低压电器试验基础系列讲座（5）--寿命试验

电寿命试验
       电器的电寿命试验主要考核触头的电器耐磨性，试验时触头回路通电，并应按产品技术条件或产品标准进行试验。
       电寿命试验负载接在被试电器，由于电寿命试验的负载阻抗远大于电源内阻抗，电流值不大所以可直接用电流表和功率因数表进行测量。
       触头电寿命与通断条件相同的电器(如配电用的自动开关、铁壳开关)，其试验线路与通断试验相同。控制电动机的电器(如接触器)其电寿命与通断条件的试验线路不同，试验回路需专门设计。K3类交流接触器用于鼠笼型电动机的直接起动与运转中断开，应用广泛，我们对它的工作条件做一分析。当电动机接至电网瞬间，转速为零，电动机与付边短路的变压器类似，电流可达到额定值的6倍左右，因此接通鼠笼型电动机的接触器应能接通该起动电流，故电寿命的接通条件为U6·6Ie。电动机正常运转后，电动机若为额定负载则电流为额定值。当定子绕组被分断瞬间，由于转子绕组感应出一个电流阻止磁通的减少，这个与转子绕组一起旋转的磁通在定子绕组中产生一感应电势，因此加在触头两端的电压为电源电压与感应电势之差。故接触器电寿命分断条件为0.17 U6·Ie。在进行产品寿命试验时，由于用电动机负载有许多不便(如配备一系列的电动机设备困难等)，所以一般试验室均采用电阻器与空心电抗模拟真实电动机负载。为获得接通、分段不同条件，需用第二种试验电源而阻抗仅需一套即可。因 

       接触器的辅助触头电寿命试验，允许用一般的电磁线削(磁路大部分通过铁心，但不应饱和)作负载。进行控制电器电寿命试验，电动电器的操作线圈需用一套程序控制装置来控制。
       在进行电寿命试验时多有时会产生被试接触器触头熔焊或铁心因剩磁粘牢不能释放等故障，为了能及时让值班人员排除这些故障，可在接触器电寿命控制线路中加一熔焊保护环节。
       根据接触器技术条件规定，每个型式试验项目应不少于二台产品。
       目前各地低压电器试验站采用了一些新的程序控制装置：接近开关式程序控制装置是利用晶体管振荡器组成的接近开关，在慢速旋转的转盘的不同位置上固定了金属片，当转盘的金属片旋转靠近开关时，振荡器停振，执行继电器动作。晶体管程序控制装置是静止式的装置，利用晶体管电子元件组成延时线路和逻辑线路。
       由于电寿命试验中负载阻抗远大于电源内阻抗，所以当给定通断电压、电流和功率因数时，计算负载阻抗可以不考虑电源阻抗。
       产品电寿命试验中应采用产品技术条件或产品标准所规定的额定操作频率进行试验，在不影响试验结果时，允许提高操作频率。
       试验进行到规定次数后，进行必要的检查，如触头任一点的厚度不得小于原厚度的1/5，经常清理及适当调整后，进行必要的动作值测定等检查，其结果仍符合产品技术条件或标准规定，则试品可认为合格。

电器的寿命
        低压开关电器一般是用来接通分断电路，且操作次数较多，因而一台开关能用多久，也就是能操作多少次是一个重要的技术指标。对于像接触器这一类频繁操作的电器，这一标准更是评价一台电器质量好坏的主要依据之一。
电器的寿命用它的允许操作次数来表示，所谓操作一次是指电器的可动部分从起始位置到终点位置再回到起始位置的一个工作循环。对于一般电器来说，操作一次是指接通一次和分段一次这样的一个工作循环；对可逆电器（如可正反操作的转换开关）来说，应按正反向各操作一个工作循环才算操作一次。每小时内电器的操作次数称为操作频率。
        电器的寿命指标包括机械寿命和电寿命两个方面：①机械寿命，是指电器在不需修理或更换机械零件下所能承受的无载操作次数。主要决定于电器机械结构的牢固程度以及零部件的机械强度；②电寿命，是指在规定的工作条件下，电器不需修理或更换零件而能承受的负载操作次数。主要决定触头的耐磨性，所以电寿命也被称为电器的触头寿命。
        与机械结构相比，触头部分的磨损更为严重，这主要是接通分断过程中触头上产生的电弧所造成的。电弧的高温使触点材料融化和喷溅，以致逐渐损耗，这种由于电的原因造成的磨损称为电磨损。触头的磨损不仅产生在分段过程中，在接通时动静触头碰撞会产生触头跳动，从而引起断续电弧产生磨损。触头磨损厚度变薄，动静触头接通后的超行程保证触头磨损后仍能接触，电寿命试验要用超行程、厚度或重量的减少并进行发热试验来考核。
        根据低压电器基本标准规定可知，操作愈频繁的电器，对其寿命指标的要求愈高，这是从使用角度上提出的。一般电器的电寿命都低于机械寿命，这是由于触头在通断过程中易受电弧烧损，并且触头属于可更换零件，损坏后换上新的触头电器仍可继续使用。
        为了使电寿命试验的情况能代表实际可能遇到的短暂混合操作情况，还规定了一般操作用控制电器需进行一定百分率的JK4(或JK2或ZK4或ZK2）全容量电寿命试验次数，在进行其一定比例的试验时，操作频率允许降低。
        进行寿命试验的被试电器，应完全装配好，并按正常工作位置安装。不按正常工作位置安装会影响到寿命试验的结果，因为电器通断过程产生的电弧是一股向上的热气流，电器正常的工作位置能保证电弧向外喷，另外，安装位置还与电器的发热（一般材料的机械强度随温度上升而下降）、可动部分重力作用方向，导轧的摩擦面等有关，这些都是影响寿命指标的因素。

