前言
本文件为规范类指导性技术文件
本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是 GB/T(Z)22200《低压电器可靠性》的第8部分。GB/T(Z)22200已经发布了以下部分:
第1部分:通则;
第2部分:塑料外壳式断路器可靠性试验方法;
第3部分:过载继电器可靠性试验方法;
第4部分:家用及类似场所用过电流保护断路器的可靠性试验方法;
第5部分:家用和类似用途的剩余电流动作断路器可靠性试验方法;
第6部分:接触器式继电器可靠性试验方法;
第7部分:接触器可靠性试验方法;
第8部分:自动转换开关电器可靠性试验方法。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国低压电器标准化技术委员会(SAC/TC 189)归口。
本文件起草单位:上海电器科学研究院、河北工业大学、上海诺雅克电气有限公司、贵州泰永长征技术股份有限公司、常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)、良信电器(海盐)有限公司、圣普电气有限公司、福建中试所电力调整试验有限责任公司。
本文件主要起草人:李文华、贾峰、黄文体、张智玉、朱诚、巴黎、李铁军、高源
引言
低压电器量大面广,产品涉及配电电器、控制电器、终端电器等,其可靠性广泛地影响到低压电器应用的机械、电力、电子等各个领域,涉及电能的控制、配送等多个方面。GB/T(Z)22200《低压电器可靠性》是指导我国低压电器相关产品的可靠性验证的重要系列标准,拟由8个部分构成。
第1部分:通则。目的在于规定低压电器可靠性的总体要求
第2部分:塑料外壳式断路器可靠性试验方法。目的在于规定塑料外壳式断路器的可靠性要求及试验方法等相关要求。
第3部分:过载继电器可靠性试验方法。目的在于规定过载继电器的可靠性要求及试验方法等相关要求。
第4部分:家用及类似场所用过电流保护断路器的可靠性试验方法。目的在于规定家用及类似场所用过电流保护断路器的可靠性要求及试验方法等相关要求
第5部分:家用和类似用途的剩余电流动作断路器可靠性试验方法。目的在于规定家用和类似用途的可靠性要求及试验方法等相关要求。
第6部分:接触器式继电器可靠性试验方法。目的在于规定接触器式继电器的可靠性要求及试验方法等相关要求。
第7部分:接触器可靠性试验方法。目的在于规定接触器的可靠性要求及试验方法等相关要求。
第8部分:自动转换开关电器可靠性试验方法。目的在于规定自动转换开关电器的可靠性要求及试验方法等相关要求。
1 范围
本文件规定了自动转换开关电器(以下简称“ATSE”)与可靠性相关的指标,描述了可靠性试验方法、可靠性验证试验方案及试验程序、带电操作下可靠性试验方法本文件适用于符合 GB/T 14048.11的额定电压交流不超过1000 V(50 Hz/60 Hz),直流不超过1500 V的 ATSE产品的可靠性验证试验。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2900.18—2008 电工术语 低压电器
GB/T 2900.99—2016 电工术语 可信性
GB/T 5080(所有部分) 可靠性试验
GB/T 14048.1—2023 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则
GB/T 14048.11—2024 低压开关设备和控制设备 第6-1部分:多功能电器 转换开关电器
GB/T 19334—2021 低压开关设备和控制设备的尺寸 在开关设备和控制设备及其附件中作机械支承的标准安装轨
GB/T 22200.1—2025 低压电器可靠性 第1部分:通则
3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义
