温升测试的介绍

.温升测试的介绍

在开始之前，和大家一点约定，请不要发水贴，请不要跟贴问具体某一个产品的测试，这里只是探讨温升测试，是一种总结，不是答疑。如有遗漏或补充的内容希望大家指正！
就我自己的工作经验总结后给大家参考吧，只针对家电产品，也就是使用EN/IEC 60335的产品适用，但是原理部分所有安全测试的基准都是一样的，只是可能受到国家的电源供电系统的不同或产品的差异而有不同的要求。
我将会分成四个部分来介绍温升测试，第一是实验室的5个要素；第二是温升测试的实验室5要素详谈；三是如何去选择测试需要考虑的点；第四是测试完后需要记录的数据和需要注意的问题。另外我觉得重点不是测试，而是之前的准备；而更加重要的是背景知识的积累。

第一部分实验室的5个要素，即试验环境，实验设备，实验样品，操作人员，试验方法，对任何产品均适用。
1）实验环境就是实验所需要满足的温度湿度等要求，有时需要特别的设备来达到这些要求；
2）实验设备这里所指的是你需要检查你所使用的仪器是不是经过校准的，并且是否在有效期以内的，另外这些设备的测试范围是否可以覆盖你所需测试的样品的，如果上面的情况是否请和贵公司的仪器部门联系，不要把问题扯远，工程师不是全能，知道自己需要使用什么量程的仪器就够了；
3）实验样品就是在测试前你需要检查你的样品是完好的，能正常工作的，这个问题说重要也重要，经常我都会发现有些工程师测试时间大于很多分配的时间，经过了解，有时可能就是忘记布点前先检查，结果布完发现样品不工作，不是所有从生产线上抽过来的样品都可以工作的；安全工程师一定不能有的心理就是侥幸，做一份工作就应该有相应工作的职业素养（题外话）；
4）操作人员就是指负责这个测试的人员，必须保证测试人员是经过设备和实验方法的培训的，有资格从事这个实验的，如果是没有经验的操作人员需要有资历的工程师指导，很多工厂自己测试都是合格，然后给样板我们测试时就发现不合格，其原因就在于操作人员的问题了；一个臭氧浓度测试我都需要培训一次设备/测试标准/测试样板，指导新工程师测试一次，现场看新工程师测试3次，以后不定期的抽检，这一块对测试的 结果可能影响是最大的也最可能出问题的；
5）实验方法，你所执行的测试所依据的标准，或者客户指定的测试方法，不管你有多么熟悉产品和标准，测试前还是浏览一下你所需要参考的标准，确保不遗漏任何信息。

第二部分，温升测试所

对应的5要素
1）试验环境，一般part 1部分第五章就是关于测试的要求，比如温度，电压和频率的选者，PTC产品怎么做温升等等都可以在这里找到，一般都是要求20度+/-5度的，如果part 2部分没有特殊要求，就是参考part 1的要求，另外空调需要在焓差室，冰箱需要使用恒温恒湿箱，如果去热带气候的国家风扇类通风设备可能在40度的环境下做（国家差异中可以找到），总之结合part 1和part 2部分和国家差异的要求先了解清楚现在测试样品的环境条件；
2）设备和工具：温度巡检仪，细丝热电偶（fine-wire thermocouple），功率仪，测试角，如果要用绕组法测绕组的温升还需要（电桥或万用表（最好带存储功能的），开关，每个公司可能略有不同）；温度巡检仪有些公司和电脑连在一起，系统控制（认证机构基本都用这个），有些是直接打点（工厂使用居多），这里需要注意的是功率仪是否满足你测试产品的电流和功率，尤其是大功率和一些特殊的产品，也就是量程要看一看，比如有些可以产生蒸汽或压力的设备那么你的测试仪器是否可以继续使用呢？以前公司用了一台不可以测试蒸汽类产品的设备来测试，由于这个问题的疏忽公司一次就损失了20万左右；
再来看看细丝热电偶，热电偶不一定都是细丝的哦，但是标准要求你是用细丝热电偶，何谓细丝，标准也有定义，直径不超过0,3mm的，从这个角度看很多工厂的热电偶都是不合格的，和22AWG的内部导线一样粗。
另外需要了解一些热电偶的背景知识，我们都知道热电偶的原理就是用两种不同金属的电势差的不同来反馈温度，所以呢，热电偶也分很多种类，比如K（镍铬-镍硅）,J （铁-铜镍） ,T,S,R等，里面的两种金属是不同的，当然他们的性能也不同了，比如最高可以测试的温度，比如有些热电偶可以放水里，有些可以直接布在带电部件上，有些不可以，在使用前我们最好知道自己所使用的热电偶类型，需要注意什么问题，一般认证机构都使用的是K或J型，无他，便宜而且基本够用，这种最高可以测量200度的温升，所以千万不要布在发热元件的表面，十成十破坏设备，另外就是热电偶也是有标准的，比如裸线长度多少，不可以交叉，不可以多点接触代替焊点等等要求，有兴趣的自己搜索一下。
而关于电阻法测试电阻，以前我的公司是使用开关，不过内租要小不然影响测试结果，开关都是用进口的，国内的没有符合要求的，现在的公司是用一套专门的设备，接线测试就可以了，什么都做好了，其他公司都没有的，因为是设备部自己生产的，公司的设备部比较牛，其他一些专业

