CN102288910A - 一种温度熔断器组件的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于温度熔断器温度70℃或电流10A保护性功能熔断之外的温度熔断器组件使用状态寿命的测试方法，寿命特征的数学表达式= B×CT×D2×r，其中B为温度系数，温度在熔断器组件保护熔断温度70℃与工作温度范围-35℃~9℃之间；CT为累积通电时间，其中C为化霜次数，单位为次，T为时间，单位为min；D为负载电流，单位为A；r为熔断器内阻，单位为Ω，取r≤0.1Ω；分别计算熔断器组件模拟试验的寿命特征和熔断器组件工作的寿命特征，当熔断器组件模拟试验的寿命大于熔断器组件的工作寿命，且两者的比值大于1.5时，温度熔断器组件不被熔断，即试验结果有效。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器中电冰箱的技术领域，尤其是一种温度熔断组件试验方法。
背景技术
温度熔断器组件是冰箱化霜超温时的最后一道保护功能器件，温度熔断器组件同恒温器一起安装在含除霜加热管的蒸发器上，温度熔断器组件以自身具备的超温熔断和过电流熔断功能,为具有自动化霜功能的冰箱提供了安全保障。
目前，温度熔断器组件的验收条件无可靠性试验内容，现场冰箱修理中发现有恒温器失效引起温度熔断器组件熔断情况，更有甚者用铜线替代温度熔断器组件引起火烧冰箱事故。如果在除霜恒温器未失效情况下, 温度熔断器组件熔断, 那么温度熔断器组件本身的耐用性怎样考核?
为了解温度熔断器组件的保护作用,必须清楚冰箱的化霜工作原理 ，如图1，在机械式风冷冰箱里，当压缩机累计工作8 ~ 12小时，定时器切换到化霜通道：定时器的定时驱动电机断电;电源电压经机械温控器----定时器的化霜通道----除霜恒温器---温度熔断器组件施加到蒸发器上的除霜加热管, 此刻除霜加热管通电化霜, 压缩机关断。
聚集在冰箱冷冻室蒸发器上的霜在除霜加热管的加热下逐渐化解,当蒸发器上的化霜温度达到恒温器标称值6℃时, 化霜完成,此刻除霜恒温器触点断开, 定时器的驱动电机经温度熔断器组件----除霜加热管回路通电导通,经7~10分钟左右的驱动时间, 定时器的化霜延时时间到, 定时器的触点由化霜状态转换为工作状态,定时器重新开始对压缩机工作状态进行计时。压缩机的开、停状态由冰箱内的温控器设定的温度决定。温度熔断器组件是在除霜恒温器失效、不能断开的情况下对冰箱的又一级限温功能的保护,防止除霜加热管超温情况再连续加热, 防止冰箱着火的安全措施。
因此对温度熔断器组件的进行寿命试验非常有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对温度熔断器组件寿命进行试验的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种温度熔断器组件的试验方法，用于温度熔断器温度70℃或电流10A保护性功能熔断之外的使用状态寿命的测试方法，该试验方法包括温度系数、累积通电时间和功率三大试验条件，
寿命特征的数学表达式 = B × CT× D2× r --- (1)
式（1）中B为温度系数，温度在熔断器组件保护熔断温度70℃与工作温度范围-35℃~ 9℃之间；CT为累积通电时间,其中C为化霜次数，单位为次，T为时间，单位为min；D 为负载电流，单位为A；r为熔断器内阻，单位为Ω，取r≤ 0.1Ω；式（1）对应为温度系数×累积通电时间×除霜负载电流2×熔断器内阻四项相乘。
分别计算熔断器组件模拟试验的寿命特征和熔断器组件工作的寿命特征，当熔断器组件模拟试验的寿命大于熔断器组件的工作寿命，且两者的比值大于1.5时，温度熔断器组件不被熔断，即试验结果有效。
上述方案中，（1）式中累积通电时间C取值：冰箱工作15年, 冰箱压缩机开停机率按60%，压缩机累计工作8小时化一次霜计算:
化霜次数C = 365.5×15×24/8×0.6 = 9669次≈10000次，
依据是现在冰箱实际化霜平均所需时间，取T=25min，
即累积通电时间CT=25min×10000次；
熔断器组件工作的寿命参数为：
设定熔断器组件工作温度范围-35℃~ 9℃为基值，选温度系数B=1；；负载电流D=1A，熔断器内阻r =0.1；
熔断器组件模拟试验的寿命参数为：
T时间的选择与试验温度系数、负载电流乘积相关，在试验有效的情况下,试验时累积通电时间CT= 1min×20000次，否则要改变T；
负载电流取值介于熔断器组件保护熔断电流10A与大容积冰箱化霜负载电流1A之间，D = 2×1A = 2A；
熔断器内阻r =0.1；
熔断器组件的工作寿命: 1×25min×10000次×12A×0.1Ω= 25000