GB/T 2900.18—2008、GB/T 2900.99—2016、GB/T 5080(所有部分)、GB/T 14048.1—2023、GB/T 14048.11—2024和 GB/T 22200.1—2025界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1 可靠寿命 reliable life
产品的可靠度减小到给定值所需的工作时间。
注:对于自动转换开关电器,可靠寿命用操作循环次数来表示。
3.1.2 平均寿命 average life
一批产品寿命的平均值。或不可修复的产品发生失效前的平均工作时间。
3.1.3 失效时间 time to failure
从第一次使用开始,直到失效的工作时间。
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
Ac :允许失效数, Ac=rc-1
B10 : 有10%的试品发生失效的寿命(可靠寿命)。
Fi : 累积失效概率。
i : :失效试品编号, i=1,2,⋯,r
n : :试品数。
nf : 成功率验证试验的截尾次数(截尾时间)。
nz :单台样品成功率验证试验的截止次数(截止时间)。
nΣ :成功率验证试验的累积相关试验次数(累积相关试验时间)。
R1 :不可接收的成功率。
r : :相关失效数。
rc :截尾失效数。
r1 :拒动次数。
r2 :误动次数。
T :失效率验证试验的累积相关试验时间(累积相关试验次数)。
Tc :失效率验证试验的截尾时间(截尾次数)。
tz : 单台样品失效率验证试验的截止时间(截止次数)。
β: :使用方风险。
λ :操作失效率。
λmax :规定操作失效率等级的最大失效率。
hatm :威布尔分布中的形状参数的估计值。
hatη :威布尔分布中的真尺度参数的估计值。
4 可靠性指标
4.1 一般要求
ATSE 将操作失效率等级、失/欠电压转换成功率等级作为其可靠性指标。当 ATSE 同时具有失电压转换及欠电压转换性能时,仅做欠电压转换试验。当 ATSE 同时具有自投自复、自投不自复功能时,仅做自投不自复试验。
注1:操作仅指机械操作(可以带或不带控制器进行操作)
注2:自投自复定义见 GB/T 14048.11—2024中 C.2.1。
注3:自投不自复定义见 GB/T 14048.11—2024中 C.2.2。
4.2 操作失效率等级
按最大失效率 λmax 的值将操作失效率划分为四个等级(四级、亚四级、三级、亚三级),操作失效率等级的名称和最大失效率按表1。
| 操作失效率等级名称 | λmax |
| 四级 | 1 ×10-4 |
| 亚四级 | 3 ×10-4 |
| 三级 | 1 ×10-3 |
| 亚三级 | 3 ×10-3 |
4.3 失/欠电压转换成功率等级
按不可接收的成功率 R
1 的数值将失/欠电压转换成功率划分为五个等级(五级、四级、三级、二级、一级),失/欠电压转换成功率等级的名称和 R
1 的数值按表2。
| 失/欠电压转换成功率等级名称 | R1 |
| 五级 | 0.995 |
| 四级 | 0.99 |
| 三级 | 0.98 |
| 二级 | 0.97 |
| 一级 | 0.96 |
5 可靠性试验方法
5.1 试验条件
5.1.1 试验环境条件
操作可靠性试验、失/欠电压转换可靠性试验应在如下环境条件下进行:
周围空气温度 :15 ℃～25 ℃ ;
海拔:不超过2000 m;
相对湿度:25%~75%;
污染等级:污染等级3。
或按被试产品国家标准规定的使用环境条件或按制造商声明的使用环境条件进行
5.1.2 试品安装条件
试品安装应符合以下要求:
a) 试品按产品标准规定的正常工作方式安装;
b) 试品安装处的冲击和振动条件应符合产品标准的规定;
c) 试品安装面与垂直面的倾斜度应符合产品标准的规定;
d) 对于采用安装轨安装的产品,安装轨应符合 GB/T 19334—2021的规定。
5.1.3 试验电源
试验电源应符合以下要求:
a) 频率为50 Hz(60 Hz)的正弦波电源,其频率允许偏差为±5%;
b) 直流电源可采用发电机、蓄电池电源或稳压电源,其纹波系数不应大于5%;若试验中不影响产品性能,可采用的三相全波整流电源,其纹波系数不应大于7%。
