GB/T 11026.8-2014 电气绝缘材料耐热性 第8部分:用固定时限法确定绝缘材料的耐热指数(TI和RTE)
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该规程的目标是获得以下有利因素: 耐热性的测定是在固定的、预先设定时间内完成的。 这样做将允许制定高效的测定计划,同时往往还会带来持续的商业利益。简单的TI测试可在5kh 内完成,与之相比,如果使用固定温限法,则可能应大大延长老化时间,以便在选定的最低老化温度下达 到终点。 在一个时间组内,耐热性回归分析过程中每个到达终点的温度(例如时间组均值)将基于选定的温 度。选定温度的数目可能是3个和时间组内温度组数目之间的任意数字。 由于在固定温限规程中,系统误差最主要的来源是温度误差(实际显示误差或者温度分布误差),此 类系统误差有望大大减少,此类来源的误差会造成线性度的错误评估,可能会导致结果不准或者无效
在大多数情况下,要求的耐热特性为 h。但是,常常需要与其他、较长或较短时间 有关的信息。在较长时间情况下,作为要求或者本部分推荐给出的时间(例如以5000h作为最长的老 化时间的最小值)应以实际规定的时间与20000h的比率增加,必要时,在时长较规定时间短的情况 下,可能要以相同比率减少相应时间。 特别注意,在规定时间很短的情况下,由于较高的老化温度,可能导致温度进入包括转变点在内的 区域,例如玻璃化转变温度或局部熔融,并因而导致非线性现象。此外,很长的规定时间也可能导致非 线性(见附录A)现象发生。 附录D给出了推荐的老化时间和温度
要求的话,则在每一老化周期之后,可能需要对厚度进行测定并报告。 厚度之所以重要,还因为老化速率可能会随厚度而变化,不同厚度材料的老化数据有时不具备可比 性,因此,在厚度不同的情况下,同一种材料可能会得出一个以上的耐热性参数。 试样尺寸的偏差与通常用于一般性试验的偏差相同,对于试样尺寸偏差比常规用的偏差小的情况, 应给出特殊偏差要求。 筛选性测量将确保试样具有与受试材料相同的质量和特征
耐热性试验结果的准确性电缆标准,很大程度取决于每一温度下的老化试样的数量。 试样总数(N)的推导如式(1)
个测试组中在某一温度下接受相同处理,并在耐热性测定后即被废弃的试样数量(通常为 5个); b—处理次数,即在一次试验中暴露温度的总数; C老化时间基准的个数; d一一试样组中用于确定耐热性初始值的试样个数。当诊断标准是以其性能相对于其初始水平的 百分变化时,正常的做法是取d二2α。当诊断标准是某一性能的绝对水平时,在不要求初始 值的情况下,d值通常取零。 制备另外一些试样,或者至少要从同批原始材料中提供一定备用品,以便以后可以从中制备试样, 这是一种很好的做法。这样,当遇到意想不到的复杂情况时,可以对这些另外制备的试样进行所需要的 老化,使得试样组之间发生系统误差的风险降低到最小。这样的复杂情况是有可能发生的,例如,当耐 热性关系被证明是非线 首的热失控造成试样损失时
5.6初始性能值的确定
用于测定性能初始值的试样应从准备进行老化的试样总体中随机选取一部分。在测定其性能值之
除非另有规定,老化应在运行于标准实验室大气中的烘箱内进行。然而,某些对烘箱内湿度非常敏 感的材料,在放置老化烘箱房间内的绝对湿度保持在IEC60212中相应标准大气B的绝对湿度时,可得 到更加确实可靠的结果。因此,应报告上述或其他的规定条件。 注:在许多情况下,特殊环境条件的影响,诸如极端的潮湿、化学污染或振动,可能更适合通过绝缘系统试验来进行 评定。在环境条件处理方面,尽管大气影响(空气除外)和浸液(如油浸)或许很重要,但这些不是本部分考虑的 内容,
除非另有规定,老化应在运行于标准实验室大气中的烘箱内进行。然而,某些对烘箱内湿度非常敏 感的材料,在放置老化烘箱房间内的绝对湿度保持在IEC60212中相应标准大气B的绝对湿度时,可得 到更加确实可靠的结果。因此,应报告上述或其他的规定条件。 注:在许多情况下,特殊环境条件的影响,诸如极端的潮湿、化学污染或振动,可能更适合通过绝缘系统试验来进行 评定。在环境条件处理方面,尽管大气影响(空气除外)和浸液(如油浸)或许很重要,但这些不是本部分考虑的 内容,