熔断器组件的模拟试验寿命: 5×1min×20000次×22A ×0.1Ω= 40000
熔断器组件的工作寿命和熔断器组件的模拟试验寿命的比值为1.6。
上述方案中，所述熔断器组件的模拟试验寿命的温度条件按如下方法确定：用实验的方法，选导通电阻均≤0.1Ω的20个温度熔断器串联成一组，分别浸入40℃、 45℃、50℃、55℃水中, 通2A的电流1min，断电1min, 运行20000个循环，实验结果为温度条件取值45℃，温度系数B=5，实验时熔断器组件未发生熔断现象。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明找出了温度熔断器组件除超温70℃、超负荷10A保护性熔断以外的工作寿命表达方式，用试验手段确定了试验条件的温度数值，并将熔断器组件的模拟试验寿命与熔断器组件的工作寿命进行对比，以此来保证温度熔断器组件试验的有效性。经过试验验收，保证温度熔断器组件除超温70℃熔断、超负荷10A保护性熔断以外，在正常使用时不被熔断，以此验证了温度熔断器组件的寿命。
本发明填补了温度熔断器组件寿命试验方法的空白,使得温度熔断器组件寿命判定有了量化指标。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1 是机械式风冷冰箱化霜工作原理示意图；
图2 是本发明的温度熔断器组件试验方法逻辑框图。
具体实施方式
温度熔断器组件本身具有以下3个特性：
① 可测量的70℃温度保护熔断特性；
70℃（±2℃）×T1（温升时间+ 熔断温度维持时间 ）––（2）
② 可测量的10A电流保护熔断特性；
102A×r (熔断器内阻) ×T2（10A电流维持时间 ） –– （3）
③ 实际工作包含环境温度条件（B）、加载功率（D2×r）、通电累积时间（CT）及化霜时常有淋水浸泡状态的使用寿命特性。
如图2所示：
本发明的温度熔断器组件寿命试验方法需温度、负载功率、累积通电时间–三大试验条件。其寿命状态为： B×CT×D2× r –– （1）
式（1）中B为温度系数，熔断器工作环境温度-35℃~9℃之间，取B取值为1；CT=累积通电时间，其中C为化霜次数，单位为次，T为时间，单位为min；D 为负载电流，单位为A；r为熔断器内阻，单位为Ω，取r≤ 0.1Ω；式（1）对应为温度系数×累积通电时间×除霜负载电流2×熔断器内阻四项相乘。
根据温度熔断器组件本身的3个特性,必定工作寿命状态式（1）乘积≮温度7 0℃的式（3）或≮电流10A的式（4）熔断保护状态乘积,则有：
B×CT×D2× r --- 式（1） ≮ 7 0℃（±2℃）×T1---式（4）
或式（1）≮ 102A×T2× r ---式（5），否则熔断器晶体将熔断。
那么，模拟寿命试验中：低于温度熔断器标称值（10A）的负载电流应取值多少? 低于温度熔断器标称值（7 0℃）的环境温度该取值多少?温度熔断器的累积通电时间又该取值多少?
负载电流的取值：温度熔断器所串接的除霜加热器功率与冰箱的制冷功率、冷冻室容积的大小相关，一般而言，冷冻室容积越大，化霜负载电流需要的也就越大，例：500升冰箱其冷冻室化霜负载负载电流约1A(210W)左右。该负载功率电流取值介于熔断器组件保护性熔断电流10A与常用大容积冰箱化霜负载电流1A之间，选2×1A= 2A(约440W)。
环境温度的取值：冰箱正常工作时温度熔断器安装在蒸发器上，由限温器限定工作温度为-35℃~ 9℃，远低于温度熔断器熔断的保护温度70℃。
试验用低于温度熔断器保护熔断温度取值范围：小于 70℃ ~ 大于等于 9℃工作温度之间，用实验的方法，以温度作变量，选（70℃ - 9℃）/ 2 + 9℃= 39 ℃ ，取40℃为试验温度起始值, 依次将导通电阻均 ≤0.1Ω的20个温度熔断器串联成一组,分别浸入在40℃、45℃、50℃、55℃水中、通2A电流1min，断电1min, 运行20000次为一种温度环境循环。
温度循环试验结束后，判断温度条件是否合适，即温度熔断器是否熔断? 未熔断则提高试验环境温度5 ℃，进行下一个批次循环；试验结果如下：
40℃与45℃环境实验结果：各20个温度熔断器加载试验结果均未熔断。
50℃与55℃环境实验结果：各20个温度熔断器加载试验，有一个温度熔断器在试验17000次时熔断；有二个温度熔断器在试验8000次、13000次时熔断，两种环境实验，温度熔断器失效率 55℃>50℃， 50℃ 环境为温度熔断器实验熔断临界温度。
再次重复50℃、55℃环境实验结果近似相同。
进行实验验证结果:试验温度条件选45℃±2℃，其温度系数为5。
通电累积时间条件中C取值：冰箱工作15年, 冰箱压缩机开停机率按60%,压缩机累计工作8小时化一次霜计算：
化霜次数C = 365.5×15×24/8×0.6 = 9669次≈10000次;