检测机构的设备有一些都是跟我们公司买，所以我们现使用的设备很多是自己做的，一般都是专用的，和现在国内认证机构所用的设备可能有些差异。如果电阻很小，十来欧或几欧的可能就要使用电桥测试才准确，交流异相电机用万用表则没有什么问题，串级电机我就没有什么经验了；
测试角没什么好说的，按标准的厚度的木板，一定要漆黑，黑色吸热，这也是为什么-2-30的标准在做覆盖测试（19.103）的时候也要求将disk漆黑，一样的道理。
3）
4）实验样品和操作人员就不说了，该交待的第一部分都有了；
5）实验方法：11章已经规定了要用细丝热电偶测温升，电阻法测绕组；还提到了需要安装的正常安装，Portable的放测试角，有些要求放test house，结合part 1和part 2部分看选择好就行了，没什么好说的。再来就是测试电压，根据电热，电动和联合器具分，电压略有不同，PTC heater的电压要查第5章。最后就是所有11章测试都会出现一个字眼就是Normal operation，但是什么是Normal operation呢？字面上的理解是正常运行，有些标准要你看说明书，说明书的操作部分就是正常运行，但大部分在标准都有定义，一般在part 2部分第三章，标准有定义的参考定义，标准煤有定义的参考说明书。

第三部分大致介绍一下布点的原理和方法，table 3已经给出了元件的温升限值，注意有些标准的part 2部分有表格取代了table 3，可能取代后的是温度不再是温升，要看清楚。一般来说什么部件需要布点呢？一，table 3提到的所有部件如出现在你的产品上都需要布；二即使没有出现在table 3中但有T-mark也需要布；三30章的材料测试要参考温升值的地方要布；四为了节约测试时间，19章有温度限制的点也要布，这样做完温升后做耐压泄漏电流，就可以直接进行19章而不需要重复布点工作，有时一台机做19章可能不够，还是要布，但至少可以减少一个重复的工作量。
布点过程要注意是布在ambient还是surface，ambient是指元件周围5mm的地方，很多有认证的元件比如thermastat,switch等的T-mark都指的是ambient。另外标准让你把点布在最恶劣的位置，就是温升可能最高的位置，这个地球人都知道，但就是位置的选择就不是个个都可以把握的啦，经验是一个方面，丰富的知识也是关键，也就是我强调背景知识的原因。一般来说首先要知道这个器具上什么是会发热的部件：有绕组的地方（电机，变压器）和电热部件，这个一般我们都知道；另外需要注意的是两个地方，terminal的位置，就是有电连接的位置，有些时候这个地方的连接不好就会导致大电流从而导致高温，很多的

火灾和触电都是因为端子引起，这个是不可以忽视的，一般有经验的工程师从结构上也可以看出一些端倪；另外就是有PCB板控制的电路，怎么样找其中的最高点，如果有变压器或绕组在pcb上，可能附近会比较高温度，但也可以通过看PCB的原理图，找到降压电阻，一般这个元件的发热最厉害，在测试前也可以看看整机的电路图，看看设计上有没有什么问题，而一般有问题的那个元件就会是可能导致试验失败的那个点。将点尽可能的布在这些会发热元件上或附近，如果你没有太多测试经验，或者判断不出的时候，那么就把你怀疑的点都布上，自己去做对比和积累，这个没有捷径可以走的。
布点的时候热电偶是不可以扭曲的，应该是顺着方向布在元件上，引线出来准备测试完毕后测热态绕组，但测试前先记录好冷态的绕组和温度，绕组法就要根据你现在的设备去决定怎么接线了。
布完，固定好这些点，安装好，调好电压，开热电偶开机，测试，如果有高中低档，那么高档和低档都要测，一般所有的switch都在on的位置。

第四部分，测试没有说明的一般都是做到稳定，所谓的稳定的意思是一个小时内温度上升不超过1度就可以停止测试，当然是指所有的点；有些器具的测试时间要参考part 2部分，可能是做几分钟，也可能要求你做几个循环，如果有时间限定的，那么器具断电后不要马上关热电偶，可能有些点的温度还会继续上升，等到温度自己跌下来后没有什么变化才停止热电偶的读数。
如果有绕组的，断电前要接好万用表或电桥准备读热态绕组，一般的万用表和电桥都是不可以带电测的，测试断电的瞬间还要同时停止风叶的转动才行，然后开万用表，准备读书，记下从断电到读数这段时间花了多少秒，记录到的15组数据其实第一个最重要，如果你读到的数来回波动那么这些数据是不可取的，绕组一定是慢慢下降的，图形是y=(1/x)2 ，x取正的图形。最后用软件计算出来就可以了，对比限制，结束测试。

