GB/T2423.37/IEC60068-2沙尘试验标准（推荐科赛德砂尘试验箱）
GB/T 2423《电工电子产品环境试验第2 部分:试验方法》包括若干部分。本部分为GB/T 2423标准的第37部分。本部分等同采用了IEC 60068 268;1994《环境试验第2部分:试验试验 L:尘和沙》(英文版)。跟国际标准相比,本部分主要做了以下编辑性修改:
删除了国际标准的前言;
增加了国家标准前言;
用相应的国家标准代替了国际标准;
把3.7注的内容直接应用于标准编辑中。
本部分代替了GB/T 2423. 37-1989,与其相比不同之处主要有:–将试验La分为Lal和La2,试验条件有所变化;
增加了试验方法Lc2;
在各试验方法之后增加了试验导则。
本部分的附录A、附录B均为资料性附录。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国电工电子产品环境技术标准化委员会(SAC/TC 8)归口。本部分起草单位:广州电器科学研究院。本部分主要起草人:颜景莲。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T2423.37–1989。
引 言
GB/T 2423的本部分为相关规范评价以下影响提供了信息:1)尘侵人壳体;
2)电气性能的改变,如接触故障、接触电阻改变、轨道电阻变化;3)运动的轴承、车轴等活动部件的卡死、障碍等;4) 表面磨损(腐蚀);
5) 光学表面的污染、润滑剂的污染;
6) 通风孔,套管、导管、过滤器、孔等的堵塞。
考虑到电工产品整体结构的不同以及模拟不同的使用环境条件,本部分规定了不同的试验方法。各试验方法的不同之处主要是气流性质不同,携带物质的性质不同。
1概述
本部分描述了沙尘试验的基本结构。图1和表1描述了各种方法的特点和结构。IEC60529沙尘试验中也有跟La2方法等同的部分。参见附录A。1.1 范围
本部分规定了确定空气中悬浮的沙尘对产品的影响的试验方法。
本试验方法不适用于检测空气过滤器。只有试验方法Lc2适用于模拟高速粒子(大于100 m/s)的腐蚀效应。
1.2 试验L的一般描述
沙尘试验结构上分成3组:
La:非磨蚀性细尘。本试验主要用于检测样品的密封性能。试验样品暴露于滑石粉或其他相当的
非常细小的尘中。可以再现由于温度交变导致样品内外气压不同造成的影响。
Lb:自由降尘。本方法用于模拟有防护场所中沙尘的影响。样品暴露于低密度含尘大气中,其中
有间歇性的少量尘注人,并由于重力作用会降落到样品上。
Lc:吹沙尘。本方法主要用于模拟户外和车载环境条件下沙尘对样品的密封性能和磨蚀影响。样品暴露于夹带了一定量尘、沙或沙尘混合物的湍动或层流气流中。
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部份达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部份。
GB/T 4797. 6 – 1995 电工电子产品自然环境条件尘、 沙、盐雾(neq IEC 60721-2-5:1991)1EC 60529 :2001 Degrees of protection provided by enclosures (IP code)
3术语和定义
本部分使用的术语及定义如下。
3.1
尘dust
没有特定来源或者组成,尺寸为1 μm~150 μm的粒子。
3.2
尘浓度 dust conentration
单位体积空气中的尘粒子总质量。
3.3