5.1.4 试验激励条件
5.1.4.1 一般条件
进行可靠性试验时,按 GB/T 14048.11—2024中表11和表12规定的每小时操作循环次数进行。在每个操作循环期间,ATSE触头保持闭合的时间不应小于0.05 s;由断路器派生的 ATSE,不应大于2 s。
5.1.4.2 操作可靠性试验
操作循环在额定控制电路电源电压及额定频率条件下进行,在操作循环总数的10%应进行操作范围极限的验证操作,即 ATSE在规定的额定控制电路电源电压的110%和85%下各完成操作循环总数5%的次数。
5.1.4.3 失/欠电压转换可靠性试验
失/欠电压转换可靠性试验按以下步骤进行
a) 失电压转换可靠性试验
1) 自投自复ATSE应在电源Ⅰ被监测的至少一相电压中断后按产品规定时间,从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;并在电源Ⅰ恢复正常时,ATSE应按产品规定时间返回至电源Ⅰ;
2) 自投不自复ATSE应在电源Ⅰ被监测的至少一相电压中断后按产品规定时间,从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;当电源Ⅰ恢复正常且电源Ⅱ中断时,ATSE应按产品规定时间返回至电源Ⅰ
b) 欠电压转换可靠性试验
1) 自投自复当电源Ⅰ电压降低到制造商规定的电压范围后,ATSE应按产品规定时间,从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;当电源Ⅰ电压恢复正常时,ATSE应按产品规定时间返回至电源Ⅰ;
2) 自投不自复当电源Ⅰ电压降低到制造商规定的电压范围后,ATSE应按产品规定时间,从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;当电源Ⅰ恢复正常且电源Ⅱ中断时,ATSE应按产品规定时间返回至电源Ⅰ。
5.2 试品的准备
试验中所用试品,应从在稳定的工艺条件下批量生产并经过出厂检验合格的产品中随机抽取,供抽样的产品数量不应小于试品数 n 的10倍。
5.3 试品的检测
5.3.1 操作可靠性试验的检测
5.3.1.1 试验前检测
试验前先对试品进行开箱检测,检查试品的零部件有无损坏、断裂,剔除零部件损坏、断裂的试品,并按规定补足试品数,剔除掉的试品不计入相关失效数 r 内。
5.3.1.2 试验过程中检测
试验过程中要对 ATSE的操作可靠性进行检测。
除非产品标准另有规定,应在试品每次操作循环的“闭合”状态维持时间的40%内与“断开”状态维持时间的40%内,检测接通时触头两引出端的电压降及断开时触头间的电压。
5.3.1.3 触头回路
为检测主触头、辅助触头是否正常地工作,应分别将主触头、辅助触头接入各自的检测线路,成为主触头回路及辅助触头回路。
触头回路宜采用:
直流24 V 电源,相应的触头回路的电流可为1 A;
阻性负载,交流时cosφ=0.9~
1.0
,直流时 τ≤1 ms。
经制造厂同意,可采用不同于推荐值的其他负载,并加以说明。
5.3.1.4 试验后检测
除非产品标准另有规定,试验后试品不应有下列现象:
电动及手动操作机构不能正常工作;
外壳损坏至能被试验触指触及带电部件;
电气或机械连接的松动;
机械联锁功能的失效。
试验结束后,ATSE应通过 GB/T 14048.11—2024中9.2.3.2.1、9.2.3.2.2的试验。如果最小触头转换时间低于初始值的 75%,并且交流时低于 200 ms 或直流时低于 1 000 ms,则应根据GB/T 14048.11—2024中 9.2.4.1 对转换开关电器(TSE)进行接通和分断能力试验,但只需要 3 次操作。
5.3.2 失/欠电压转换可靠性试验的检测
5.3.2.1 失电压转换可靠性试验的检测
5.3.2.1.1 试验前检测
按本文件5.3.1.1的规定。
5.3.2.1.2 试验过程中检测
失电压转换可靠性试验按5.1.4.3的规定和要求进行验证