T时间的选择与试验温度系数、负载电流的乘积相关，在试验有效的情况下,试验条件（C T）取值为20000次×1min。
那么，上述温度、负载电流、时间条件取值模拟试验是否能达到熔断器固有组件工作（寿命）系数，确定如下：
熔断器组件的工作寿命=1×25min×10000次×12A×0.1Ω= 25000 --（4）
熔断器组件模拟试验 = 5×1min×20000次×22A ×0.1Ω= 40000 --（5）
由上(4)、(5)式对比可看出，模拟试验寿命系数是组件固有工作寿命系数的1.6倍，模拟试验可以达到或超过熔断器组件工作时的应力程度。
T时间的选择 = 1min合适，反之要加大T；
试验方法：将20个熔断器组件串联浸入45℃水中，通2A电流1min，断电1min，20000个循环。
试验结果检测组件导通电阻≤0.2Ω、熔断温度在70±2℃范围内, 绝缘电阻应≥100MΩ。
根据试验方法的温度、时间参数和负载电流指标要求,设计制作温度熔断器组件试验装置。由试验结果和使用温度熔断器组件冰箱客户的反馈情况，验证试验方法的有效性。
该试验方法的特点：
Ⅰ. 试验方法寿命应力程度 > 熔断器组件工作时的寿命应力程度。
Ⅱ. 浸水试验符合熔断器组件在通电化霜工作时被化霜水浸泡情况。
Ⅲ. 此试验方法对熔断器的晶体、焊接工艺及护套的密封性（绝缘等级）均有很好的考核作用。
试验结果验证：2006年5月~ 2011年4月,用上述试验方法研制的试验装置对3个温度熔断器组件厂的12个批次的温度熔断器组件进行功能可靠性寿命试验验证, 其中一个供应商的试验结果如下:
表1 试验次数20000次
试验结果：温度熔断器组件按试验条件试验, 试验3889次时熔断1个,试验后检测温度熔断器组件指标1个超差,质量评价不合格。
通过部件厂对温度熔断器组件的不断改进，和拒用试验不合格批次产品，使得温度熔断器组件质量有了保证，避免了正常使用情况温度熔断器的失效现象，从而使熔断器组件真正起到了用于过载与超温的安全保护作用。
Claims (3)
1.一种温度熔断器组件的试验方法，用于温度熔断器温度70℃或电流10A保护性功能熔断之外的使用状态寿命的测试方法，其特征在于：该试验方法包括温度系数、累积通电时间和功率三大试验条件，
寿命特征的数学表达式 = B × CT× D2× r --- (1)
式（1）中B为温度系数，温度在熔断器组件保护熔断温度70℃与工作温度范围-35℃~ 9℃之间；CT为累积通电时间,其中C为化霜次数，单位为次，T为时间，单位为min；D 为负载电流，单位为A；r为熔断器内阻，单位为Ω，取r≤ 0.1Ω；
分别计算熔断器组件模拟试验的寿命特征和熔断器组件工作的寿命特征，当熔断器组件模拟试验的寿命大于熔断器组件的工作寿命，且两者的比值大于1.5时，温度熔断器组件不被熔断，即试验结果有效。
2.根据权利要求1所述的温度熔断器组件的试验方法，其特征在于：
上述（1）式中累积通电时间C取值：冰箱工作15年, 冰箱压缩机开停机率按60%，压缩机累计工作8小时化一次霜计算:
化霜次数C = 365.5×15×24/8×0.6 = 9669次≈10000次，
依据是现在冰箱实际化霜平均所需时间，取T=25min，
即累积通电时间CT=25min×10000次；
熔断器组件工作的寿命参数为：
设定熔断器组件工作温度范围-35℃~ 9℃为基值，选温度系数B=1；
负载电流D=1A；熔断器内阻r =0.1；
熔断器组件模拟试验的寿命参数为：
T时间的选择与试验温度系数、负载电流乘积相关，在试验有效的情况下,试验时累积通电时间CT= 1min×20000次，否则要改变T；
熔断器组件的工作温度范围-35℃~ 9℃为基值选B=1，则温度在45℃时温度系数B = 5；
负载电流取值介于熔断器组件保护熔断电流10A与大容积冰箱化霜负载电流1A之间，D = 2×1A = 2A；
熔断器内阻r =0.1；
熔断器组件的工作寿命: 1×25min×10000次×12A×0.1Ω= 25000
熔断器组件的模拟试验寿命: 5×1min×20000次×22A ×0.1Ω= 40000
熔断器组件的工作寿命和熔断器组件的模拟试验寿命的比值为1.6。
3.根据权利要求2所述的温度熔断器组件的试验方法，其特征在于：
所述熔断器组件的模拟试验寿命的温度条件按如下方法确定：用实验的方法，选导通电阻均≤0.1Ω的20个温度熔断器串联成一组，分别浸入40℃、 45℃、50℃、55℃水中, 通2A的电流1min，断电1min, 运行20000个循环，实验结果为温度条件取值45℃，温度系数B=5，实验时熔断器组件未发生熔断现象。
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