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环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

发布日期:
2021-08-05

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4.3.3 GB/T4798.3 电工电子产品应用环境条件 3部分:有气候防护场所固定使用

本部分为GB/T4798.3 2007,修改采用IEC60721-3-32002《环境条件分类第3部分:环境参数组分类及其严酷程度分级第3节:有气候防护场所固定使用》 (英文版)。

本部分适用于地面固定使用的产品在正常使用中(包括安装、停机和维修等)遇到的环境参数组分类及其严酷等级。

本部分包括产品安装于临时或永久性固定使用的有气候防护场所,如陆地、海边封闭和遮蔽场所。不包括车辆上和车辆内的产品。

本部分规定了仅限于真接影响产品性能的环境条件。只有这一类的环境条件才予以考虑。 而不描述这些环境条件对产品的影响。

不考虑由着火、爆破和离子辐射造成的环境条件和其他意外的偶然事故造成的环境条件。 在特殊情况下,应考虑这些因素发生的几率。

不包括产品内部的微气候。

无气候防护场所固定使用、携带和非固定使用、车用和船用、贮存和运输条件,以及产品内部的微气候在GB/T4798的其他部分规定。

有限数量的环境条件等级包括广泛的应用场合。本部分使用者应选择能涵盖预期使用条件的最低等级。

1、一般要求

    本部分与GB/T4798.10同时使用;GB/T11804确立的术语和定义适用于本部分。

安装时通常停工,标准的使用者应将这类情况与产品使用时区别开,除非有特殊说明,此时应选择其他等级。

超出规定严酷程度的几率很低。所有规定值是最大值或限制值。这些值可能会达到,但不会长久出现。在一段时间内,场所不同,严酷程度出现的频率也不同。本部分未考虑这类出现频率,但任何环境参数出现的频率都应考虑。如果需要,将额外规定。出现的频率和周期在GB/T4798.10中规定。

应当注意,所规定的几种环境参数同时出现,可能增大对产品的影响。在生物条件、化学活性物质和机械活性物质条件同时出现高相对湿度时尤为明显。

某一场所的环境条件可能会受其他因素影响,例如散热源、特殊过程条件等。

某一地点环境条件的测量,应在产品周围选点进行。

应当承认,存在极端和特殊环境条件。在这类特殊环境下使用的产品,由供需双方协商确定。

2、环境参数组分类及其严酷程度等级

1~表6、表8~表12规定了一系列环境条件等级:

——气候条件(K);

——特殊气候条件(Z);

——生物条件(B);

——化学活性物质条件(C);

——机械活性物质条件(S);

——机械条件(M);

——着火初始条件(TPFVH)。

产品遇到的可能的环境条件组合,构成了一系列类别,代表了世界范围应用的实际情况,取决于户外气候、建筑物结构、安装、过程条件等。

较高数字环境条件等级通常包括较低数字环境条件等级。

某些参数还不能定量规定严酷程度。

对于给定地点和产品,应选择一整套等级组合,如:3K23Z13Z43B13C23S13M43T13P33F23V23H3

附录A解释了环境条件等级的依据,描述了每个等级所包括的使用场所,给出了影响环境参数及其严酷程度选择的情况。

附录B给出了表1规定的气候等级中气温、相对湿度和绝对湿度的相互关系图。

附录C给出两个环境参数分类应用实例。

2.1 气候条件

    3K13K8规定的气候条件代表了有气候防护场所的环境条件,是世界范围内长期经历的环境条件,考虑了所有能够影响它们的参数,例如外部(户外)气候条件、建筑物结构类型、温度/湿度控制系统和内部条件(如安装设备的散热、人类活动等)。这些条件考虑了 所有正常情况,但不包括特殊情况,例如空调系统故障等。

3K93K10规定了热带地区气候条件,在附录E中予以说明。

当选择适当的等级时,应注意建筑物内气候条件取决于外部(户外)条件,特别是气温、太阳辐射和建筑物结构类型。具有良好隔热能力或高热容能力的墙壁能够持续地平衡昼夜甚至更长时间温差变化,隔热能力差的墙壁没有这种效果,反而由于白天太阳辐射和夜晚建筑物散热而使温差放大。太阳辐射的效果由于集热效应和温室效应而增大。

