（免費(fèi)下載）GB/T 29313-2012 電氣絕緣材料熱傳導(dǎo)性能試驗(yàn)方法
前言
前 言
本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1．1-2009給出的規(guī)則起草。
本標(biāo)準(zhǔn)由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國電氣絕緣材料與絕緣系統(tǒng)評定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC 301)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：桂林理工大學(xué)、桂林電器科學(xué)研究院、中國船舶重工集團(tuán)第712研究所、山東齊魯電機(jī)制造有限公司、哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司、蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司、東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司、深圳市旭生三益科技有限公司、機(jī)械工業(yè)北京電工經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所、哈爾濱電氣動力裝備有限公司、上海電氣電站設(shè)備有限公司上海發(fā)電機(jī)廠。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：饒保林、于龍英、王曉梅、赫兟、郭麗平、劉亞麗、夏宇、漆臨生、居學(xué)成、周芩芩、魏景生、祁世發(fā)。
引言
引 言
電氣電子設(shè)備中使用的絕緣材料，相當(dāng)一部分既要起到電絕緣的作用，同時還要起到傳導(dǎo)熱量的作用，其導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣直接影響到電氣電子設(shè)備的設(shè)計(jì)尺寸、溫升、運(yùn)行可靠性和使用壽命。然而，目前國內(nèi)尚無有關(guān)測定電氣絕緣材料導(dǎo)熱性能的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。針對這一現(xiàn)狀制定了本標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范電氣絕緣材料導(dǎo)熱性能的測試方法。
本標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)我國導(dǎo)熱絕緣材料的研究、應(yīng)用以及導(dǎo)熱性能測試技術(shù)水平的現(xiàn)狀，并參考美國ASTM D 5470-06(2011)編制而成。
1 范圍
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電氣絕緣材料熱傳導(dǎo)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于測定膏狀、油脂狀、彈性固體以及硬質(zhì)固體等電氣絕緣材料的熱傳導(dǎo)性能。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 4132-1996 絕熱材料及相關(guān)術(shù)語(neq ISO 7345：1987)
GB/T 10294-2008 絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定 防護(hù)熱板法(ISO 8302：1991，IDT)
GB/T 10295-2008 絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定 熱流計(jì)法(ISO 8301：1991，IDT)
ASTM C 168-10 有關(guān)絕熱的術(shù)語(Standard Terminology Relating to Thermal Insulation)
ASTM C 518-10 用熱流計(jì)法測定穩(wěn)態(tài)熱傳遞性能的試驗(yàn)方法(Standard Test Method for Steady State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus)