湿度 humidity
相对湿度定义为在任意温度下的实际蒸汽压与该温度下的饱和蒸汽压的比值。
3.4
吸湿的 hygroscopic具有吸收水分的能力。
3.5
粒子尺寸 partical size
假设粒子都是球形的,尘和沙粒子的综合尺寸;一般通过筛分、计算沉降速度或者测量显微图片面积进行测定。
3.6 沙 sand
球形或带棱角的,尺寸在100 μm~ 2000 μm的粒子。对于环境试验,尺寸一般限制在150 μm~850 μm。
3.7
筛子(平面网状) sieve( square -meshed)
符合标准规定的筛子,用于测定被筛分物质的粒子尺寸。
4试验 La:非磨蚀性细尘
4.1方法La1:交变气压
4.1.1 目的
本试验目的主要是确定产品防止细尘侵人的防护程度。
4.1.2一般性 描述
在La1试验中,样品暴露于含有尺寸小于75 μm(见4. 3)的非磨蚀性细尘的含尘气流中。该方法并不模拟自然环境或诱发环境条件。
本试验中规定了向下的垂直气流。
对于特定类型的外壳,试验箱内的压力会循环变化，以促使尘侵人。
4.1.3 试验设备描述
试验箱应使样品暴露于垂直的非层流且含有规定数量的尘的气流中。为此,应搅拌试验用尘并且吹入密封试验箱。试验箱内的气压应能够按照4.1.4.6的要求进行交变。
沉降在试验箱底部的尘应循环使用。
样品体积不应超过试验箱体积的25%,样品底座不应超过试验箱工作空间水平面积的50%。如果样品尺寸不符合本部分,相关规范应规定使用下列何种方法:
a)单独测试样品的密封部分;
b)测试样品有代表性的部件,包括例如门、通气孔、支座、密封轴等元件,在试验过程中包含样品的精细部件例如端子,集电极圈等应安装就位;c)测试跟原样品具有相同设计细节的小样品。图3中给出了适用的试验设备的实例。
4.1.4试验条件
4.1.4.1试验 用尘
试验用尘是干燥的非磨蚀性的细粉尘,能够通过筛孔为75μm,金属丝直径为50μm的平面网状筛。
本试验中可以使用滑石粉,分析表明它可以满足要求(见4.3. 4.2)。
试验用尘使用次数不应超过20次。应注意维持干燥以保持粉尘细度。使用前应在80C下烘下2 h。
4.1.4.2尘浓度
试验用尘的数应能够使箱底基准表面上的沉降均匀维持在(600土200)g/(m^●h)。
4.1.4.3气流
试验箱内的气流应主要是自上而下的垂直气流,而非层流。
4.1.4.4气流速度气流速度应能够使尘在试验箱内均匀分布。
4.1.4.5湿度
试验箱内的相对湿度应小于25%。可以通过提高试验箱温度实现。(见A.3)。
4.1.4.6 样晶内气压
根据样品的运行条件,样品外壳可以分为两种类型:
类型1:样品外壳内的气压可能会与外界大气压不同，例如由运行中的热力循环引起气压不同。类型2;样品外壳内气压跟外界气压相同。相关规范应阐明样品外壳类型和压力降。
4.1.4.6.1对于具有类型1外壳的样品,应放人试验箱,并按照正常使用位置安装。样品应承受图2中规定的压降周期。根据相关规范中规定,压力降应为2 kPa(20 mbar)或5 kPa(50 mbar)。
如图2所示,尘应在每个循环周期内注人。
4.1.4.6.2 对于具有类型2外壳的样品,应放人试验箱,并按照正常使用位置安装。此种情况下,不应使用真空泵。
4. 1.4.7 严酷程度
试验严酷程度由试验箱内的气压和试验持续时间确定,取决于外壳的类型,并应在相关规范中进行规定。
类型1:根据相关规范规定,压力降为2 kPa(20 mbar)或5 kPa(50 mbar),持续时间2 h。类型2:大气压,持续时间4 h.