5.7.3性能测量的条件
余非另有规定,试样在测量之前应进行条件处理并应在材料标准规范中规定的条件下进行
如附录D中所述实例,确定一套测试方案。 根据5.3.2中的说明制备若干试样。如有必要,则应根据5.6中的规定测定性能的初始值。根据测 试方案将试样随机地分成多个测试组。将适当数量的测试组置人各规定温度烘箱。 注:应重视附录D(注2)中制备额外的试样组的建议,以免材料的耐热性与附录D中的基本建议不符。 在每次老化处理之后,在各老化烘籍中随机选择一组试样,将之移出烘箱。除非另有规定,应使其 冷却至室温。否则,应对其进行规定气压下规定时间的条件处理,并且根据规定的测试规程测试。 建议获得有效数据时就进行计算,特别是在暴露时间最短的情况下。 结果的评定如第6章所述
6.4给出的一般计算规程和指令均基于GB/T21223一2007,并做了下述修改(见GB/T21223 2007,4.7.1) a)到达规定终点所需要的热力学(绝对)温度的倒数平均值()与老化时间的对数(y)之间呈线 性关系;
b)工数值偏离线性关系的值通常呈正态分布,其方差与老化时间无关。 在一般计算程序中应用的数据是从试验数据通过初步计算得到的。这些数据包括之,y,n以及k 的值,其中: zi,=1/(9十0。),2i;是单位为摄氏度(℃)的老化温度9,的热力学温度值(单位为K)的倒数; y:=logt;,y:是单位为小时(h)的老化时间(t;)的对数; n;是老化时长为T;的第i个老化组中之值的个数; k是老化次数,或者工值的组数。 注:可以使用任何数作为对数的底,只要整个计算过程保持一致。推荐采用自然对数(以e为底),因为大多数计算 机语言和科学计算器均具有这种功能。
当采用破坏性试验判断标准时,每一试样在获取其性能值的过程中均将受到破坏,因此,将无法直 接对其到达终点时的时间/温度值作出测定。为了获得终点时间的估算值,接近终点的过程作出了如下 的假设: a)平均性能值与热力学温度的倒数之间的关系是近似线性的; b)各单个性能值偏离此线性关系的偏差值呈正态分布,其方差与老化温度无关; c) 各单个试样的性能与老化温度的倒数的关系曲线是一些与代表上述a)关系的线相平行的 直线。 为了应用这些假设,要对从每一老化时间下获得的数据绘制一条老化曲线。每段老化时间的老化 曲线是通过绘制每一试样组的性能平均值与其老化温度(热力学温度)的倒数的关系而得到的。 如有可能,应以足够高和足够低的温度执行老化处理,于是至少有一组均值将高于终点水平,同时 至少也有一组均值低于终点水平。在终点线附近,绘制一条该曲线(至少包括三组均值)的近似线性区 见图E.1)。 注:通常,会使用一个单位为℃的温标作为横坐标轴(见图E.1)。 为了确定来自选定区域线性度的偏差是否可接受,将执行一次统计检验(F检验)(见6.3.3)。如果 这些偏差是可接受的,则表示单个试样特性的点将被绘制在同一张图表上。通过每个单个试样数据点, 可以绘制出一条与老化线平行的直线:该试样工值的估算值即为与该直线和终点线之间的交叉点相对 应的(热力学)温度的倒数之值(图E.1)。 在一定的限制条件下,允许将线性的平均值曲线外推到终点水平。 上述工作将根据6.3.2和6.3.3所详述的计算过程以数值方式完成
许多计算步骤包括了一些数值的误差和或者数值误差的平方和,与数值相比,这些误差值可能很 小。在这种情况下,有必要使计算的固有精确度至少为6位有效数字或更佳,以得到3位有效数字的结 果。考患到这些计算的重复和允长,推荐使用应用程序计算器或微机来进行计算,在这种情况下,很容 易实现10位或以上的固有精确度
6.3推导温度等效性能值
在每个老化时间段的试样组内,执行如6.3.1~6.3.3所述的程序。
利用式(2)计算与每个老化时间段t相对应的y值: yi=logt
利用式(3)计算与每个老化温度相对应的2值
6.3.2回归计算(性能与温度的关系
...........
