Воздействие температур. Описание методов 201-204 климатических испытаний изделий электронной техники и электротехники по ГОСТ 16962-71
В ходе эксплуатации оборудование подвергаются воздействиям окружающей среды, способным вывести его из строя. В результате могут возникнуть опасные аварии, несчастные случаи и финансовые убытки. Современные методы климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур сводят к минимуму риски, связанные с деформацией и поломкой оборудования под механическим и климатическим воздействием. (При условии соблюдения требований к эксплуатации)
Методы климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур установлены государственными стандартами (ГОСТ 16962-71). Они описаны в разделе 2.3 «Методы климатических испытаний». Нормативный документ также предписывает требования к изделиям для их допуска в работу. Они и проверяются в ходе тестов.
ГОСТ 16962-71 разделяет методы по разделам в зависимости от типа окружающих условий.
Теплоустойчивость при эксплуатации – метод 201 по ГОСТ 16962-71
Испытания на теплоустойчивость в работе проводятся методом 201. Тесты оценивают способность изделия сохранять свои свойства и внешний вид под влиянием высоких температур.
ГОСТ 16962-71дает 2 варианта для метода 201, при которых испытываемое изделие подвергается электрическому воздействию (201-2) и нет (201-1). В обоих случаях тесты обычно проводят в камере тепла без регулирования влажности. Исключением являются греющиеся объекты, имеющие установленную предельную температуру.
Метод 201-1 по ГОСТ 16962-71
Для проведения климатических испытаний электронной техники и электротехникиметодом 201-1 без электрической нагрузки, исследуемое изделие помещается в камеру тепла. Температура в камере устанавливается до или после помещения объекта. Оба варианта приемлемы, но чаще используется второй.
Необходимое время для испытаний определяется как достаточное для достижения теплового равновесия, или до достижения объектом определенной нормами температуры.
Метод 201-2 по ГОСТ 16962-71
Метод климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур под электрической нагрузкой предполагает несколько вариантов. Выбор в данном случае зависит от возможностей тестового оборудования, величины электрической нагрузки и условий эксплуатации.
Испытания могут проводиться в одной камере одновременно для нескольких объектов, если соблюдены нормы для такого рода тестов (расстояния между тестируемым и тестирующим оборудованием). Изделия помещаются в камеру и находятся под воздействием температур, как и в методе 201-1.
Если нормы расстояния не могут быть соблюдены, температуру замеряют у участка (узла) изделий, определяемого нормативами, согласно регламенту.
Для изделий, подвергаемых нагрузке при работе кратковременно, используется метод 201-1. Затем делается дополнительный тест. Объект подвергают нагрузке на время, установленное стандартами.
Теплоустойчивость при транспортировке и хранении – метод 202 (202-1) по ГОСТ 16962-71
Такой метод климатических испытаний дает оценку устойчивости изделия к высоким температурам при перевозке и во время простоя. Тестирование обычно необходимо, когда ожидаемая температура в это время превышает температуру при эксплуатации. В этом случае испытания могут проводиться беспрерывно, то есть без извлечения объекта из камеры.
Для проведения теста, изделие помещается в камеру. В ней устанавливается верхний температурный предел при транспортировке/ хранении. По прошествии времени исследуемое оборудование извлекается и выдерживается в обычных условиях. Временные промежутки для каждого этапа определены регламентом. После оборудование осматривается и сравнивается с установленными стандартами.
Холодоустойчивость при эксплуатации – метод 203 (203-1) по ГОСТ 16962-71
Оценка функций, свойств и качеств изделия в условиях низких температур и под их продолжительным воздействием производится описанным в ГОСТ 16962-71 методом климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур № 203 (203-1). Испытания на холодостойкость также проводят под электрической нагрузкой в некоторых случаях.
В ходе исследований объект помещается в камеру холода. Температуру устанавливают до или после его помещения. По прошествии необходимого времени изделие оценивается с установленными стандартами. Время и температура определены соответствующими нормами.
Холодоустойчивость при транспортировке и хранении – метод 204 (204-1) по ГОСТ 16962-71
Для подтверждения соответствия эксплуатационным требованиям или их определения в условиях низких температур при транспортировке или хранении используется метод 204 (204-1).
Он проводится как отдельно, так и вместе с испытаниями для эксплуатационных условий. Последнее необходимо, когда предполагаемые температуры при работе выше, чем при перемещении и хранении. При проведении тестов совместно с тестами в условиях эксплуатации, объект остается в камере, не изымается между испытаниями.
