前言

    運行中的電器產品，由于處在不斷變化的自然環境中（季節的變化，一晝夜內氣候條件的不同），常會在電器絕緣表面出現凝露現象，而礦井下運行的電器還會受到煤（粉）塵、滴水、潮濕等惡劣環境的影響。因此，為了保證礦井下電器在實際長期運行中不致因環境條件的影響而發生絕緣擊穿或絕緣電阻降低至用電安全所不允許的程度，GB3836.1-2010《爆炸性環境第1部分：設備通用要求》規定：為保障礦用電器在井下安全運行，礦用電器設備必須進行耐濕熱性能試驗。具體操作是人工模擬出較為苛刻的溫濕度變化條件，通過采用模擬試驗法，考核在此運行條件下該電器設備的絕緣強度和電氣性能的穩定性，從而實現礦井安全生產的目的。

    1、高低溫濕熱試驗箱基本參數設計

    對礦用電器設備進行耐濕熱性能試驗，對其試驗箱的設計要綜合考慮多方面的因素，因此以下將會從容積、溫度及濕度范圍、控制方式、變溫速率風速溫度均勻性濕度精度、風道結構、冷卻方式等9個方面分別進行參數選擇和指標設定。

    1.1  容積設定

    在考慮 高低溫濕熱試驗箱的容積問題時，首先要保證被試品在置入試驗裝置進行測驗過程中，其周圍環境要滿足試驗規范所規定的條件。但實際操作中往往會因為以下3個客觀因素的存在，導致試驗環境條件的改變。
    因素1、當被試品 置人濕熱試驗裝置后，由于通道變窄，氣流流速加快，增加了熱交換，使被試品產生局部熱傳導現象，改變規定試驗條件。而在GB/T2424.1- -2005《電工電子產品環境試驗高溫低溫試驗導則》中，規定濕熱試驗選罷法內被試品周圍的空氣流速應在1~2 m/s。因此，為了滿足風速要求，防止氣流流速過快，應提高被試品與試驗空間的體積比與迎風面比。
    因素2、置入被試品后， 高低溫濕熱試驗箱的工作箱內環境參數會產生變化，當被試品所占的空間體積越大，其迎風面與背風面的溫濕度等精度指標的均勻性差異就會越嚴重，通常情況下被試品迎背風面的溫差可達3~8 ℃嚴重時可超過10 ℃。因此，為保證被試品周圍環境參數的均勻性，應盡量增加迎風面比。
    因素3、被試品與濕熱試驗箱之間的距離過近，根據熱傳導原理，二者間溫差也會產生改變。實驗數據表明，通常情況下試驗裝置的箱壁溫度與箱壁附近流場的溫度相差2~3℃，箱壁附近氣流溫度與流場溫度相差2~3℃，則高低溫的差異可達5℃。因此，在設計濕熱試驗裝置容積時，要考慮到距箱壁（100~150 mm）距離內的空間是不可占用區域。
    據此，在設計試驗裝置容積參數時應考慮以下3點原則：
    （1）濕熱試驗裝置的有效工作空間應為被試品總體積的3~5倍；
    （2）被試品各迎風面面積小于濕熱試驗裝置迎風戴面積的1/3；
    （3）被試品外廓距濕熱試驗箱內壁的距離至少保持100~ 150 mm。