式(9)和式(10)计算回归方程的系数力(力三a。十b。):
在显著水平0.05下进行非线性F统计检验,按式(14)计算:
(Pgh P.) Tj=2g bp
j二1,",n,表示在老化时间为:的情况下,在预估工值的数据组中工值的序号,而。则是老化 温度的倒数:工:的几.值,是终点温度值的倒数,用于6.4中的计算
6.4回归分析(温度与时间的关系)
如果使用计算机程序来完成这些计算,那么一个能够将它们存储为数据文件的子程序将是非常有用的。 回归分析需要来自式(19)、式(20)、式(21)、式(23)、式(25)、式(26)、式(33)或式(34)以及式(46) 的结果。除此之外,其输人数据中还应包含最长老化时间的对数值,
6.4.1组平均值与方差
计算在各老化时间下数据组工、;的平均值和方差
11026.82014/IEC6021
6.4.2一般平均值与方差
代(21)计算工:的总数N,工的加权平均值z.以及y自
N=Zn 1=En,a:/N y =En:y:/N 按式(22)计算数据组内的联合方差:
计算值的二阶中心距:
式(24)为回归线的表达式
计算工均值与回归线间的偏差之方差
6.5.1方差相等检验
计算巴特利特X函数的值: 12
计算巴特利特X函数的值:
q表示方程式中使用的对数的底数。该底数无须与本章任何其他地方的计算中所使用的底数 相同。 如果q=10,则lng=2.303;如果q=e,则lnq=1。 在自由度于=k一1的情况下,将X的值与查表值进行比较(见表C.1)。 如果在显著水平0.05下X的值大于查表值,则应报告该×值以及最高值小于X值时的查表显 著水平。 另外,如果及义其显著水平均使用计算机程序来进行计算,则应一同作出报告
6.5.2线性检验(F检验)
与尺测量组内的联合方差S1进行 比较。 计算其比率:
......................32)
b)如果F>F。,则s将调整为(s),=s(F/F。),并且计算s"的调整值:
计算对应于X和X。值的温度:
X.=X+ts.:X=a bY;t =to.95.N μ(y) Y=logt 温度: 9:
36 (37 (38)
些点(X,Y)绘出一条平滑的曲线 如果F>F。,则应将s"的值替换为s。 )Y估算值 与终点温度9,相对应,计算Y的值及其95%的置信下限:
时间估算值及其95%的置信下限可由相应的Y估算值及其置信下限计算得到
·(39) ..(40) 41)
当回归线确定下来之后,即可将之绘制在耐热性图表中,即以y=log作为纵坐标,以X=1/(9,+ 。)为横坐标绘制的图表。通常将以从右到左增大的方式绘出工,而在该轴上将标出以摄氏度(℃)为单 位的相应值(见图E.2)。市场上可找到作此用途的专用图纸。 另外,执行此类计算的计算机程序可能会包含一套在适用的非线性刻度上完成该图绘制的子程序。 在耐热图上于相应的y;值处,绘制如6.4.1中得到的各个工,值和平均的工:值: y:=logT; (44) 通过绘制95%置信下限曲线(见6.5.3),即可完成该耐热性图表
.....................45
7.2.1统计检验的总结和报告
件,则按下一步的指示执行。在耐热性计算 将指明该相同程序,见附录A。
验结果: TI(HIC): ......) (47) 如果0.6<(TITC)/HIC<1.6,同时F≤F。(见6.3.2),则应按照式(48)报告TI,的值,并以TI HIC)....的格式同时报告HIC。 TI = TC + 0.6HIC ...(48) 在所有其他的情况下,应以以下格式报告结果:
