變頻器機械可靠性測試規(guī)范V

1、變頻器機械可靠性測試規(guī)范VThe final edition was revised on December 14th, 2020.測試規(guī)范規(guī)范編碼：INVT0_018_0002_TB_01版 本：密級：機密英威騰電氣股份有限公司 測試部生效日期：頁數(shù)：24頁變頻器機械可靠性測試規(guī)范核：日準：日期：2010-08-01期：期：更改信息登記表規(guī)范名稱：變頻器機械可靠性測試規(guī)范規(guī)范編碼：版本更改原因更改說明更改人更改時間擬制新規(guī)范黃國華評審會簽區(qū)：人員簽名意見日期變頻器機械可靠性測試規(guī)范1.目的檢驗變頻器產(chǎn)品機械可靠性是否滿足標準和客戶要求；本規(guī)范主要集中在驗證變 頻器產(chǎn)品在沖擊和振動環(huán)境因素規(guī)定

2、限值內的工作能力，評定產(chǎn)品對貯存、運輸、搬 運及使用環(huán)境的適應性。2.范日本規(guī)范規(guī)定的機械可靠性測試方法，適用于英威騰電氣股份有限公司開發(fā)的所有 變頻器產(chǎn)品。3.定義可靠性(reliability)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力。 環(huán)境可靠性試驗(environmental reliability test)：采用自然暴露或人工模 擬的方法將產(chǎn)品暴露在特定環(huán)境中，為驗證產(chǎn)品環(huán)境可靠性而開展的試驗；完整 的環(huán)境試驗操作順序，通常包括預處理(必要時)、初始檢測(必要時)、條件 試驗、恢復、最后檢測。初始檢測(initial examination and measurement)

3、：預處理后，條件試驗之 前對試驗樣品的電性能和外觀所進行的檢查和測量。條件試驗(conditioning)：把試驗樣品暴露到試驗環(huán)境中，以確定這種環(huán)境條 件對試驗樣品的影響。最后檢測(final examination and measurement)：在恢復之后對試驗樣品的 電氣性能、機械性能和外觀所進行的檢查和測量。試驗樣品(Test samples)：要進行環(huán)境試驗的指定產(chǎn)品樣本。嚴酷等級(severity):試驗樣品進行條件試驗所用的一組參數(shù)值。加速度(acceleration)：表征速度對時間導數(shù)的矢量。標準重力加速度(gn) (standard acceleration due t

4、o the earth，s gravity):由地心引力引起的標準加速度，它隨高度和地理位置的不同而變化。就本標準而言,gn值取10m/s2o加速度傳感器(accelerometer)：將輸入加速度轉換成與其成比例的輸出量的 傳感器。速度變化量(velocity change)：為要施加規(guī)定的加速度而產(chǎn)生的速度突然變 化的絕對值。沖擊脈沖持續(xù)時間(duration of shock pulse)：簡單沖擊脈沖的運動量上升 到某一設定的最大值的分數(shù)值和下降到該值的時間間隔。注：對實測脈沖，通常取的最大值作為設定值；對理想脈沖設定值取為零。半正弦沖擊脈沖(half-Sine shock pulse

5、)：時間歷程曲線為半正弦波的理想 沖擊脈沖。梯形沖擊脈沖(trapezoidal shock pulse)：時間歷程曲線為梯形的理想沖擊 脈沖。振動(Vibration)：描述機械系統(tǒng)運動或位置量值相對于某一平均值或大或小交 替地隨時間變化的現(xiàn)象。正弦振動(simple harmonic vibration)：自變量為t的正弦函數(shù)的振動，用 公式表示為y=Asin(3t+中)式中：y簡諧振動；A一振幅；3角頻率；t自變量；中一振動的初相角 隨機振動(random vibration)：在未來任一給定時刻，其瞬時值不能精確預知 的振動。頻率(f) (frequency)：每秒振動的次數(shù)，單位為赫