ATSE的试验电路按 GB/T 14048.11—2024中图2所示,与具有额定电压与额定频率的电源Ⅰ和电源Ⅱ两条电路(空载)连接,ATSE应处于电源Ⅰ位置。
a) 自投自复
当电源Ⅰ被监测的其中一相或所有各相断电时,ATSE应从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;当电源Ⅰ恢复正常时,ATSE应返回至电源Ⅰ位置。
b) 自投不自复
当电源Ⅰ被监测的其中一相或所有各相断电时,ATSE应从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ;当电源Ⅰ恢复正常且电源Ⅱ中断时,ATSE应返回至电源Ⅰ位置。
此项试验应在依次断电的每个被监测的电源Ⅰ导体上重复进行。
每台试品失电压转换可靠性试验共进行n 次循环,其中 A、B、C相分别及同时断电各进行1次为1次循环。
失电压转换可靠性试验应在操作可靠性试验前后各进行50%n
f 次。
5.3.2.2 欠电压转换可靠性试验的检测
5.3.2.2.1 试验前检测
按本文件5.3.1.1的规定。
5.3.2.2.2 试验过程中检测
欠电压转换可靠性试验按5.1.4.3的规定和要求进行验证。
ATSE按5.3.2.1.2规定接线,依次将每相被监测的电源 Ⅰ 导体上的电压降低至制造商的规定值,然后再恢复至原值。此项试验还应在电源Ⅰ所有相的电压同时降低,然后再恢复至原值,这样重复进行
a) 自投自复
当电源Ⅰ电压降低至制造商的规定值时,ATSE应从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ位置;当电源Ⅰ电压恢复正常时,ATSE应返回至电源Ⅰ位置。
b) 自投不自复
当电源Ⅰ电压降低至制造商的规定值时,ATSE应从电源Ⅰ转换至电源Ⅱ位置;当电源Ⅰ恢复正常且电源Ⅱ中断时,ATSE应返回至电源Ⅰ位置。
该操作每台试品进行 n
z 次循环,其中 A、B、C相分别及同时电压降低各进行1次为1次循环。
欠电压转换可靠性试验应在操作可靠性试验前后各进行50%n
f 次。
5.4 失效判据
5.4.1 操作可靠性试验的失效判据
在操作可靠性试验过程中,当某试品出现下列任意一种情况时,即认为该试品发生失效:
a) 触头接通时其两引出端间的电压降超过触头回路开路电压的10%;
b) 触头断开时触头间的电压低于触头回路开路电压的90%;
c) 触头发生熔接或其他形式的粘接;
d) 无法进行额定控制电路电源电压下的转换操作;
e) 试品零部件有破坏性损坏、连接导线及零部件松动;
f) 在操作可靠性试验后,未失效的试品按5.3.1.4检验,其中任一项目的检测结果不符合产品标准的规定,即认为该试品失效,每台试品的相关失效数最多为1。
5.4.2 失/欠电压转换可靠性试验的失效判据
5.4.2.1 失电压转换可靠性试验的失效判据
在失电压转换可靠性试验中,当某试品出现以下任意一种情况时,即认为该试品发生失效:
a) 断开任意一相电源Ⅰ电压时,ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;
b) 同时断开各相电源Ⅰ电压时,ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;
c) 自投自复:当电源Ⅰ恢复到正常电压范围时,ATSE 在小于规定时间内返回至电源Ⅰ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未返回至电源Ⅰ,则认为该试品发生拒动故障;
d) 自投不自复:当电源Ⅰ恢复到正常电压范围且电源Ⅱ中断时,ATSE在小于规定时间内返回至电源Ⅰ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未返回至电源Ⅰ,则认为该试品发生拒动故障。
5.4.2.2 欠电压转换可靠性试验的失效判据
在欠电压转换可靠性试验中,当某试品出现以下任意一种情况时,即认为该试品发生失效:
