高溫度用來確定外殼的打開時間，取同一環(huán)境溫度下驅(qū)動單元及LED燈2點最高溫度，機車燈內(nèi)部最高溫度隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律如圖4。從圖4可知，機車燈內(nèi)部最高溫度隨環(huán)境溫度升高而降低，最高105.1℃，最低87.3℃，最大誤差17.8℃。室溫時，機車燈內(nèi)部最高表面溫度為92.7℃，誤差為12.4℃。

圖3 外殼最高溫度隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律

圖4 機車燈內(nèi)部最高溫度隨環(huán)境溫度的變

4 結(jié)語

通過試驗證明，環(huán)境溫度對LED機車燈最高表面溫度試驗結(jié)果影響顯著，隨著環(huán)境溫度的升高，最高表面溫度呈下降趨勢；環(huán)境溫度影響最高表面溫度試驗測量結(jié)果，其造成試驗結(jié)果最大誤差為17.8℃；相對于室溫環(huán)境時，試驗結(jié)果最大誤差為12.4℃；為保證最高表面溫度試驗的準確性，LED機車燈應在其環(huán)境溫度的下限進行試驗。