实验报告应包括以下内容: 试验方法的说明,包括试样尺寸和采取的条件处理; 测定的性能,终点的选择,以及性能的初始值(如要求进行测定); 采用的试验方法(例如:通过参考某IEC标准); 试验程序的任何相关信息,例如:老化环境: e) 各试验时间,老化温度以及各性能值,性能随老化温度变化的图表 f)耐热性图表; g) 以7.2.2规定格式报告的温度指数与半差; h) 如6.5.1有所要求,则应报告X和P的值
9.1RTE测定的耳的
测定自的如下: a)充分利用耐热性(采用适当的老化测试标准)与使用性能之间的假定关系,并且利用这种关系 (通过与已知的基准材料进行比较见第11章和第12章)预测某种使用经验相对较少的材料的 使用温度的原始预估值。 注:在大多数情况下,此处将涉及比试验数据中的现有条件时间更长或者温度更低的外推过程。由于随着外 推程度的增加,结果中的不确定性会随之增加,应通过正确地选择老化温度和老化时间,将这种外推保持 在最低限度(见D.2以及图E.5)。然而,即使在不进行外推的情况下,由于试验数据的方差和其他实验误 差的存在,其不确定性仍然不会是零。 b)通过减少老化过程中的系统误差,改进耐热性测定的精度。如果在老化处理之后,发现来自 基准材料的结果与此前的经验差异显著,则可能说明在材料或设备方面发生了某些变化。在 附录F中将对用于评估这些改变的显著性的统计程序作出概述。
作为3.2的补充,表2列出的符号仅适用于第11章至第13章。
作为3.2的补充,表2列出的符号仅适用于第11章至第13章
11.1基准材料的选择
对基准材科 E值是已知的。如果该ATE是通过某套 耐热性测定规程测定得到的,那么应有实际的使用经验为之提供支持。同时,应报告该ATE的基本 算法。 两种材料的预计老化机理和速率应比较 写应用租送
11.2延长老化过程的诊断试验的选择
诊断试验需考RTE相关应用的要求。对基准材料和待评材料两者,应应用相同的试验方法和 终点,
两种材料试样的数量和类型,以及老化时间和温度应符合第5章的规定。如使用附录D中的建 议,则其最低老化温度应为两种材料的预计TI值中的较低者。 在每个老化温度下,烘箱负载均应包含一定数量的两种材料的试样。这些试样在烘箱内应分散放 置,尽量减少两种材料试样环境条件的系统差显
此类计算的基本原理是,对两种材料的耐热性参数进行计算(见6.1.1和9.1中的a)) 利用来自基准材料的耐热性数据,可以计算出温度指数与其已知温度特性相等时的时间(此时间被 称作“相关时间”)。利用来自待评材料的耐热性数据,则可计算出相关时间下的温度指数。此数值即所 需的RTE。 利用标准的统计程序,即可计算出与此结果相关的置信区间
无论是基准材料,还是待评材料,两者均需要表3的中间数据值(见6.4),这些数值均来自于TI的 计算过程。
民用航空标准计算ATE的热力学温度的倒数!
计算相关时间t.和Y。及其对数
式中,q表示在计算过程中所使用的对数的底(见6.1.1注释) 计算待评材料在相关时间下工的估算值:
CB=aB+Y.bB 9RTE=
给水排水标准规范范本计算基准材料在相关时间下工的估算值
.......(54)
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