6、茲(Hz)。頻率是周期的 倒數(shù)。幅值(amplitude)：正弦振動的最大值。峰值(peak value)：在給定區(qū)間內振動量的最大值。共振(resonance)：系統(tǒng)作受迫振動時.,激勵頻率有任何微小改變均會使系統(tǒng)響 應下降的現(xiàn)象。共振頻率(resonance frequency)：系統(tǒng)出現(xiàn)共振時的頻率。共振頻率取決于 所測的變量，例如速度共振頻率不同于位移共振頻率。掃描(sweep)：自變量(通常是頻率)連續(xù)地通過一定區(qū)間的過程。掃頻循環(huán)(sweep cycle)：在規(guī)定的頻率范圍內往返掃描一次，例如10Hz- 150Hz-10Hz。掃描速率(sweep rate)：掃描中自變量的變化率。

7、對數(shù)頻率掃描速率(logarithmic frequency sweep rate)：單位頻率的頻率變化率為常數(shù)的掃描速率，即愴，/%為常數(shù)。注：建議用倍頻程/分(oct/min)為單位來表示對數(shù)頻率掃描率。倍頻程(octave)：頻率比為2的兩頻率之間的區(qū)間。加速度譜密度(acceleration spectral density)：當帶寬趨于零和平均時間 趨于無窮的極限狀態(tài)下，各單位帶寬上通過中心頻率窄帶濾波器的加速度信號方 均值。4.引用標準GB2298-1991-T機械振動與沖擊術語GB2421-1989電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程總則GB2422-1995-T電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗術語

8、電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Ea和導則：沖擊電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc和導則：振動(正弦)電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Fd：寬頻帶隨機振動-一般要 求電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗笫2部分：試驗方法試驗Fda：寬頻帶隨機振動-高再 現(xiàn)性電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 笫2部分：試驗方法 元件 設備和其它產(chǎn)品在沖擊(Ea)、碰撞(Eb)、振動(Fc和Fd)和穩(wěn)態(tài)加速度(Ga)等動力學試驗中的安 裝要求和導則GB/T8582-2008電工電子設備機械結構術語ASTM D3332-99 (2004) Standard Test Methods for Mechan

9、ical-ShockFragility of Products, Using Shock MachinesMIL-STD-810G Environmental Engineering Considerations And Laboratory Tests5.測試設備電動振動試驗系統(tǒng)沖擊試驗系統(tǒng)加速度傳感器溫度：1535c相對濕度：45%75%氣壓：86106kPa7.測試項目7. 1.測 試 項 目 清 單試驗樣品工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗試驗樣品非工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗試驗樣品梯形波沖擊試驗試驗樣品工作狀態(tài)正弦振動試驗試驗樣品工作狀態(tài)隨機振動試驗試驗樣品非工作狀態(tài)隨機振動試驗為有效利用測試資

10、源提高測試評估效率，對于本測試規(guī)范中要求的測試項目可依據(jù)表1所列舉的情況進行選擇性測試。表1測試項目選取定義表新產(chǎn)品試驗項目初樣 正樣 中試結構設計變更結構材料變更關件件鍵或變組器更工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗非工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗梯形波沖擊試驗工作狀態(tài)正弦振動試驗工作狀態(tài)隨機振動試驗非工作狀態(tài)隨機振動試驗注：表示必須執(zhí)行項目；表示可以依據(jù)前期測試結果及變更具體內容 選擇性執(zhí)行項目。對于同時存在多種變更的測試項目，選擇應取兩者必須執(zhí)行 項目的共集，以確保有效評估測試風險；對于無法明確界定變更類型或本選取 原則中未明確指定的情況，則需要執(zhí)行本規(guī)范中規(guī)定的全部測試項目O7. 2.試驗樣品工作狀態(tài)半