a) 当电源Ⅰ任意一相的电压降低至规定值,ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;当电源Ⅰ任意一相电压调整至高于设定值时,若 ATSE转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生误动故障;当电源Ⅰ任意一相电压调整至等于或低于设定值时,若 ATSE 拒绝转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;
b) 当电源Ⅰ各相电压同时降低至规定值,ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;当电源Ⅰ各相电压同时调整至高于设定值时,若 ATSE转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生误动故障;当电源Ⅰ各相电压同时调整至等于或低于设定值时,若 ATSE 拒绝转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障;
c) 自投自复:当电源Ⅰ恢复到正常电压范围时,ATSE 在小于规定时间内返回至电源Ⅰ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未返回至电源Ⅰ,则认为该试品发生拒动故障;
d) 自投不自复:当电源Ⅰ恢复到正常电压范围且电源Ⅱ中断时,ATSE在小于规定时间内返回至电源Ⅰ,此时认为该试品发生误动故障;超过规定时间后未返回至电源Ⅰ,则认为该试品发生拒动故障。
5.5 可靠性试验的试验装置
ATSE可靠性试验装置应满足以下要求:
a) 具备逐次检测功能;
b) 当试品失效时,试验装置应自动停机、记录失效试品的编号及失效发生时的试验次数;
c) 进行程序控制,并能正确按照操作循环的顺序进行。
宜采用微机进行控制、检测的可靠性试验装置(其原理框图见附录 A 图 A.1、图 A.2),也可采用其他合适的试验检测装置。
6 可靠性验证试验方案及试验程序
6.1 试验组成
ATSE可靠性试验由操作失效率验证试验、失/欠电压转换成功率验证试验两部分组成
6.2 可靠性验证试验方案
ATSE的可靠性验证试验采用定时或定数截尾试验。
ATSE的操作失效率验证试验、失/欠电压转换成功率验证试验,其使用方风险率均为0.1。操作失效率验证试验抽样方案见表3,失/欠电压转换成功率验证试验抽样方案见表4。
| 操作失效率等级 | λmax1/10次 | Tc104次 | ||||||||
| Ac=0 | Ac=1 | Ac=2 | Ac=3 | Ac=4 | Ac=5 | Ac=6 | Ac=7 | Ac=8 | ||
| 四级 | 1×10-4 | 23.0 | 38.9 | 53.2 | 66.8 | 79.9 | 92.7 | 105.3 | 117.7 | 130 |
| 亚四级 | 3×10-4 | 7.68 | 13.0 | 17.7 | 22.3 | 26.6 | 30.9 | 35.1 | 39.2 | 43.3 |
| 三级 | 1×10-3 | 2.30 | 3.89 | 5.32 | 6.68 | 7.99 | 9.27 | 10.53 | 11.77 | 13.0 |
| 亚三级 | 3×10-3 | 0.77 | 1.30 | 1.77 | 2.23 | 2.66 | 3.09 | 3.51 | 3.92 | 4.33 |
| 失/欠电压转换成功率等级 | R1 | nf | |||||
| Ac=0 | Ac=1 | Ac=2 | Ac=3 | Ac=4 | Ac=5 | ||
| 五级 | 0.995 | 460 | 777 | 1063 | 1335 | 1597 | 1853 |
| 四级 | 0.99 | 230 | 388 | 531 | 667 | 798 | 926 |
| 三级 | 0.98 | 114 | 194 | 265 | 333 | 398 | 462 |
| 二级 | 0.97 | 76 | 129 | 176 | 221 | 265 | 308 |