ASTM E 1142-11a 有關(guān)熱物理性能的術(shù)語(Standard Terminology Relating to Thermophysical Properties)
ASTM E 1225-09 用縱向比較護(hù)熱熱流計(jì)測定固體的導(dǎo)熱系數(shù)(Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids by Means of the Guarded Comparative Longitudinal Heat Flow Tech-nique)
ASTM E 1530-06 用護(hù)熱熱流計(jì)法評定材料熱阻的試驗(yàn)方法(Standard Test Method for Evaluating the Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow Meter Technique)
ASTM D 5470-06(2011) 導(dǎo)熱電氣絕緣材料熱傳導(dǎo)性能的試驗(yàn)方法(Standard Test Method for Thermal Transmission Properties of Thermally Conductive Electrical Insulation Materials)
3 術(shù)語和定義、符號
3.2 符號
下列符號適用于本文件（見表1）。
表1 本標(biāo)準(zhǔn)使用的符號
4 試驗(yàn)方法概要
4 試驗(yàn)方法概要
本試驗(yàn)方法基于一種被一塊厚度均勻的試樣隔離的兩個平行等溫面板之間理想化的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)（見圖1）：達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，由于兩個與試樣接觸的等溫面的溫差所產(chǎn)生的溫度梯度作用在試樣上，引起熱流通過試樣，熱流的方向應(yīng)沿試樣接觸界面的法向，熱流的大小在試驗(yàn)面上應(yīng)均勻分布，且無側(cè)向熱泄漏，或采用特殊的技術(shù)手段使側(cè)向熱泄漏趨于零。
圖1 試驗(yàn)方法原理
5 儀器
5.1 儀器結(jié)構(gòu)
滿足本標(biāo)準(zhǔn)要求的儀器的主要特征見圖2和圖3，儀器具備的功能應(yīng)能完成本標(biāo)準(zhǔn)所需的測試，技術(shù)要求應(yīng)符合5.2。圖2和圖3所示的儀器結(jié)構(gòu)是一種可行的但并非唯一的工程解決方案。
GB/T 10294-2008/ISO 8302：1991、GB/T 10295-2008/ISO 8301：1991、ASTM D 5470 06(2011)、ASTM E 1530-06、ASTM C 518-10等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的儀器均符合第4章規(guī)定的方法原理。
6 意義和應(yīng)用
6 意義和應(yīng)用
本標(biāo)準(zhǔn)測定的是電氣絕緣材料的穩(wěn)態(tài)熱阻抗，這些材料常用來改善電氣電子設(shè)備的散熱和熱傳導(dǎo)。本標(biāo)準(zhǔn)尤其適合于測定較薄、無法如ASTM E 1225-09要求的那樣，在試樣內(nèi)配置溫度傳感器的樣品。
本標(biāo)準(zhǔn)利用的是一種理想化的熱流模式，由此測得的熱阻抗不能直接用于大多數(shù)特定的應(yīng)用場合，因?yàn)檫@些場合通常不滿足本標(biāo)準(zhǔn)要求的熱流均勻、平行的熱傳導(dǎo)條件。
本標(biāo)準(zhǔn)適合于測試以下材料類型的熱阻抗：
Ⅰ型——受到應(yīng)力時會發(fā)生無限形變的各種黏性液體，倒如：油脂、膏狀物和相變材料。這些材料無彈性特征，在移除應(yīng)力后無恢復(fù)到原來形狀的趨勢。
Ⅱ型一一外施應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力最終可以達(dá)到平衡、變形不會無限發(fā)展的黏彈性固體，例如：凝膠物、橡膠等材料，這些材料的回彈力與試樣厚度的應(yīng)變有關(guān)。
Ⅲ型——形變微乎其微的彈性固體，例如：陶瓷、金屬以及硬質(zhì)塑料。
7 試樣
7.1 試樣尺寸