气温和湿度的实际相互关系不能仅用严酷程度表达。因此附录B给出了气候图。

2.2 特殊气候条件

    各种严酷程度的热辐射、周围空气运动、雨水外的其他水源、高气温和低气压均可伴随其他气候条件出现,因此表2规定了这些特殊环境条件。在这种情况下,几个事件同时发生会增加严酷程度,而考虑这些会导致不必要的设计。

2.3 生物条件

    无法定量规定这些条件,表3的特殊参数是典型的,但未必完全。

2.4 化学活性物质

    自然界的污染主要来自工业活动、机动车辆和采暖系统排放所致。更为严重的化学污染来自海洋盐雾。这些污染可能影响产品的材料和性能。

分类中给出的指标基于数年的调查。由于短期内高浓度的直接影响会导致材料更严重破坏,甚至不能再生,因此表中给出最大值。附带给出平均值,因为它对产品内部件的长期影响占有重要位置。

实际上,本部分的所有污染物不可能同时出现。即使这些污染物同时出现,其浓度同时均匀升高的可能性也是不大的。不同的场所,通常只有一种污染物浓度较高。3C1等级规定值对应乡村和低工业活动地区。3C2等级规定值对应城市地区。因此这两个等级的严酷程度满足所有参数综合作用结果。而3C33C4等级严酷程度不能认为满足所有参数综合作用结果,否则会导致不经济的过设计。对于3C33C4等级,可以仅选对应于使用场所的单一参数。如果选择3C33C4等级中单一参数,而未提及的其他参数可选3C2等级中数值。

: 本部分中不考虑除海盐以外的化学活性液体和化学活性固体。

2.5 机械活性物质

    沙和尘作为同一环境参数,因为它们的作用相似。

2.6 机械条件

    正弦振动按加速度和位移幅值分级,对应不同的频率范围。

本部分不考虑随机振动,当资料充足时再予考虑。

包括冲击的非稳态振动按第一级非阻尼最大冲击响应频谱分级,见GB/T4796

2.7 火灾初始状态条件

    火灾环境条件见IEC60721-2-8,与室内火灾初始状态相关的方面,是选择环境参数及其严酷等级的基础。主要参数如下:

a)闪络前的火灾条件:

——闪络时间(见表8);

——对场所内各种表面和物体的热能量;

——场所内上层气体温度;

——热释效率(RHR),与场所内导致闪络的热释放率有关(RHRf0), 因而以RHR/RHRf0

比率表示(见表9)。

b)闪络后的火灾条件:

最高气体温度,发生在火灾场所散热阶段(见表10)。

c)烟雾和化学活性物质条件:

——光密度(见表11);

——氯化氢浓度(见表12)。

所列参数用于说明环境火灾条件。某些参数规定了遇到火灾的特性。表9中等级是闪络前火灾条件下对材料和产品着火的反应,表10中等级对应的参数是闪络火灾条件后的火灾性质和负荷承载、分立结构、窗户、通风系统等的耐火性。虽然没有规定直接遭遇火灾的特性。表9热释放率参数和表8的时间参数对于闪络危险是极重要的,对于如果发生闪络时人们安全逃离火灾也是极重要的。表9的气体温度参数和表11、表12参数都是遭遇火灾特性,对于光学仪器探测、疏散时逃生,以及遇火时在安全区避难均十分重要。电气产品遇火后产生的氯化氢浓度对于评估该产品此后的腐蚀极为重要。

3、环境条件等级组合

    由一系列产品环境条件可能的组合构成环境条件组。组合的数量和灵活性非常大。实际上,这种灵活性并不总是有益的,例如不同方面共商环境条件文件时,肯定会有干扰性的微小差异。