11、正弦波沖擊試驗7. 2.1. 測試方法在室溫條件下按常規(guī)測試標準對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量 （外觀檢查包括：結構和組件是否有松脫、磨損、變形及斷裂等）并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。如果試驗樣品為壁掛式，則將其按正常工作方式鎖到合適的夾具上，再將 夾具固定到振動臺上；如果試驗樣品實際工作中沒有固定（如柜式機），則直 接用螺桿和壓條將其固定到振動臺上。在選定的監(jiān)測點安裝加速度傳感器。按表2要求設定試驗參數(shù)，實際速度變化量從脈沖前的積分到脈沖后的,且 應控制在目標值15%之內，橫向峰值加速度不超過預定方向峰值加速度的30%。如果脈沖時間為6ms,設置量測系統(tǒng)低通濾波器值2000Hz；如果脈沖時間

12、 為11ms時，則設置量測系統(tǒng)低通濾波器值1000Hz。試驗樣品工作狀態(tài)半正弦 波沖擊試驗波形參見附圖1。附圖1試驗樣品工作狀態(tài)半正弦沖擊波形示意圖D標稱膿沖的持續(xù)時間 A標稱脈沖的烽值加速度 Tx用常規(guī)沖擊機產(chǎn)生沖擊時,對脈沖進行監(jiān)測的最短時間 Tt用電動振動臺產(chǎn)生沖擊時,對脈沖進行監(jiān)控的最短時間依次對試驗樣品的X、Y和Z三個軸向進行半正弦波沖擊，每個軸向正方向 和負方向各沖擊三次，每次沖擊的時間間隔為6s；設備保持上電運行狀態(tài)進入 條件試驗。試驗期間，需要注意觀察試驗樣品是否出現(xiàn)工作異常，并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。試驗樣品軸向和面的定義參見附圖2。附圖2試驗樣品軸向和面的定義序號術語定 義示意

13、圖2.1寬 width設備在三維坐標（見圖1）的xiih 方向左右方向）所占有值尺寸（見圖2 中W）2.2深 depth設備在三堆坐標（見團1）的y軸方 向（前后方向）所占有的尺寸（見圖2 中D）22.3高 height設備在三堆坐標（見圖】）的Z軸方 向（上下方向）所占有的尺寸（見圖2 中H）圖124前面 front設留與操作者粕對的主耍程測面 或操作面，一般裝有前測或掾作元器件 （見圖2）2.5后面rear；back設備中與機面相對的面（見田2）raw 12.6左面 left設備在操作者左惻的面（見圖2）、w /2.7右面 right設備在操作者右惻的面（見圖2）哪、2、才油2.8頂面 t

14、op或各頂部的面見圖2在而2.9底面 bottom設備底部的面（見圖2）圖2表2工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗等級定義表加速度峰值（取）3015脈沖持續(xù)時間（ms）611試驗樣品使用時的安裝方式壁掛式安裝非固定安裝7. 2. 2. 測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品工作不正?；蛑苯訑嚯姡唤Y構或組件因為沖擊而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形； 電性能指標的偏離超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的允許值; 不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障；試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)。7. 2. 3.注意事項試驗過程試驗樣品處于通電狀態(tài)，必須有有效措施防止電纜松脫；

15、另外需 用隔離欄圍成一個試驗區(qū)域，禁止無關人員靠近。7. 3.試驗樣品非工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗7. 3.1.測試方法在室溫條件下按常規(guī)測試標準對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量 （外觀檢查包括：結構和組件是否有松脫、磨損、變形及斷裂等）并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。塑殼試驗樣品先安裝在夾具上，再通過螺桿和壓條將夾具固定在沖擊試驗 平臺上；鐵殼試驗樣品可以直接通過螺桿和壓條固定，對于產(chǎn)品不平整的面， 需要選擇合適的實驗室通用工裝夾具墊平再固定，如果通用的工裝夾具不能滿 足要求，則需要為試驗樣品設計專門的夾具。在選定的監(jiān)測點安裝上加速度傳 感器。按表3試驗等級要求依次對試驗樣品施加三個軸向的半正弦波

