環(huán)境溫度對開關(guān)電源適配器溫升的影響及性能研究

王代遠，張郁，耿亮，李云玲，吳立平

（1.國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000； 2.廈門華電開關(guān)有限公司，廈門 361006）

引言

在信息技術(shù)設備溫度測量條件下，我國對電氣元件溫度限制的調(diào)整和控制提出了更高的要求，要求非溫度依賴型設備最高溫度必須低于所設定的溫度限值，同時，還要將試驗所要求的最高溫度、試驗期間環(huán)境溫度、所允許使用的最高環(huán)境溫度分別設置為Tmax、Tamb、Tma，而這些值的計算離不開開關(guān)電源適配器試驗方案的運用。所以，在該方案的運用背景下，如何科學地研究環(huán)境溫度對開關(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題。

1 試驗流程

為了更好地找出環(huán)境溫度對開關(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的方式，針對開關(guān)電源適配器的特點，進行相關(guān)試驗，規(guī)律探究流程如圖1所示。

圖1 規(guī)律探究流程

2 試驗前期準備

2.1 選取樣品

通過采用隨機抽取的方式，對若干個開關(guān)電源適配器進行抽取，并科學地設計所抽取的開關(guān)電源適配器編號和輸出規(guī)格[1]。

2.2 測試環(huán)境搭建

測試環(huán)境如圖2所示，從圖2中可以看出，通過使用不透風布，完成對試驗箱的設計，該試驗箱的長度、寬度、高度分別為4.5 m、2.1 m、2.7 m，并將該試驗箱進行分割，使其被分割為兩個獨立的空間[2]，與室內(nèi)風速相比，開關(guān)電源所處空間風速相差較小，僅僅達到了0.2 m/s。

圖2 測試環(huán)境

2.3 試驗方法

在本次試驗中，首先，需要設置以下兩種試驗電壓，分別是90 V/50 Hz，264 V/50 Hz。其次，在設定試驗箱溫度期間，要將初始試驗溫度設置為15 ℃，然后，平均每隔5 ℃，進行一次試驗，并參照樣品預期所設置的最高環(huán)境溫度，對試驗箱內(nèi)的實際最高溫度進行科學化設定。另外，還要結(jié)合試驗箱濕度設定相關(guān)標準和要求[3]，將試驗濕度統(tǒng)一設置為55 %，在此基礎上，還要選用可靠性較高的精密電阻設置為負載模式，并嚴格按照額度輸出相關(guān)標準和要求，將不同電阻負載進行有效地連接。接著，試驗箱內(nèi)溫度控制時間超過1 h后，需要對試驗電源進行有效地接通處理，當整個電源適配器處于穩(wěn)定發(fā)熱狀態(tài)時，需要進入到下一輪試驗環(huán)節(jié)，并將該適配器溫度恢復到原始狀態(tài)[4]。最后，還要重視對溫度監(jiān)測點的控制，為了避免內(nèi)部元件散熱不良而燒毀元件，同時，還要選用具有代表性的三個元器件，這三個元器件分別是初級電解電容、印制板、變壓器繞組，然后，全面化監(jiān)這些元器件的溫度。

3 試驗數(shù)據(jù)整理及分析

3.1 各樣品溫度實測值

本次試驗中，所設置的樣品主要包含三個，分別是1#樣品、2#樣品、3#樣品，每個樣品含有六組數(shù)據(jù)，這六組數(shù)據(jù)所對應的環(huán)境溫度值分別為20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃。所獲得的各樣品溫度實測值如表1所示。

3.2 環(huán)境溫度差及對應的溫度監(jiān)測點溫度差

結(jié)合如表1所示的各樣品溫度實測值，對環(huán)境溫度差、溫度監(jiān)測點溫度差進行精確化計算，所獲得的計算結(jié)果如表2所示，從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，所設置的樣品主要包含三個，分別是1#樣品、2#樣品、3#樣品，每個樣品含有五組數(shù)據(jù)，這五組數(shù)據(jù)所對應的環(huán)境溫度差分別為5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃。

表1 各樣品溫度實測值

3.3 計算△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)測點溫度差計算結(jié)果，精確地計算△T/△Tamb之間的比值，并采用四舍五入的方式[5]，對所獲得的比值進行三位有效數(shù)字保留。

表2 環(huán)境溫度差及溫度監(jiān)測點溫度差計算結(jié)果

3.4 統(tǒng)計分析γ值的規(guī)律

從如表3所示的環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測點溫度差之間比值計算結(jié)果中，可以看出，γ值最小值為0.6，最大值為1，同時，試驗電壓大小并不會對γ值產(chǎn)生明顯的影響。另外，初級電解電容、印制板、變壓器繞組三種不同元件所對應的γ值最小值為0.75，最大值為0.90，另外，通過對以上三個元器件γ值多組數(shù)據(jù)進行全面化、綜合化統(tǒng)計[6]，處于[0.75，0.90]的γ值占比達到了85.87 %?？傊?，根據(jù)最終統(tǒng)計數(shù)據(jù)[7,8]，所獲得的環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測點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)測點溫度差之間比值計算結(jié)果

4 結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過多組試驗統(tǒng)計分析和研究，當溫度監(jiān)測點溫度差不斷升高時，一旦初級電解電容、印制板、變壓器繞組三種不同元件發(fā)熱一段時間后，元件最高溫度并沒有超過△Tamb，同時，環(huán)境溫度差與溫度監(jiān)測點溫度差之間的比值最小值為0.75，最大值為0.90。

本次試驗中，所得出以下幾個結(jié)論：①當△T/△Tamb的比值為0.75時，經(jīng)過計算后的元件最高溫度仍然高于所設定的溫度限值，需要企業(yè)進行合理整改[7]。②當△T/△Tamb的比值為0.9，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)所獲得元件最高溫度低于所設定的溫度限值，同時，低于2℃，由于受到多種不確定因素的影響，需要企業(yè)進行合理整改。③當△T/△Tamb的比值為0.9時，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，所獲得的元件最高溫度遠遠低于所設定的溫度限值，同時，高于2 ℃，這表明這些參數(shù)完全符合相關(guān)標準和要求。在進行開關(guān)電源適配器溫升試驗期間，如果在常溫環(huán)境下，當過試驗所獲得的元器件最高溫度滿足溫度限值設置范圍時，需要采用規(guī)律推算的方式，確保所獲得試驗結(jié)果具有較高的準確性，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，所設置的試驗條件具有一定的局限性，導致所獲得試驗結(jié)論也存在一定的局限性，當檢測任務相對類似時，技術(shù)人員要嚴格按照相關(guān)標準和要求，結(jié)合所設置好的試驗條件，需要進入深入的試驗，確保所獲得的試驗結(jié)果具有較高的說服力，為后期相關(guān)開關(guān)電源適配器溫升試驗分析提供重要的依據(jù)和參考。