补充一点，如果温升非常接近限制的时候，需要考虑仪器的不确定度的问题。不确定度有专门的IEC文件规定，很厚的资料，但目前我电脑里没有这份资料。有需要的时候可以查！

在上文中我提到了背景知识很重要，但可能要看你的发展是什么了，如果想要做专业人士，可能这是必不可少的，总之个人的目标不同，自己取舍就好！
我只说说自己的积累过程：才开始做安全的时候，不用说当然是啃标准，但在做的过程中，第一件事就是发现对元件的工作原理和设计参数等不清楚，当时对我最关键的就是电机，

因为我开始做安全是从电动类器具开始的，当然公司也有路给你走，都是从简单到复杂的，让你熟悉一类产品的测试再慢慢增加，所以那时我还没有做带电路的产品，于是就自己上网查电机的相关知识，买书自己看，后来经过我们和领导反映，为了提高公司员工的业务素质，公司请了一个老专家来给我们进行了一天的培训，这是第一阶段吧，黑暗的日子，几乎天天工作12小时以上；
三个月后对所有测试就都基本熟悉了，但这个时候就开始做带电路的产品了，于是问题又来了，虽然学校我是读工科，但是发现学校学的东西根本就用不到工作中，才开始看着pcb板只有发呆的份，完全不知道该量那里到那里的距离，也不知道这电路是怎么实现控制的，这些元件有什么作用也稀里糊涂的，要短路那里也完全没谱，才开始我连电阻都试过做短路，现在想起来自己都骂自己SB，还好这个时候我老板找了公司的一个非常有资历的人来做我的trainer，就是有什么问题都找他，我的trainer是什么资历呢，公司有三个技术专家，一个就是技术总监，直接参与标准的技术会议，所有技术问题都到他这里，解决不了才层层望上，另外两个呢一个是负责欧洲的技术经理，一个负责北美的，我的trainer 就是负责欧洲的，因为那时我是做欧洲的产品的，这对我的发展真的是帮助很大，记得那时第一次拿电路板去问他的时候，他首先问我学什么专业，我说XXX（和电学无关），然后他就告诉我以后有电路的话，拿过来问我，我教你怎么看电路，他真的教了我很多东西，正是因为他教我才让我比别人更快的意识到基础的重要性，当然老师引进门，修行靠个人，我自己也花了不少的功夫，而且也不得不这样做，因为人家是专家，想偷懒根本就不可行，很容易就被识穿，结果可能更累（切身体会，偷懒不成功），在这个阶段我自学了常用元件的原理，以及熟悉了常用的控制电路，自己也尝试做一些电路分析，但与这些息息相关的是基础不够扎实，比如后期进行更深层次的分析，可能他会用到微积分或其他工具，物理学的一些公式，我发现完全跟不上节奏，于是也不得不把大学物理和高数又捡起来学了一遍。其实我们才开始的半年是不能自己出结构报告的，自己看过，要给有经验的工程师看过有没有看漏才能出的，看结构可能是所有工作中最要求经验和综合实力的啦！经过这一阶段，基本的东西我都掌握了，于是接下来的就是做不同的产品，增加经验，本来以为稍微轻松一点，但跟着很快就开始要做北美的标准了。在这阶段让我很有感概的是如果一个40段的高手教你，你再蠢可

能也有个15,6段左右，如果一个16段的人教你，充其量也就是16，有时机遇真的很重要。
因为已经有了一些基础，这时已经容易很多了，但是最痛苦的是专业术语北美和欧洲有些不同，经常不知道标准里的东西是什么，要求什么，而且每个产品都会有一个标准，不像欧洲的标准，几乎一样，第二部分不同而已。每一个标准里可能又会引用很多其他标准，电机有电机的，变压器有变压器的，电容是电容的，电源又另一个，材料又有好几本，那个辛苦阿，我自己都不知道自己读了多少UL的标准，但是读一本做完就忘，我的感觉是可能提高了英文的阅读能力吧！
但经历完这个阶段我已经开始觉得不管美国还是欧洲标准，有些东西都是一样的，比如测试了，方法不一样，但原因还是一样的，于是这个时候我开始考虑的一个问题就是为什么要做这些测试，这些测试的意义在那里？如果这些测试的背后是没有原因的，那我们不是很白痴，在这个时候看了很多和测试无关但是可能规定了一些其他内容的标准和资料，比如关于人体阻抗研究的标准，60990，不确定度的资料，ISO 17025，cl/cr测试的一些指引等等，当然也包括上文提到的仪器的了解，比如热电偶拉，等等，现在仍然学习中，除了靠自己没有别的路走，除了努力也没有捷径可走。为什么呢？因为我的目标是能做到一些标准的Auditor/Accessor，这个职位现在以至于将来都是很空缺的，而且高薪，全世界飞！