4.1.5预处理
相关规范可以规定预处理。
4.1.6初始 测量
样品应按照相关规范进行目视检查、尺寸和功能检查。
4.1.7试验
试验箱内空气温度应足够高,能够确保箱内的相对湿度达到25%或更低。将处于室温下的样品在;不包装,不通电,准备使用状态下按照正常使用位置或者根据相关规定放人试验箱。如果包含多个样品,应注意样品之间不要接触,不要互相遮挡尘。
相关规范可以要求样品在试验期间通电或运行。
在试验箱中注入尘以在规定的注人时间内(类型1)或者整个试验期间(类型2)维持规定的尘浓度。条件试验结束后,样品仍然保留在试验箱内直至尘全部沉降。
4.1.8 中间检测
相关规范可以要求在试验过程中或者在试验结束前样品仍然在试验箱内时进行检测。如果要求此类检测,相关规范应规定检测内容和检测时间。4.1.9 恢复
除非相关规范另有规定,样品应在标准大气条件下恢复2h。
4.1.10 清洁
相关规范可以规定在进行最终检测之前清除样品外表面的尘。
4.1.11最终检测
恢复完成以后,样品应按照相关规范进行目视检查,尺寸和功能检查。4.1.12相关规范中应给出的信息
当相关规范包含该试验时。在可能的情况下,应给出以下细节信息。相关规范应提供下面列出的信息,注意打*的项目,总是要求的。
条款
a)如果样品尺 寸不符合标准,所采取的方法 4.1.3
b) 外壳的类型和压力降* 4.1.4.6
c)严酷程度 4.1.4.7
试验箱内的气压*
试验持续时间*
d) 预处理: 4.1.5
e) 最初检测* 4.1.6
f)试验 过程中的样品状态,电气负载或者是否运行* 4.1.7
g) 如果非正常使用位置安装,样品的安装位置 4.1.7
h) 中间检测， 4. 1.8
i) 恢复 4.1.9
j) 样品的清洁 4.1.10
k) 最终检测* 4.1.11
4.2方法 La2:恒定气压
4.2.1目的
本试验主要目的是确定样品防止细尘侵入的防护程度。
4.2.2一 般性描述
La2试验是-一个检验密封性试验,样品暴露于含有尺寸小于75pμm的非磨蚀性细尘的高浓度含尘气流中。该方法并不模拟自然环境或诱发环境。,
本试验中规定了向下的垂直气流。
对于特定等级的外壳,内部压力比外界气压要低，以促使尘的侵人。
尘的数量应保证尘的浓度较高且均一。没有规定监控尘浓度的方法。
4.2.3试验设备描述
试验箱应使样品暴露于垂直而非层流且包含规定数量的尘的气流中。为此,应搅拌试验用尘并吹人密封试验箱。如相关规范有规定,样品应连接真空泵进行抽气,使含尘试验箱内的气体通过缝隙、套管或者其他类似部件进人样品。压力降应能够调节和监控,并应测量抽气速率。
沉降在试验箱底部的尘应循环使用。
样品体积不应超过试验箱体积的25%,祥品底座不应超过试验箱工作空间水平面积的50%。如果样品尺寸不符合本部分,相关规范应规定使用下列何种方法:
a)单独测试样品的密封部分;
b)测试样 品有代表性的部件,包括例如门、通气门、支座、密封轴等元件,在试验过程中包含产品的精细部件例如端子,集电极圈等应保持原位;
c)测试跟原样品具有相同设计细节的小样品。图4给出了适用设备的实例。4.2.4试验 条件
4.2.4. 1试验 用尘
试验用尘要求跟方法Lal中的4.1.4.1完全相同。
4.2.4.2尘浓度
试验用尘的数量至少为2 kg/m’ (试验箱体积)。
4.2.4.3气流
试验箱内的气流应主要是自上而下的垂直气流,而非层流。4.2.4.4气流速 度气流速度应能够使尘在试验箱内均匀分布。
4.2.4.5 湿度
试验箱内的相对湿度应小于25%。可以通过提高试验箱温度获得(参见A.3)。4.2. 4.6样品内气压
根据样品的运行条件。样品外壳可以分为两种类型:
类型1:样品外壳内的压力可能会与外界大气压不同,例如由于运行中的热力循环引起的气压不同。