| 一级 | 0.96 | 57 | 96 | 132 | 166 | 198 | 230 |
6.3 可靠性验证试验程序
6.3.1 操作失效率验证试验程序
操作失效率验证试验按下列程序进行:
a) 选定产品的操作失效率等级;
b) 选定允许失效数 A 和截尾失效数 rc(rc=Ac+1) ,宜在 2~5 的范围内选择 Ac ,不宜选 Ac=0 ;
c) 根据选定的操作失效率等级和 A ,由表3查出试验截尾次数 T ;
d) 选定试品的试验截止时间 tz, tz 不应超过产品标准中规定的机械寿命次数;
e) 根据 Tc, Ac, tz ,由公式(1)确定试品数 n:
n = (Tc)/(tz) + Ac(1)
f) 从批量生产的合格产品中随机抽取 n 个试品;
g) 按5.3.1的规定进行试验与检测,当某台试品的失效次数达到1次时,该试品应退出试验;
h) 统计相关失效数 r 及各失效试品的相关试验时间(失效发生时间),对试验后检测出的相关失效试品,其相关试验时间按试验结束时的时间计算;
i) 统计累积相关试验时间 T ;
j) 试验结果判定:
当相关失效数 r 未达到截尾失效数 rc (即 rleqslantAc) ),而累积相关试验时间 T 达到或超过了截尾时间 Tc ,则判为试验合格(接收);当累积相关试验时间 T 未达到截尾时间 Tc ,而相关失效数r达到或超过了截尾失效数 rc (即 r > Ac) ,则判为试验不合格(拒收)。
6.3.2 失/欠电压转换成功率验证试验程序
失/欠电压转换成功率验证试验按下列程序进行:
a) 选定产品的失/欠电压转换成功率等级;
b) 选定允许失效数 A 和截尾失效数 rc(rc=Ac+1) ),宜在 2~5 的范围内选择 Ac ,不宜选择 Ac=0;
c) 根据选定的失/欠电压转换成功率等级和 A ,由表4查出截尾次数 nf ;
d) 选定试品的试验截止次数 nz , — 般选 nz=30 次;
e) 根据 nf, nz 及 A。 由公式(2)确定试品数 n:
n = (nf)/(nz) + Ac(2)
f) 由公式(2)计算的 n 若小于操作可靠性试验中的n,则本试验样品在操作可靠性试验中的样品中进行抽取;若由公式(2)计算的 n 大于操作可靠性试验中的n,超出部分从批量生产并经过出厂检验合格的产品中随机抽取(供抽样的产品数量不应小于超出部分的10倍);
g) 按5.3.2的规定进行试验与检测,当某台试品的失效次数达到1次时,该试品应退出试验;
h) 统计相关失效数 r(r=r1+r2 ,式中 r1 为拒动次数, r2 为误动次数);
i) 统计累积相关试验次数 nΣ ;
j) 试验结果判定:
当累积试验次数 nΣ 达到或超过了截尾次数 nf ,相关失效数 r 未达到截尾失效数 rc (即 r ≤
),则判为试验合格(接收);相关失效数 达到或超过截尾失效数 rc [即 r(Ac)] ],而累积试验次数 nΣ 未达到截尾次数 nf ,则判为试验不合格(拒收)。
7 试验记录
应对每一台试品建立一份试验记录,并按先后顺序在试品失效后进行试验数据记录,记录内容为:
a) 试品名称、型号、规格;
b) 制造单位、生产日期;
c) 试验日期和试品数;
d) 试验环境条件;
e) 失效试品编号及相关试验次数;
f) 失效现象;
g) 失效分析与判断;
h) 试验人员。
试验报告格式见附录 B。
8 带电操作下可靠性试验方法与步骤
关于确定带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的步骤按附录 C的规定。
附录 A (资料性)
ATSE可靠性试验装置原理框图
推荐的 ATSE可靠性试验装置的原理框图见图 A.1、图 A.2。
附录 B (资料性)
试验报告
推荐的试验报告格式见表 B.1、表 B.2
| 制造单位 | 产品型号和规格 | 生产日期 | 试验地点 | ||||||||
| 试验日期 | 年 月 日 时至 年 月 日 时 | 试品数n | |||||||||
| 试验条件 | |||||||||||
