空气测定法中工装对温度继电器温度特性影响的浅析

发表时间:2018/7/12   来源:《新材料.新装饰》2018年2月上   作者:杨银刚
[导读] 文章对温度继电器采用空气测定法测试温度特性时,当所用工装不同,温度继电器表现出不同的温度特性的现象进行了分析,找到影响温度继电器温度特性的主要因素,并提出改进方法以及试验验证,证明了改进方法的可行性。

(继电器工程技术部)
摘要:文章对温度继电器采用空气测定法测试温度特性时,当所用工装不同,温度继电器表现出不同的温度特性的现象进行了分析,找到影响温度继电器温度特性的主要因素,并提出改进方法以及试验验证,证明了改进方法的可行性。
关键词:温度继电器  温度特性 测试
 
        1 引言
        随着航空、航天、武器系统的发展,特别是神舟飞船的发展需求,对温度继电器的温度特性精度及准确性要求越来越高,因此,对待交货的温度继电器来说,要精确且准确的测试出每个温度继电器的具体温度特性,从而满足更高可靠性的需求。
        温度继电器的测温方法有三种[1],一种液体测定法,第二种是空气测定法,第三种是试块测定法,其中液体测定法在三种测试方法中表现最优,空气测定法次之,最后是试块测定法。所谓液体测定法:是将温度继电器浸没到可均匀搅拌的合适液体中,将继电器接入一个合适的指示电路中,当温度分别在动作和回复温度范围±2.8℃以内时,温度变化的速率应不大于0.55℃/min,用该种方法测定温度继电器的动作和回复温度的方法。空气测定法:采用和液体测定法相同的方法,但温度继电器放置于一个循环空气箱内,温度变化速率不大于0.55℃/min。由于液体测定法中,液体的具有较窄的沸点和凝固点范围,对高温或极低温继电器就无法测出其动作和回复温度,且由于液体测定法设备维护成本高、工作效率低及测温后清洗等方面综合考虑,批量生产中一般不采用该方法。空气测定法具有设备维护方便,成本低,继电器测试安装方便,效率高,测试完成后无清洗等工序的优点,因此,批量生产中比较常用的方法为空气测定法,但在空气测定法中,所使用的工装不同时,同一温度继电器会得出不同的动作温度及回复温度值,因此,本文就空气测定法中不同工装对温度继电器温度特性的影响进行分析,并提出一些优化方法。
        2 工装对温度继电器温度特性影响的分析
        在生产过程中,采用空气测定法来测量温度继电器温度特性时,一般需要特制工装进行测量,而当使用不同工装时,所得到动作温度和回复温度值往往会有差异,具体如下两种不同之处:第一种,工装材料相同,重量不同;第二种,工装重量相同,材料不同。我们以某某型号的工装(已简化)为例,如图1所示。
         
        a)重量较大的黄铜工装 b)重量较小的黄铜工装 c)重量较小的胶木板工装
        图1 某某型号工装
        从图中可以看出,有三种测温工装,a)图是重量较小的黄铜工装,b)图是重量较大的黄铜工装,c)图是重量较小的胶木板工装。
        选取两个同规格的温度继电器,使用液体测定法测出它们的动作温度和回复温度,分别为80.5℃/73.6℃,80℃/73℃,以该数据为基准,对上述三种工装进行试验对比,如表1所示。
        表1 测温对比

         

        对以上数据进行分析:采用空气测定法时所需要的测温设备为烘箱,烘箱面板上的读数为内置传感器所在位置的温度,在测温过程中,烘箱以0.55℃/min的速率进行升降温时,将测温工装及温度继电器放入烘箱中时,在动态测温过程中,测温工装及温度继电器本身的温度与烘箱面板处的读数会有一定的差异。
        下面就上述的差异之处进行分析说明。
        2.1 工装材料的影响。不同材料具有不同的比热容,如表2所示:
        表2 不同材料的比热容

      

        由公式Q=cmΔT可知,在动态测温过程中,烘箱单位时间内释放的热量恒定,同样质量的工装(继电器本身对环境温度的影响忽略不计),比热容越大,则温度变化ΔT越小。
        举例来说,一个烘箱中,内腔体积为0.5m3,工装材料分别为相同质量1Kg的木材和黄铜。
        当烘箱产生1000J热量时,木材工装产生的温升为ΔT=Q/(cm)=1000/(2000×1)=0.5℃;
        黄铜工装产生的温升为ΔT=Q/(cm)=1000/(380×1)=2.63℃。
        也就是说,此时采用木材工装测温的继电器温升为0.5℃,而采用黄铜工装测温的继电器温升达到2.8℃,而黄铜工装的温度变化也最为接近烘箱面板的读数,即采用黄铜工装测出的继电器温度特性最为准确。
        下面通过ansys热力学仿真,对比同一时刻同一热量情况下,相同质量的木材与黄铜工装所产生的温度变化曲线表。如图2所示
                
        图2 温升变化曲线
        通过上述分析计算及仿真,可以总结出,在空气测定法中,所用工装材料的比热容越小,工装温度变化与烘箱读数变化约接近,就越能真实的反映出温度继电器动作温度和回复温度值。
        2.2 工装大小的影响。以上述案例为例,两种工装均采用黄铜材料,一种质量为1kg,另一种质量为2Kg。
        此时,1kg质量的工装产生温升为:ΔT=Q/(cm)=1000/(380×1)=2.63℃;
        2kg质量的工装产生温升为:ΔT=Q/(cm)=1000/(380×2)=1.82℃。
        从上式计算可以看出,工装质量越小,温度反应越灵敏,也约接近烘箱的温度读数,能够较真实的反映出温度继电器的动作温度和回复温度。
        3 结束语
        综上所述,采用空气测定法测定温度继电器的动作温度和回复温度时,所使用的工装不同,则会得出不同的动作温度和回复温度值,为了较真实的测量出温度继电器的温度特性值,应该优先采用比热容小的材料,在工装设计过程中,应尽可能的减少工装的重量,以这种方式设计制作的工装测出的温度继电器的值最为准确可靠。
参考文献
[1]胡鸿滨,温度继电器温度特性的检测,中华文本库,2003年3月
 

 

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