类型2:样品外壳内气压跟外界气压相同。相关规范应阐明样品外壳类型和压力降。
4.2.4.6.1对于具有类型 1外壳的样品,放人试验箱,并按正常使用位置安装,连接真空泵使样品内部压力低于大气压。为此,外壳上应提供合适的孔如果样品壁上已经具备排水孔,真空管应连接到该孔上,不需要重新打孔。如果排水孔多于一个,真空管应连接到其中一个孔上,其他孔在试验过程中应密封。
4.2.4.6.2 对于具有类型2外壳的样品，放入试验箱,并按正常使用位置安装。所有开放的孔保持开放。
4.2.4.7严酷程度
试验严酷程度由试验箱内的气压和试验持续时间确定,取决于外壳的类型,并应在相关规范中进行规定。
类型1:气压
试验用尘要求跟方法Lal中的4.1.4.1完全相同。
4.2.4.2尘浓度
试验用尘的数最至少为2 kg/m3 (试验箱体积)。
4.2.4.3气流
试验箱内的气流应主要是自上而下的垂直气流,而非层流。4.2.4.4气流速度气流速度应能够使尘在试验箱内均匀分布。
4.2.4.5湿度
试验箱内的相对湿度应小于25%。可以通过提高试验箱温度获得(参见A.3)。
4.2.4.6样 品内气压
根据样品的运行条件。样品外壳可以分为两种类型:
类型1:样品外壳内的压力可能会与外界大气压不同，例如由于运行中的热力循环引起的气压不同。
类型2:样品外壳内气压跟外界气压相同。相关规范应阐明样品外壳类型和压力降。
4.2.4.6.1对于具有类型 1外壳的样品,放人试验箱,并按正常使用位置安装,连接真空泵使样品内部压力低于大气压。为此,外壳上应提供合适的孔,如果样品壁上已经具备排水孔,真空管应连接到该孔上,不需要重新打孔。如果排水孔多于一个,真空管应连接到其中一个孔上.其他孔在试验过程中应密封。
4.2.4.6.2对于具有类型 2外壳的样品,放人试验箱,并按正常使用位置安装。所有开放的孔保持开放。
4.2.4.7严酷程度
试验严酷程度由试验箱内的气压和试验持续时间确定,取决于外壳的类型，并应在相关规范中进行规定。
类型1:气压
—-2 kPa(20 mbar).5 kPa(50 mbar)或10 kPa(100 mbar)。试验持续时间
使用相关规范中规定的最大压力降,如果抽气速度小于每小时40倍壳内体积,试验应持续直至抽出80倍壳内体积,或者8 h。
一如果抽气速度达到每小时40~60倍壳内体积,则持续时间为2h。
本试验的目的是从样品内抽出至少相当于80倍的样品壳内的自由空气的体积。但是,任何时刻的抽气速率不得超过每小时60倍壳内体积。
类型2:
气压:标准大气压;试验持续时间: 8 h。
4.2.5预处理
相关规范可以要求预处理。
4.2.6初始测量
样品应按照相关规范进行目视检查,尺寸和功能检查。
4.2.7试验
试验箱的温度应足够高,以确保箱内的相对湿度为25%或更低。将处于室温下的样品在不包装,不通电,准备使用状态下,按正常使用位置或者根据相关规定放入试验箱。如果包含多个样品,应注意样品之间不要接触,不要互相遮挡尘。
相关规范可以要求样品在试验期间通电或运行。,
当样品放人试验箱时,如果使用真空泵(类型1),就应连接和打开真空泵。在试验箱中注人尘开始试验。
条件试验结束后,关闭真空泵(类型1),样品仍然保留在试验箱内直至尘全部沉降。
4.2.8中间检测
相关规范可以要求在试验过程中或者在试验结束前样品仍然在试验箱内时进行检测。如果要求此类检测，相关规范应规定检测和检测时间。
4.2.9 恢复
除非相关规范另有规定,样品应在标准大气条件下恢复2h。
4.2. 10 清洁
相关规范可能规定在进行最后检测之前清除样品外表面的尘。
4.2.11 最终检测
恢复完成以后,样品应按照相关规范进行目视检查,尺寸和功能检查。4.2.12 相关规范中应给出的信息
