关键词：信息技术设备；温升试验；热电偶
随着社会的发展、科技的进步，越来越多的信息技术设备进入了普通人的生活，影响着人们学习、生活、工作等各方面的活动。为保证使用者的人身安全，世界各国均有相关法规以约束信息技术设备对人身造成的各种伤害。由于信息技术设备在工作中总要发热，如果整机器件和其周围的环境达到了过高的温度，则可能引起对人体的烫伤、绝缘的损坏或击穿，甚至导致着火等危险。弄清楚信息技术设备过热的原理，以及如何做好温升试验，是每一个产品设计者和检验员都需要重视的问题。
一、过热的原理
信息技术设备在一定的环境使用中，其热量的来源有以下4个方面：
㈠电能转换成热能。当电流通过导体、气体、真空时将有能量损失；当电流通过导电材料时，由于交变磁场和交变电场的作用，还会在导磁材料和绝缘材料中产生磁滞、涡流损耗和介质损耗。
㈡机械摩擦转换成热量。信息技术设备除电子元件以外还有各种机械部件。机械部件在机械运动中伴随产生摩擦力，摩擦过程中原子、分子相互撞击，从而导致温度升高，从而生成热量，这也是一种热能的转换方式。
㈢信息技术设备所处的环境的热量。由于信息技术设备所使用地点不同和载体用途不同及其在载体上所处位置其环境温度也大不同。
㈣空气动力加热。空气具有阻力作用，高速运转的设备与空气的接触面产生摩擦，剧烈的摩擦产生大量的热量。当这些热量被带到电子设备内部，也给电子设备带来过热危险。
二、过热的危害
信息技术设备过热所造成的危害有以下几方面：
㈠对人体的伤害。裸露的皮肤接触到烫热的物体时，敏感的皮肤会产生感知、疼痛、摆脱反应，严重的则会导致灼伤。当人体接触到烫热的设备或电子元器件的表面时，有可能引起烫伤和灼伤危险。
㈡影响绝缘的使用寿命。电气绝缘材料都有相应的最高容许工作温度，通常称为绝缘的耐热温度，在此温度下长期工作时，绝缘材料的电性能、力学性能和化学性能不会显著变坏。如超过此温度，则绝缘材料性能迅速变坏或引起快速老化，大大缩短绝缘材料的使用寿命。
㈢影响电气元件的使用。电气元件在使用中要符合其额定的电气参数、安装条件等要求，还要符合其使用环境条件。当温度达到一定值时，有些电气元件的性能、结构会发生变化，其安全性受到破坏，很容易引起触电事故。
㈣材料的性能降低。高温使绝缘结构变形，当绝缘材料作为外壳使用时，具有固定作用，高温使塑料外壳软化后，被支撑件的位置发生变化，减小电气间隙和爬电距离，导致器具存在危险。
由于信息技术设备过热后会造成一定的不良影响，因此需要对设备进行温升试验，来判断温度是否会过高，是否达到对器具、对周围环境有害的程度。
三、温升试验
㈠试验条件
在温升试验中，应当使设备处于最大工作条件下进行测试。在制造商操作说明范围内，以下列最不利的组合条件进行测试：
1.最不利的电源电压：应考虑多种额定电压，如果直接与交流电网连接，除特殊情况外容差应为±10%；如果预定与直流电网电源连接，除非厂家额外声明，否则容差为+20%和-15%。
2.最不利的电源频率：在额定频率范围内各个标称频率，通常不考虑容差。
3.最不利工作方式：如数据存储设备的最不利工作方式应为处于连续的存储状态。
4.最不利工作环境温度：如设备制造商未做特殊声明，则以35℃为基准温度进行试验。如制造商声明设备预定不在热带地区使用，则以25℃为基准温度进行试验。
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5.其他最不利因素：设备的现场配置和可移动零部件的位置；调节位于操作人员可接触区内的恒温器、调节装置或类似的控制装置。
㈡测试方法
温升测试方法有主要有热电偶法、电阻法。热电偶法适用于非绕组的部位的温度测量，如手柄、部件外壳、端子等；电阻法常用于测量带绕组的电器部件，如电动机、变压器等。
1.热电偶法
热电偶用两种不同成分的金属焊接起来，形成一个闭合回路，直接测温端叫做测量端，接线端子叫做参比端。当两端存在温差时，就会在回路中产温差电动势，即塞贝克效应。温差电动势的值与两个焊接点温度差存在一个特定的固有函数关系，若将其中的一个焊接点作为参考点，那么温差电势的大小就只与另一个焊接点的温度有关。此时 , 根据这一对不同金属导线中的温差电势值就能显示出测量点的温度。这就是热电偶的基本工作原理。
⑴热电偶的选择
信息技术设备的温升试验推荐使用T、K、J型热电偶线。
⑵热电偶的制备
剥去内绝缘层直至距离顶端约 1.5 mm 处；
剥去外绝缘层（如有）直至距离顶端约1.5 mm处；
顶端通过点焊连接。
⑶热电偶的布置
布置热电偶测量接触点必须布置在温度测量处并与被测部件表面紧密接触，保持良好的热接触。布置热电偶可以用绑扎、粘接、胶粘、喷射、焊接和锡焊等方法进行固定。
2.电阻法
金属导体都具有一定的电阻温度系数，其电阻率随温度变化而变化，导体的电阻值也随之变化，电阻法就是利用这一特性来实现温度的测量。
电阻法首先对室温和被测绕组的冷态电阻进行测量，然后让设备在规定的试验条件下工作，直到设备达到稳定的工作状态，这时断开设备电源，立即测量断电瞬间绕组的热态电阻和试验结束时的室温，然后通过以下公式计算出绕组的温升值：
△t
式中：△t——绕组温升（K）
——试验开始时的绕组电阻（Ω）
——试验结束时的绕组电阻（Ω）
——试验开始时的环境温度（℃）
——试验结束时的环境温度（℃）
k——铜绕组取234.5℃，铝绕组取225℃
电阻法能准确地测量绕组的平均温升，适用于带绕组的设备，如变压器、带线圈的控制器和开关等。
四、结束语
信息技术设备在使用过程中产生的有害热量会对设备绝缘性能造成损坏引起触电危险，要求产品的设计者结合各种温升影响因素，尽可能减小有害热量的产生。不同类型的信息技术设备在功能和操作上又不同，这就要求检验员对被测设备的工作原理及操作非常熟悉，结合各种影响温升的因素，并按照设备制造商对产品的有关规定将设备调整到充分的发热状态，才能科学准确地完成发热试验。
参考文献
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[3] 潘丽敏, 王红. 热电偶在安规测试中的应用[J]. 日用电器, 2009(5):46-48.
论文作者:陈剑龙
论文发表刊物:《科技中国》2018年5期
论文发表时间:2018/8/10
标签：信息技术论文; 设备论文; 绕组论文; 热电偶论文; 温度论文; 电阻论文; 测量论文; 《科技中国》2018年5期论文;