Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники
кафедра РЭС
РЕФЕРАТ
на тему:
«Испытания РЭСИ на воздействие повышенной влаги и на воздействие инея с последующим его оттаиванием»
МИНСК, 2008
Испытания на воздействие повышенной влаги
Характер воздействия влаги на РЭСИ и ее элементы определяется свойствами воды в жидком, твердом и газообразном состояниях, наличием растворенных примесей и их свойствами. Возможны две основные формы взаимодействия воды с материалами. При первой влага проникает в трещины, зазоры, капилляры или находится на поверхности, удерживаясь на его мелкодисперсных частицах. Это ухудшает физико-химические, электрические и тепловые свойства, ускоряет процессы старения.
При второй форме вода оказывается химически связанной с элементами вещества, что приводит к ускорению процессов коррозии металлов, к гидролизу и способствует распаду некоторых материалов, что нередко приводит к выходу из строя различных ЭРЭ.
При ненадежной влагозащите в различных типах конденсаторов с твердым диэлектриком резко снижается сопротивление изоляции, растут емкость и потери, уменьшается допустимая величина рабочего напряжения. В керамических и герметизированных конденсаторах влага, хотя и не проникает внутрь, но, конденсируясь на поверхности, уменьшает поверхностное сопротивление изоляции. Наличие паров воды в воздухе вызывает изменение его диэлектрической проницаемости, что в свою очередь приводит к изменению емкости конденсаторов с воздушным диэлектриком и нарушению стабильности РЭА. Тем не менее, конденсаторы с воздушным диэлектриком и большими зазорами наиболее устойчивы против действия влажной атмосферы. На емкость конденсаторов с воздушным диэлектриком оказывает влияние также коррозия его металлических обкладок.
Влага интенсивно влияет на сопротивление резисторов различных типов и конструкций. Периодическое действие влаги на тонкослойные пленочные резисторы типа ВС или МЛТ приводит к набуханию лакового покрытия и частичным отрывам проводящего слоя от основания, следствием чего является уменьшение сопротивления и поверхностный пробой, уменьшение надежности контактов. В проволочных резисторах наличие влаги приводит к коррозии и интенсивному окислению проводников и особенно поверхностей подвижных контактов, что способствует уменьшению фактического сечения проводников, росту их сопротивления и снижению надежности контактов.
При воздействии влаги на высокочастотные катушки и дроссели увеличиваются собственные емкости, потери и соответственно снижается добротность. Более чувствительны к действию влаги катушки с каркасами из гигроскопических материалов, намотанные проводами в шелковой и хлопчатобумажной изоляции. Действие влаги снижает добротность таких катушек до 40 %. В трансформаторах и дросселях низкой частоты происходит не только рост потерь, но и увеличивается местный тепловой перегрев, что ухудшает коэффициент полезного действия трансформатора и изменяет индуктивность дросселя. Влага, проникая через трещины в заливке, уменьшает сопротивление межвитковой и межслойной изоляции, способствует развитию электрохимических процессов между витками, что увеличивает вероятность коротких замыканий.
Различают два вида испытаний на влагоустойчивость: длительные и ускоренные. Ускоренные испытания проводят с целью оперативного выявления грубых технологических дефектов, которые могут возникнуть из-за нарушения технологии производства изделий и низкого качества применяемых в производстве материалов, а также с целью выявления дефектов, которые могут возникнуть в изделиях при других видах испытаний.
Степени жесткости испытаний в зависимости от условий эксплуатации изделий в течение года приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Степени жесткости испытаний
| Степень жесткости | Режим испытаний | Условия эксплуатации | ||||
| Относительная влажность,% | Температура испытаний,ºС | Наличие конден сации | Относительна я влажность, (среднемесячное значение),% | Температура окруж. среды,ºС | Продолжительность воздействия в течение года, мес. | |
| I | 80 | 25 | -- | 65 | 20 | 12 |
| II, III | 98 | 25 | -- | 80 | 20 | 2 |
| IV | 100 | 25 | -- | 80 | 20 | 6 |
| V | 100 | 25 | + | 90 | 20 | 12 |
| VI, VII | 98 | 35 | -- | 80 | 27 | 3 |
| VIII | 100 | 35 | + | 90 | 27 | 12 |
Связь между степенями жесткости по влажности воздуха и исполнением изделий приведена в таблице 2.
В зависимости от условий эксплуатации, в которых должны работать испытываемые изделия, их подвергают циклическим или непрерывным испытаниям с выпадением и без выпадения росы. Циклическим испытаниям подвергают изделия, предназначенные для работы на открытом воздухе и в открытых производственных помещениях, под навесами, а также в крытых транспортных средствах. Непрерывным испытаниям на влагоустойчивость подвергают изделия, предназначенные для работы в помещениях, где нет резких изменений температуры воздуха, солнечной радиации и осадков.
Любому виду испытаний предшествует визуальный осмотр и измерение параметров изделия. Далее изделия помещают в камеру влажности, повышают температуру до 40±2 ºС и выдерживают при этой температуре в течение времени, указанного в стандартах, ТУ на изделия и ПИ, но не менее 1ч. Затем, в зависимости от заданного режима испытаний устанавливают требуемую температуру и относительную влажность (обычно 95-98 %). При непрерывных испытаниях температуру и влажность в камере поддерживают постоянными в течение всего времени испытаний (от 2 до 10 суток при ускоренном и от 10 до 56 суток при длительном воздействии).