在一般情况下为了避免这种可能,从表7选取严酷等级的标准组合。对于给定场所和产品,可参考本部分,例如选取IE32。只有当标准不包括所需严酷等级组合时,可按本部分中的每个等级选取等级组合。如果某些参数的严酷程度不同于本部分中规定的等级组合,应加如下短语表述:……(参数)……(严酷程度和单位)” ,例如IE32但沙为30mg/m3

附录D给出了组合环境条件说明。

1 气候条件等级

环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

2 特殊气候条件等级

环境参数

等级

单位

特殊条件

高温

3Z11

55

低气压c

3Z12

kPa

84

热辐射

3Z1

-

可忽略

3Z2

-

有热辐射条件,例如室内加热系统附近

3Z3

-

有热辐射条件,例如室内加热系统或工业炉、商业炉附近

周围空气运动b

3Z4

m/s

5

3Z5

m/s

10

3Z6

m/s

30

降雨以外的其他水源c

3Z7

-

滴水条件

3Z8

-

滴水条件

3Z9

-

滴水条件

3Z10

-

滴水条件

a非辅助对流制冷系统可能受到周围空气逆向流动的干扰。

b不包括水下条件。

c 3z12等级对应约1400m海拔高度。

3 生物条件等级

环境参数

单位

等级

3B1

3B2

3B3

植物

-

-

霉菌、 真菌等

霉菌、 真菌等

动物

-

-

啮齿动物和其他危害产品的动物,白蚁除外

啮齿动物或其他危害产品的动物,包括白蚁

4 化学活性物质条件等级

环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

5 机械活性物质条件等级



环境参数

单位

等级

3S1

3S2

3S3

3S4

mg/m3

-

30

300

3000

尘(飘浮)

mg/m3

0.01

0.2

0.4

4.0

尘(沉积)

mg/(m2*h)

0.4

1.5

15

40



6 机械条件等级


环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

环境条件

等级组合

IE31

IE32

IE33

IE34

IE35

IE36

IE37

气候

特殊气候

 

 

生物

化学活性物质

机械活性物质

机械

3K2

-

-

-

3B1

3C1

3S1

3M1

3K3

3Z2

3Z4

-

3B1

3C1

3S1

3M1

3K3

3Z2

3Z4

-

3B1

3C2

3S2

3M2

3K4

3Z2

3Z4

3Z8

3B2

3C2

3S2

3M2

3K5

3Z2

3Z4

3Z8

3B2

3C2

3S3

3M3

3K6

3Z2

3Z5

3Z8

3B2

3C2

3S3

3M3

3K7

3Z2

3Z5

3Z8

3B2

3C2

3S3

3M3

8 闪络时间

环境参数

单位

等级

3T1

3T2

3T3

3T4

3T5

闪络时间

min

20

12

8

4

2

9 闪络前的热条件

环境参数

单位

等级

3P1

3P2

3P3

3P4

3P5

材料和产品承受的热通量

Kw/m2

10

20

30

50

75

气体温度(气体上层)

150

300

400

500

600

热释放率与导致闪络的热释放率之比

-

0.2

0.4

0.6

0.8

1

10 闪络后的热条件


环境参数

单位

等级

3F1

3F2

3F3

3F4

气体最高温度

600

800

1000

1200

热态持续时问

min

10

20

30

40



11 穿过烟雾的可见度条件



环境参数

单位

等级

3V1

3V2

3V3

3V4

3V5

光密度

l/m

0.02

0.05

0.2

0.5

1

注: IEC60721-2-813的说明。



12 化学活性物质条件



环境参数

单位

等级

3H1

3H2

3H3

3H4

氯化氢浓度

mg/m3

200

500

1000

4000

持续时间

min

10

10

10

10



环境适应性与可靠性(连载)-电工电子产品应用环境条件 第3部分:有气候防护场所固定使用

半正弦脉冲持续时间举例

频谱L:持续时间22ms;

频谱I:持续时间11ms;

频谱II:持续时间6ms。

图1 典型冲击响应频谱

(第一级最大冲击响应频谱)