| 试验目的 | 操作失效率等级 | 操作失效率试验方案 | 截尾次数Tc次 | 截尾失效数rc | 试验截止时间tz次 | ||||||
| 序号 | 失效产品序号 | 相关试验次数次 | 失效现象 | 失效原因 | 备注 | ||||||
| 累积相关试验次数T | 相关失效数r | ||||||||||
| 试验结论 | |||||||||||
| 试验人员试验负责人试验单位(盖章) 年 月 日 | |||||||||||
| 注:试验条件包括温度、湿度、气压、触头回路电源电压、负载性质、负载电流及ATSE类型等。 | |||||||||||
| 制造单位 | 产品型号和规格 | 生产日期 | 试验地点 | |||||||||
| 试验日期 | 年 月 日 时至 年 月 日 时 | 试品数n | ||||||||||
| 试验条件 | ||||||||||||
| 试验目的 | 失/欠电压转换成功率等级 | 失/欠电压转换成功率试验方案 | 截尾次数nf次 | 截尾失效数rc次 | ||||||||
| 序号 | 失效产品序号 | 相关试验次数次 | 失效现象 | 失效原因 | 备注 | |||||||
| 拒动次数r1 | 误动次数r2 | |||||||||||
| 相关失效数r | 累积相关试验次数nΣ | |||||||||||
| 试验结论 | ||||||||||||
| 试验人员试验负责人试验单位(盖章)年月日 | ||||||||||||
| 注:试验条件包括温度、湿度、气压、触头回路电源电压、负载性质、负载电流及ATSE类型等。 | ||||||||||||
附录 C (规范性)
确定带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的步骤
C.1 概述
本附录以自动转换开关电器电寿命试验监测数据为基础,规定了带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的确定方法。明确了产品失效模式、试验负载条件、试验参数偏差要求及试验操作要求。规定了基于威布尔分布的中位秩线性回归分析方法,并给出完整试验分析示例
C.2 以电寿命试验结果为基础确定可靠性数据的方法
C.2.1 一般方法
在电寿命试验中,以对自动转换开关电器连续监测所得的结果为基础
发生一个或多个表 C.1所列的故障情况,该台试品结束试验。
| 失效模式 | 自动转换开关电器的失效特征 |
| 断开失效 | 断电后仍有电流存在 |
| 闭合失效 | 通电后,一个或多个极上没有电流 |
| 极间短路 | 极间绝缘失效 |
| 极与任一相邻部件间短路 | 与任一相邻部件间绝缘失效 |
C.2.2 负载条件
试验应在所有主触头上进行,按 GB/T 14048.11—2024表4中给出的产品使用类别相对应的试验电流、电压倍数、功率因数(时间常数)、通电时间进行接通和分断。自动转换开关电器的接线应和正常使用时相同,并符合 GB/T 14048.11—2024中9.2.4.1.3和9.2.4.1.4给出的试验电路和操作要求。
在试验过程中,应对试品的电压和电流进行实时监测。交流试验电源波形畸变因数不应大于5%,频率为50 Hz或60 Hz,频率允许偏差为±5%,试验电压允差为±5%,试验电流允差为±5%,功率因数允差为±0.05。直流试验电源的纹波系数不应大于5%,试验电压允差为±5%,试验电流允差为±5%,时间常数允差为±15%。
试验时,按 GB/T 14048.11—2024中表11和表12规定的每小时操作循环次数进行。经制造厂同意,在不影响试品正常动作及不改变试品失效机理的条件下,允许采用不同于推荐值的操作频率,但应加以说明。
若试品具有多种额定电压和额定电流,制造厂可自行选择试验的额定电压和额定电流。
C.3 威布尔分析
C.3.1 线性回归技术估计分布参数
线性回归技术估计分布参数的方法采用中位秩和操作循环次数作为变量。
可采用伯纳德(Bernard)近似方程计算累积失效概率 Fi ,见公式(C.1):