試樣尺寸應(yīng)與儀器等溫面板尺寸相符。通常情況下，試樣的面積應(yīng)與儀器等溫面板相同。如果儀器的等溫面板是不等的，則按照較小的等溫面板尺寸來加工試樣。
7.2 試樣厚度
試樣厚度的要求取決于儀器熱阻的測定范圍，只要不超過儀器校準(zhǔn)的測量范圍，推薦選擇盡量厚一些的試樣，以減少接觸熱阻占總熱阻的比例。
控制試樣厚度的方法應(yīng)取決于材料的類型：
Ⅰ型試樣一一可采用墊片或者其他機(jī)械限位的方法來控制試樣厚度。也可以采用特定直徑的限位珠來限位，珠體所占的體積率大約為2％，事先混到樣品內(nèi)。
Ⅱ型試樣一一施加的壓力應(yīng)使試樣的變形量為試樣未受到壓縮時厚度的5％。采用這一變形量，是由于要兼顧到盡量降低接觸熱阻、又不使試樣變形過大兩方面因素的緣故。
Ⅲ型試樣一一試樣壓縮變形微乎其微，可以忽略不計(jì)，但試樣厚度應(yīng)均勻，測試面之間的平行度應(yīng)不超過試樣標(biāo)稱厚度的1％。
7.3 試樣加工及正常化處理
可以在原始狀態(tài)下、生產(chǎn)條件下或另外說明的條件下制備樣品，并清除干凈任何污染物和塵埃，注意不要使用會與樣品反應(yīng)，或使試樣受到污染的溶劑。
正?；幚?xiàng)l件按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)無規(guī)定，推薦采用的正?；幚?xiàng)l件為：在溫度(23±2)℃、相對濕度(50±5)％下正?；幚?4h。
8 試驗(yàn)程序
8.2 安裝試樣
對于Ⅰ型油脂和膏狀物試樣，可直接攤勻在下等溫面上，對于有相變的試樣則需加熱攤勻。
Ⅱ、Ⅲ型試樣可直接放在下等溫面上。
8.4 系統(tǒng)平衡
啟動加熱和恒溫冷卻裝置，待系統(tǒng)在設(shè)置溫度下達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，記錄等溫面的溫度、在線厚度測量裝置的讀數(shù)、通過熱流計(jì)的熱流或施加在量熱計(jì)電加熱器上的電壓和電流。
所謂達(dá)到穩(wěn)態(tài)是指：在恒定功率時，5min時間間隔下各測量點(diǎn)的溫度讀數(shù)波動小于±0.1℃，或者熱流變化小于1％。
9 計(jì)算
9.1 熱流
用2個熱流計(jì)測量熱流時，按式(1)計(jì)算穩(wěn)態(tài)時通過試樣的平均熱流：
式中：
Q——穩(wěn)態(tài)時通過試樣的平均熱流，單位為瓦(W)；
QH一一穩(wěn)態(tài)時通過高溫?zé)崃饔?jì)的熱流，單位為瓦(W)；
QL一一穩(wěn)態(tài)時通過低溫?zé)崃饔?jì)中的熱流，單位為瓦(W)。
用量熱計(jì)測量熱流時，按式(2)計(jì)算穩(wěn)態(tài)時通過試樣的熱流：
式中：
Q——穩(wěn)態(tài)時通過試樣的平均熱流，單位為瓦(W)；
V——穩(wěn)態(tài)時施加在量熱計(jì)加熱器上的電壓，單位為伏特(V)；
I——穩(wěn)態(tài)時施加在量熱計(jì)加熱器上的電流，單位為安培(A)。
9.2 試樣平均溫度
按式(3)計(jì)算穩(wěn)態(tài)時試樣的平均溫度：
式中：
T——穩(wěn)態(tài)時試樣的平均溫度，單位為攝氏度(℃)或開爾文(K)；
TH——穩(wěn)態(tài)時高溫等溫面板與試樣接觸的表面的溫度，單位為攝氏度(℃)或開爾文(K)；
TL一一穩(wěn)態(tài)時低溫等溫面板與試樣接觸的表面的溫度，單位為攝氏度(℃)或開爾文(K)。
9.3 熱阻抗
按式(4)計(jì)算試樣的熱阻抗：
式中：
θ一一試樣的熱阻抗，單位為平方米開每瓦[(m2·K)/W]；
A——試樣的橫截面積，單位為平方米(m2)；
Q——穩(wěn)態(tài)時通過試樣的平均熱流，單位為瓦(W)；
TH——穩(wěn)態(tài)時高溫等溫面板與試樣接觸的表面的溫度，單位為攝氏度(℃)或開爾文(K)；
TL——穩(wěn)態(tài)時低溫等溫面板與試樣接觸的表面的溫度，單位為攝氏度(℃)或開爾文(K)。
10 報告
10 報告
報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：
a)試樣的標(biāo)識；
b)制造者的名稱；
c)產(chǎn)品批次或批號；
d)產(chǎn)品質(zhì)量等級；
e)任何與材料標(biāo)識有關(guān)的信息；
f)樣品標(biāo)稱厚度；
g)試樣實(shí)際厚度；
h)試樣的層數(shù)；
i)施加的壓力；
j)試樣的平均溫度；
k)與試樣實(shí)際厚度相對應(yīng)的熱阻抗；
l)試樣的表觀導(dǎo)熱系數(shù)。