    1.2 溫度及濕度范圍的設定

    試驗設備的溫度及濕度范圍的選取由被試品的檢驗規范所決定。在設定范圍時要合理進行選擇，不可隨意增加溫度及濕度的上下限。
    就試驗箱而言，盲目增加其溫度上下限，會使箱體內外溫差加大，其內部溫度均勻性也會變差，試驗箱工作空間的可利用體積也會變小。此外，增加溫度的上下限，也會提高對箱壁夾層中保.溫材料的保溫效果及箱體密封性的要求，增加了箱體的制作成本。
    同樣對于濕度的上下限也要合理的控制。對于高低溫濕熱試驗箱來說，通過向箱體空氣中噴水蒸氣或霧化的水珠，較易實現高濕控制。而實現低溫控制則需采用制冷冷凝法，即將制冷系統的蒸發/除濕器的表面溫度控制在循環空氣的露點溫度以下，從而使通過的冷卻空氣低于露點溫度而析出所含水蒸氣，達到除濕目的但大量的水蒸氣析出會造成凝露現象，此時則需要增加空氣干燥系統，增加設備的投入。
    以濕熱試驗對象為煤礦電氣產品為例，根據GB/T 2423.4- -2008《電工電子產品環境試驗第2部分：試驗Db；交變濕熱（12 h+12 h循環）》要求，試驗裝置的工作范圍溫度在25~40℃，濕度在90%~-100%交變，則試驗裝置指標宜設定溫度為15~80℃；濕度為25%~ 100%RH。

    1.3 控制方式的設定

    濕熱試驗箱分為恒定濕熱和交變濕熱兩種試驗箱。恒定濕熱試驗箱通過設定一-個目標溫度和濕度值，并具有將其控制在恒定狀態下的能力。而交變濕熱試驗裝置則可根據標準進行-條或者多條高低溫變化、循環的程序設定，在高、低溫的升溫、降溫速率能力的范圍內，控制升降溫的速率。此外，為了滿足將來環境條件試驗項目的要求，高低溫交變濕熱試驗箱也具有恒定濕熱試驗裝置的功能，只需根據試驗要求輸人相應的試驗曲線即可。

    1.4  變溫速率的設定

     高低溫交變濕熱試驗箱有變溫速率的設定，一般要求達到1℃/min。對于濕熱試驗裝置的變溫速率日前有2種捉法：①線形速度（每5 min平均速度）；②全程平均速度，也是目前國內標準中所提變溫速率，是指在變溫范圍內，溫度與溫度之差值與時間之比。

    1.5 風速的設定

    GB/T10586- -2006《濕熱試驗箱技術條件》規定，空載情況下進行環境試驗的溫濕箱內的風速應<1.0m/s，這是因為風速過大會加速熱交換，形成溫、濕度不均勻，造成過試驗或欠試驗。如果在溫度變化階段為追求變溫速率，保證濕熱試驗裝置工作室內的溫、濕度均勻性，則必須加快箱體內循環氣流的流速，風速通常選擇在≤1.7 m/s。

    1.6 溫度均勻性的設定

    造成溫度不均勻的因素有很多，主要有風道結構的不對稱性、箱壁的熱傳導、濕熱箱結構造成的對流傳熱不均勻、箱體的密封性以及被試品放置位置等，這些因素在設計裝置時應綜合考慮。GB/T10586- 2006中規定，濕熱箱溫度均勻性由溫度均勻度、溫度波動度和允許偏差三項指標表示。- -般情況參數設定：溫度均勻度≤1 ℃，溫度波動度為±0.5℃，允許偏差為±2℃。

    1.7 濕度精度控制的設定

    濕熱試驗箱測量濕度一般可采用千濕球法或溫濕度傳感器。由于干濕球法受水質影響較大，且控制精度較低，而靜電容控制式溫濕度傳感器能有效地避免因受水質的影響而產生的精度誤差，因而多采用后種方法。此外，傳感器的位置對控制精度影響較大，為了使其反應靈敏，一般將傳感器置于出風口附近，從而可提高控制精度。

     1.8  濕熱箱風道結構的設定

    由于高低溫濕熱試驗箱風道結構難于完全對稱，箱內溫度不易達到均勻，因此，高低溫濕熱試驗箱的風道結構在很大程度上影響了溫度均勻度。在如圖1所示的濕熱箱結構中，風道結構左右對稱性較好，大門處于前側，空調室位于箱后側，上送風下回風，較易實現左、右溫度均勻。而有一些風道結構，由于設計上，上下不對稱、前后間距不同，會對工作空間溫度產生了不均勻的影響。盡管如此，這種單風道結構如果設計處理得當，其溫度偏差是可以滿足標推要求的。