当相关规范包含该试验时。在可能的情况下,应给出以下细节信息。相关规范应提供下面列出的信息,注意打*的项目,总是要求的。
条款
a)样品内部形 成的真空度 4.2.3
b) 如果样品尺寸不符合标准,所采取的方法 4.2.3
c) 外壳的类型和压力降# 4.2.4.6
d) 严酷程度* 4.2.4.7
试验箱内的气压*
试验持续时间
e)预处理 4.2.5
f) 最初检测*4.2.6
h)如果非正常使用位置安装,样品的安装位置 4.2.7
i) 中间检测 4.2.8
j) 恢复 4.2.9
k) 样品的清洁 4.2.10
I) 最终检测* 4.2.11
4.3试验La导则
4.3.1检测电工产品防尘等级的方法
试验方法的两个主要参数是:
a)样品周围含高浓度非磨蚀性细尘空气;
b)模拟的周围环境或样品内部气压变化。
需要强调的是本试验主要是为检验密封性能设计的,并没有也不适用于模拟任何自然沙尘环境。本部分描述了产生试验条件的方法和理论,并且讨论了可替代用尘。
另外,本部分还描述了严酷程度以及影响再现性的因素,并给出一些说明和安全防护措施。
4.3.3.3描述的方法La2使用的设备,同IEC 60529中规定的测试防尘密封性能的试验设备完全一样。
4.3.2试验 La的基础理论
4.3.2.1概述
根据试验La进行试验的主要目的是检验电工产品外壳的防尘性能,次之为了检测尘侵人对产品的影响,同时也可以检测尘侵人对安全和灾害的影响。
尘引起的安全和灾害影响包括由电导性尘引起的电击,可燃性尘引起的火灾或爆炸。
为了分析试验方法的要求和限制,在下列条款中对于尘的来源、作用以及影响等做了–些思考。
4.3.2.2尘 的来源
产品周围出现的尘主要有几个来源。通过例如通风孔或者缝隙侵入的尘可能是例如石英、煤、用于解冻的盐以及化肥等尘。
尘也可能是小的棉或羊毛纤维,天然的或人造的,来源于在起居室或办公室正常使用的衣物或地毯。
尘的其他来源有农舍的种子,磨坊地面上的面粉等。粒子的尺寸从1 μm~ 100 μm。4.3.2.3尘 的作用和影响
4.3.2.3.1侵入
可能发生尘侵人样品的情况有以下几种:一由 强迫空气循环带人,如为了制冷;一由 空气的热运动带人;
由温度变化引起的压差吸人;一风吹人。
4.3.2.3.2主妻影响
尘自身可能会导致以下一种或几种有害影响:
a)活动部件卡死;
b)摩擦活动部件;
c)增加活动部件的质量引起不平衡;d)危害电绝缘性;
e)危害电性能;
f)堵塞空气过滤器;
g)降低热传导 性能;
h)干扰光学 性能。
4.3.2.3.3次要影响和组合影响
尘的存在并且联合其他环境因素可能会对产品造成有害影响,例如腐蚀、长霉。特别是湿热环境跟化学腐蚀性尘结合会引起腐蚀。此外,过滤器堵塞以及通风或制冷性能的降低可能会导致过热和火灾。
对于不导电的和腐蚀性尘如用于解冻的盐,可以通过使用试验用尘和实际腐蚀性物质的混合物进行沙尘试验,然后进行湿热试验研究其影响。
但是,为了保持再现性,应考虑用中性尘进行沙尘试验,然后进行标准腐蚀试验分别进行研究。为了研究吸湿性尘的影响.可以在沙尘试验中混人短的棉纤维,然后进行腐蚀试验。
4.3.2.4检测防尘致密性试验
4.3.2.4. 1空气进 入样品的运动
由尘进人样品的机理(4.3.2.1)可以看出，沙尘试验方法需要有空气进出样品。
根据样品结构连续或间隔运转样品或者用风扇吹风可以实现空气运动,也可以利用空气压力系统使样品内部产生连续的和交变压差来实现空气运动。
由于主要目的是检测防尘致密性以及维持高的再现性,目前试验La选择了后一种方法,这也是一种较为简单的实现空气运动的方法。在某些情况下,会使试验结果的解释复杂化(4.3.8)。
4.3.2.4.2试验箱 尘浓度