Fi = ((i -0.3))/((n +0.4)) ×100 %
注:该方程主要用于 n≤30;当 n>30 ,累计失效概率不必修正,即: Fi=(i/n)×100%
测定系数 r2 可用公式(C.2)进行计算:
r2 = ((Σi=1n xi yi - (Σi=1n xi Σi=1n yi)/n)2)/((Σi=1n xi2 - n(bar x)2) (Σi=1n yi2 - n(bar y)2))(2)
这里 xi 和 yi(i=1,⋯,n) 分别是中位秩和失效时间。
r2 越接近于1,其拟合结果越近似为威布尔分布
以下为绘制步骤:
a) 首先,将操作循环次数由开始到结尾依次编号;
b) 使用伯纳德(Bernard)近似方程(C.1)计算中位秩,见公式(C.1);
c) 在1×1的威布尔或对数坐标纸上画出失效时间(x)与中位秩 Fi(y) 的对数曲线;
d) 用直线回归函数计算 hatm 以获得直线方程 :yln=hatmxln+b ;
e) 计算 hatη=e(b/(hatm)) ;
f) 画出回归直线验证拟合度。
C.3.2 可靠寿命
C.3.2.1 数字方法
对于20个或更少的试验数据,应采用中位秩回归法(MRR)得到的威布尔参数 hatm 和 hatη 。
C.3.2.2 的点估计
使用公式(C.3)计算10%的试品发生失效的 hatB10(B10 的点估计):
hat B10 = hat η [ ln (1/0.9) ]^1 / hat m (3)
C.4 示例
C.4.1 试验结果
共有15台自动转换开关电器(n=15)同时试验,直到所有自动转换开关电器都失效为止。15个失效时间(r=15)在表 C.2中用 i 按顺序列出。
| i | 操作循环次数 |
| 1 | 2 734 |
| 2 | 2 823 |
| 3 | 2 934 |
| 4 | 3 077 |
| i | 操作循环次数 |
| 5 | 3 123 |
| 6 | 3 144 |
| 7 | 3 548 |
| 8 | 3 645 |
| 9 | 4 124 |
| 10 | 4 204 |
| 11 | 4 560 |
| 12 | 4 591 |
| 13 | 4 753 |
| 14 | 4 984 |
| 15 | 5 093 |
C.4.2 威布尔分布和中位秩回归
中位秩的计算结果见表 C.3。
| i | 操作循环次数 | 中位秩 |
| 1 | 2 734 | 4.5% |
| 2 | 2 823 | 11.0% |
| 3 | 2 934 | 17.5% |
| 4 | 3 077 | 24.0% |
| 5 | 3 123 | 30.5% |
| 6 | 3 144 | 37.0% |
| 7 | 3 548 | 43.5% |
| 8 | 3 645 | 50.0% |
| 9 | 4 124 | 56.5% |
| 10 | 4 204 | 63.0% |
| 11 | 4 560 | 69.5% |
| 12 | 4 591 | 76.0% |
| 13 | 4 753 | 82.5% |
| 14 | 4 984 | 89.0% |
| 15 | 5 093 | 95.5% |
测定系数 r2=0.973 145 ,该数值接近于1。
具有两个自然对数比值的线性回归:y=4.9427x-41.1959。
由该方程,可以推导出分布参数:m=4.9427 , hatη=4 165.9
由 MRR得出的拟合度结果可确保一个合适的威布尔分布(见图 C.1)。
C.4.3 可靠寿命
为了计算有10%的自动转换开关电器发生失效的可靠寿命,计算示例可参见 C.3.2。
可靠寿命的点估计 hatB10=2 642 次。
C.4.4 平均寿命
平均寿命的点估计为 hatμ = hatηΓ(1 + 1/(hatm)) ,其中的 Γ(1+1/(hatm)) 可根据形状参数值由数学手册中的Gamma函数表查得为0.918,则 hatμ=3 824 次。
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