Испытание проводят как и в случае с методом 202. Изделие помешают в камеру с заранее установленной низкой температурой, или же ее понижают после. По прошествии установленного времени объект изымается и оценивается на соответствие стандартам.
Воздействие смен температур – метод 205 по ГОСТ 16962-71
Метод необходим для определения устойчивости оборудования к изменениям внешней температуры. В зависимости от тестируемого оборудования и условий, в которых предполагается их использование, ГОСТ 16962-71 предлагает несколько способов оценки изделия.
- Для эксплуатации при быстрой смене внешней температуры применяется методы 205-1 или 205-2.
- Если же предполагаемые перепады температуры не резкие, то испытания проводятся по методам 205-3 или 205-4. Метод 205-4 применим только для электротехники, и только греющейся.
Время и температуры для испытаний должны соответствовать требованиям и стандартам.
Метод 205-1 по ГОСТ 16962-71
Тест состоит из трех непрерывных циклов (или иного количества, регулируемого стандартами и ПИ). В ходе одного цикла объект помещают в камеру с максимально низкой температурой, а затем в камеру с максимально высокой. Время нахождения изделия вне камер при перемещении из одной в другую не должно превышать 5 минут. Также не рекомендуется превышать границу в 5 минут при достижении необходимого уровня температуры в камере. По прошествии трех циклов изделие оценивается.
Метод 205-2 по ГОСТ 16962-71
Данный метод климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур тоже состоит из 3-х непрерывных последовательных циклов (или иного количества, регулируемого стандартами и ПИ). Объект также перемещают из искусственно созданных камерой условий крайне низкой температуры в условия крайне высокой. Однако в отличие от метода 205-1, после его изъятия из одной камеры, и перед перемещением в другую, изделие держат определенное количество времени в обычных условиях. После 3-его цикла оборудование проходит оценку. Нагревание или охлаждение в камере должно происходить не более чем за 5 минут.
Метод 205-3 по ГОСТ 16962-71
Метод предполагает повторение двух циклов, следующих друг за другом. Объект помещают в камеру и устанавливают нижнюю температурную границу, держат его некоторое время в таком температурном режиме до достижения теплового равновесия. Затем в той же камере устанавливают максимальную температуру, и также выдерживают изделие в течение определенного времени. Затем в камере устанавливаются нормальные температурные условия. В данном случае оценивается среднее время охлаждения и нагрева.
Метод 205-4 по ГОСТ 16962-71
Перед проведением испытаний по методу климатических испытаний электронной техники и электротехники для оценки воздействия температур 205-4 проводят выдержку в камере влажности. За исключением случаев, когда объект имеет жидкую изоляционную среду.
Процедура подразумевает выдерживание объекта при определенных условиях в течении 5 суток:
- Температура 40о(+-2)
- Относительная влажность 95%(+-3)
Цель процедуры – оценить зависимость сопротивления или емкости изоляции от времени.
После указанного времени изделие оставляют на 2-3 часа в нормальных условиях.
Далее следуют 5 циклов, проводимых непрерывно друг за другом.
Каждый цикл начинается с понижения температуры в камере до минимальной. Изделие выдерживается в таких условиях установленное количество времени. В конце периода объект с подвижными элементами тестируют. Однако, если есть подозрения, что работоспособность нарушена под воздействием низких температур, то такое тестирование проводится раньше, еще при охлаждении.
Для следующего этапа цикла изделие подвергают максимальной электрической нагрузке. А температуру в камере повышают до необходимой установленной по ГОСТ 16962-71. После этого изделие отключают, а температуру обратно понижают до минимальной эксплуатационной. Допускается проведение данного этапа в разных камерах. Однако, в таком случае стоит помнить, что объект включатся под электрическую нагрузку в камере с низкими температурами, при достижении 10-15 градусов его отключают и переносят в камеру тепла.
Если тестируемое оборудование не имеет жидкую изоляционную среду, то следующим шагом необходимо повторить этап выдержки в камере влажности, выдерживание изделия в описанных условиях в течение 5 суток, перед тем как приступать к новому циклу.
В ином случае (при наличии такой изоляционной среды) оборудование выдерживают при обычных условиях вне камер. После чего оно испытывается полным испытательным напряжением.
Также допускается замена выдерживания объекта в камере влажности на испытания на влагоустойчивость. Они состоят из нескольких циклов (не более 10).
Для оценки результатов тестирования изделия разность сопротивления и емкости изоляции, измеренных в ходе тестирования, сравниваются с установленными стандартами.