试验的目的是检测防尘致密性,并不模拟样品实际的工作环境。
因此,对于试验箱含尘环境的要求仅仅是在样品周围建立一个高浓度含尘空气环境。为了获得足够的尘以便于研究,尘浓度跟自然的或人工的实际工作环境比较起来要大的多。
作为信息,本试验方法的尘沉积速率大约是试验L.b自由降尘沉降速率的10*倍。
4.3.2.4.3恒定/交变气压
试验Ia要求模拟样品内外气压差。
试验Lal压差是交变的,通过改变试验箱内的气压实现。试验La2的压差是恒定的,通过给样品连接真空泵实现。
试验Lal的优点有:
试验I.a2被很多实验室熟知,并且在其他IEC出版物中广泛使用。
4.3.2.4.4 尘粒子尺寸的选择
对于评估样品的防尘致密性,叮以选用任何材料的尘进行试验。主要的要求是粒子尺寸分布,应含有实际工作场所能发现的粒子的最小尺寸。只能使用软材料测试防尘致密性,因为这样可以避免对样品的磨蚀影响。
4.3.2.5 条件试验中样品的工作状态
样品的运行状态会影响尘的侵人,这取决于样品的类型和特点。
通过试验箱压力系统模拟密封的发热样品的吸人效应,因此样品在条件试验时可以不通电。
活动部件的密封,如传动轴和操作按钮等可能会受其运动的影响,因此样品在试验过程中应处于工作状态。
由于尘浓度太高不能对试验结果给出合理解释，目前沙尘试验不适用于开放式的样品,如具有开放式强迫空气制冷的样品或者是具有开放式对流制冷通风孔的样品。
4.3.3产生试验条件的方法
4.3.3.1一般要求
为了产生能够再现的试验条件,应满足下列参数的一般要求:a) 尘浓度;
b) 尘分布均匀性;
c) 温度;
d)相对湿度;
e) 静电累积;
D) 样品模拟气压;
g) 尘特性。
参数a)~f)由设备设计决定。设备设计导则见4.3.3.2和4.3.3.3。试验用尘选用导则见4.3. 4。
4.3.3.2试验 La1试验设备(交变气压)
4.3.3.2. 1试验箱
图3给出了一个适用的试验箱的实例。建议试验箱内壁采用导电性材料,并且接地避免静电积累。如果静电对尘侵人样品的影响也是测试的目的,样品相对于试验箱就要带电。
通过提高试验箱温度控制湿度最为方便。在试验箱内部建立等温条件的一种方法是:试验箱设计为一个铝制内箱,外面用绝热材料制成的外箱包裹;受控的热空气在内箱和外箱之间循环;为了使热气流分布均匀,其间布放一些导流板;原理同自由场温度试验箱分布相同。
交变气压对样品的影响是建立在试验箱气压变化基础上的。这就要求气密性构件要能够承受规定的气压。(见4.3.3. 2.3)。
4.3.3.2.2 尘注入系统
尘注人系统应能够维持试验箱内有足够密度的均匀的悬浮尘。可以通过使用螺旋输送设备实现该功能,将尘从试验箱的底部输送到顶部。尘密度可以通过螺旋输送设备的速度进行控制。是否需要混合设备将尘导人螺旋输送设备的人口,取决于试验箱顶部的形状以及尘的漂浮特性。可以通过在螺旋输送设备的出口水平安装一台风扇控制悬浮尘的均匀性。
4.3.3.2.3 交变气压系统
为了模拟自然气压变化,应给样品引人气压交变系统,因此也增加了尘侵人样品的可能性。气压交变是通过试验箱气压周期性变化实现的。
一个试验气压循环包括了试验箱内的低气压阶段,然后是环境气压。
试验循环在压力变化阶段(如恢复至周围气压),给样品引人了外部空气到内部空气的交换。
通过改变试验箱内的气压而不是改变样品内部的压力来实现压差的优点主要是保持样品的完整性。
4.3.3.3试验 La2试验设备(恒定气压)
试验La2恒定气压试验设备跟IEC60529描述的设备完全-样。
把样品放置在一一个密闭的试验箱,尘通过高速气流悬浮于试验箱中。样品内的气压保持恒定,比周围大气压要低。试验持续时间部分取决于样品的尺寸,部分取决于样品的泄漏量,它决定了交换空气的体积。