Таблица 2 - Связь между степенями жесткости и исполнением изделий
| Степень жесткости по влажности воздуха | Климатическое исполнение и категория размещения изделий | |
| Исполнение | Категория | |
| I | УХЛ, ТС | 4; 4.1; 4.2 1;1.1;2;3;3.1;4;4.1;4.2 |
| II | ТВ, О, В, ТМ, МУ, УХЛМ | 4.1 1.1 4.2 |
| III | У, УХЛМ | 2.1; 3; 3.1 3;3.1;4;4.1 |
| IV | У, УХЛ | 1;2 |
| V | У, УХЛ, ТС, М | 5 |
| VI | У, УХЛ, ТС, М | 5.1 |
| VII | ТВ, О, В, ТМ, ОМ | 4.2 |
| VIII | ТВ, О, В, ТМ, ОМ ТВ, В, ТМ, ОМ, Т | 4 3;3.1 |
| IX | ТВ, Т, О, В, ТМ, ОМ | 1;2 |
| X | ТВ, Т, О, В, ТМ, ОМ | 2.1; 5.1 |
| XI | ТВ, Т, О, В, ТМ, ОМ | 1.1 |
| XII | М | 2.1 |
| XIII | М | 1;2 |
Циклический режим испытания характеризуется воздействием повышенной влажности при циклическом изменении температуры воздуха в камере. В результате создаются условия для выпадения росы на наружных поверхностях изделий (при быстром снижении температуры) и последующего ее испарения, что способствует интенсивному развитию коррозии. В случае длительного испытания на влагоустойчивость при циклическом режиме общая продолжительность испытания в зависимости от степени жесткости условий эксплуатации выбирается из ряда 4, 9, 21 или 42 суточных цикла, а при ускоренном испытании - 4 или 9 циклов. Каждый цикл продолжительностью в 24 часа состоит из этапов, показанных на рисунке 10. Повышение температуры и влажности при проведении каждого цикла должно быть достаточно быстрым, чтобы обеспечить выпадение росы на изделиях.
В случае длительного испытания на влагоустойчивость при циклическом режиме общую продолжительность испытаний в зависимости от степени жесткости выбирают по таблице 3. Рекомендуемая температура длительных испытаний 40±2 ºС, при ускоренных 55±2 ºС.
Таблица 3 - Продолжительность испытаний (сут.) на влагоустойчивость при циклическом режиме в зависимости от степени жесткости
| Температура воздуха,ºС | Длительные испытания для степеней жесткости | Ускоренные испытания для степеней жесткости | |||
| III, IVXII, XIII, VII, | V, VI, VIII, XI | IX, X | V, VII, VIII, XI | IX, X | |
| 40±2 | 4 | 9 | 21 | -- | -- |
| 55±2 | -- | -- | -- | 4 | 9 |
В непрерывном режиме испытаний не предусматривается конденсация влаги на изделиях, поэтому непрерывное испытание проводят при постоянных значениях температуры и влажности камеры. Изделия помещают в камеру тепла и влаги и выдерживают при температуре, указанной в таблице 4 Время выдержки при заданной температуре определяется временем достижения изделиями теплового равновесия. Затем относительную влажность воздуха в камере повышают до 95±3 % и далее поддерживают это значение постоянным в течение всего времени испытаний.
Методики проведения ускоренных испытаний изделий в непрерывном и циклическом режимах аналогичны. По окончании ускоренного режима испытаний изделия выдерживают в нормальных условиях в течение 1...2 ч, в то время как по окончании длительных испытаний - не менее 24 ч.
Испытания изделий под электрической нагрузкой предусматривают в том случае, если в условиях эксплуатации у этих изделий при увлажнении под напряжением возможно проявление разрушающих действий электролиза или электрохимической коррозии.
| Таблица 4 непрерывном | - Продолжительность испытаний (сут.) на влагоустойчивость в режиме в зависимости от степени жесткости | ||||||
| Температура воздуха, ºС | Длительные испытания для степеней жесткости | Ускоренные испытания для степеней жесткости | |||||
| II | III, IV, VII, XII, XIII | V,VI, VIII, XI | IX, X | III, IV, VII, XII, XIII | V,VI, VIII, XI | IX, X | |
| 25±2 | 4 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 40±2 | -- | 10 | 21 | 56 | -- | -- | -- |
| 55±2 | -- | -- | -- | -- | 4 | 7 | 14 |
В процессе испытания рекомендуется периодически проверять параметры изделий, оговоренные в ПИ и ТУ. Перед измерением параметров изделия прогревают (выдерживают во включенном состоянии) в течение времени, указанного в ПИ или ТУ, но не более 15 мин. Длительность измерений не должна превышать 10-15 мин. При измерениях в камере в процессе испытаний необходимо учитывать тепловое излучение изделий, которое не должно вносить изменений в режим работы камеры. Измерение параметров следует производить при отсутствии росы на поверхности РЭСИ.