机械寿命试验 
        机械寿命试验用来考核电器的机械强度，所以进行这项试验时，触头回路不通电，被试电器应完全装配好，并按正常工作位置安装，按正常工作情况接好导线，可以不带外壳。
        手动电器可以用手动进行操作，但有些电器如按钮等的机械寿命高达100万次以上，用手操作工作量太大，可以用模拟人手操作的专用机械装置来进行试验。
        用电磁铁操作的接触器、电磁继电器等电动电器在作寿命试验时，应用它本身的操作系统来操作。电动电器的机械寿命试验控制电路有很多方案。电磁式电器的操作线圈应按产品技术条件或标准的规定施以相应的电压或电流进行操作。应注意的是交流控制线路不允许用串联阻抗来调整电压。因为串联阻抗调压相当于加大电源阻抗减少输出电流，而一般交流电器起动电流很大工作电流较小，串阻抗后起动电流就会相应减小而对工作电流影响不大，从而降低了电磁铁碰撞的能量，使电器寿命延长，也就是降低了考核条件，与实际情况不符。
        接触器和电磁式继电器机械寿命高达几百万次甚至上千万次，进行一次实验的时间很长，为了缩短试验时间，允许提高试验的操作频率，但这会使电磁铁线圈受起动电流的冲击频率增加，为了防止过热，允许在试验过程中对线圈进行人工冷却。
        对于像自动开关等具有电流、电压等脱扣装置的电器，在进行机械寿命试验时，应有一定的断开次数由这些脱扣装置来完成，以便和实际情况相一致。如在低压电器基本标准中规定：自动开关进行机械寿命试验时，带电传动装置的自动开关分别以100%和110%额定电压各操作机械寿命次数的一半。断开方式为：①由延长时、短延时、瞬时、欠压延时或失压延时脱扣器各断开50次；②具有直接手动断开的自动开关除按①项外，由分励脱扣器或欠压（失压）瞬时脱扣器断开1000次，其余次数由直接手动断开；③不具有直接手动断开的自动开关，除按①项外，其余次数由分励脱扣器或欠压（失压）瞬时脱扣器断开。热继电器或热脱扣器的电寿命次数等于其机械寿命次数，其中40%的次数由1.2~1.5倍最大整定电流使其脱扣动作；50%的次数由2倍最大整定电流使其脱扣动作；10%的动作次数由6倍（对线路保护用为3倍，对绕线型电动机保护用为4倍）最大整定电流使其脱扣动作，此时，热继电器或热脱扣器整定在最大刻度位置。
        进行机械寿命试验时，如已规定了试验操作频率，试验次数除采用机械和电子计数器记录外，还可以由逐天积累的试验时间（小时）乘以操作频率来计算。
         试验前被试验电器的摩擦部分允许加润滑油，除产品技术条件或标准中另有规定外，试验过程中允许每隔总操作次数的1/10~1/5后进行正常维护，如旋紧螺丝、清理等。
        试验进行到规定次数后，应进行一次全面的检查，被试电器的任何部分应无破坏性损坏，操作机构能可靠地运作。经过清理及适当调整后，进行必要的动作值测定及测量触头压力，其结果仍符合产品技术条件或标准的规定则认为合格。