16、沖擊，每個 面沖擊一次，試驗順序為前、后、左、右、下、上（試驗樣品軸向和面的定義 參照附圖2）,每個面沖擊完成需對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測 量，并填寫數(shù)據(jù)記錄表格；沖擊試驗過程樣品處于斷電狀態(tài)。試驗樣品非工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗波形參見附圖3o實際速度變化量 應控制在目標值的5%以內，橫向峰值加速度小于預定方向峰值加速度的5%, 低通濾波器設置為1000Hz o附圖3試驗樣品非工作狀態(tài)半正弦波沖擊試驗波形示意圖表3試驗樣品非工作狀態(tài)半正弦沖擊波等級定義表速度變化量(cm/s)脈沖持續(xù)時間(ms)17027. 3. 2.測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品不能

17、夠正常上電運行；結構或組件因為沖擊而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形；電性能指標超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的允許值；不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障；試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)。7. 3. 3.注意事項必須將試驗樣品鎖緊在沖擊平臺上，防止其試驗過程從沖擊平臺跌落；另 外需用隔離欄圍成一個試驗區(qū)域，禁止無關人員靠近。7. 4.試驗樣品梯形波沖擊試驗7. 4.1.測試方法在室溫條件下按常規(guī)測試標準對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量 (外觀檢查包括：結構和組件是否有松脫、磨損、變形及斷裂等)并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。塑殼試驗樣品應先安裝在夾具上，再將夾具固定在沖擊

18、試驗平臺上；鐵殼 試驗樣品可以直接通過螺桿和壓條固定，對于產(chǎn)品不平整的面，需要選擇合適 的實驗室通用工裝夾具墊平再固定，如果通用的工裝夾具不能滿足要求，則需 要為試驗樣品設計專門的夾具。在選定的監(jiān)測點安裝上加速度傳感器。按表4試驗等級要求，依次對產(chǎn)品前、后、左、右、下、上各個面施加沖 擊脈沖，每個面沖擊一次，試驗樣品軸向和面的定義參照附圖2；每個面沖擊 完成需對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量，并填寫數(shù)據(jù)記錄表格；沖 擊試驗過程樣品處于斷電狀態(tài)。梯形波沖擊試驗波形參見附圖4。實際速度變化量應控制在目標值的5% 以內，橫向峰值加速度小于預定方向峰值加速度的5%,低通濾波器設置為330Hzo附

19、圖4試驗樣品梯形波沖擊波形示意圖表4試驗樣品梯形波沖擊試驗等級定義表速度變化量(cm/s)579539518450410366335299試驗樣品包裝件總質量W加速度峰值 (kg)oew30w7. 4. 2. 測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品不能夠正常上電運行；結構或組件因為沖擊而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形；電性能指標的偏離超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的允許值;不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障；試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)。7. 4. 3.注意事項必須將試驗樣品鎖緊在沖擊平臺上，防止其試驗過程從沖擊平臺跌落；另外需用隔離 欄闈

20、成一個試驗區(qū)域，禁止無關人員靠近。7. 5.試驗樣品工作狀態(tài)正弦掃頻試驗7. 5.1.測試方法在室溫條件下按常規(guī)測試標準對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量 （外觀檢查包括：結構和組件是否有松脫、磨損、變形及斷裂等）并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。對于壁掛式試驗樣品，先將其安裝在夾具上，再將夾具鎖到振動臺上；如 果試驗樣品實際工作中沒有固定（如柜式機），則可直接用壓桿固定到振動臺 上。在選定的監(jiān)測點安裝上加速度傳感器，接通試驗樣品電源。按表5試驗等級要求設定試驗參數(shù)，對試驗樣品的每個軸向進行掃頻檢 查。掃頻結束，選定危險頻率點，使試驗樣品在每個危險頻率點進行定頻振 動。如果試驗樣品單個軸向危險頻率點多

21、于4個，或者共振不明顯，則改為掃 頻試驗。條件試驗期間，需要注意觀察試驗樣品是否出現(xiàn)工作異常，并填寫數(shù)據(jù)記 錄表格。表5試驗樣品工作狀態(tài)正弦振動試驗等級定義表頻率105510掃頻速率（Oct/Min）掃頻循環(huán)（次）5位移幅值（Zero to Peak） （mm）危險頻率駐留時間（Mins）307. 5. 2.測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品工作不正常或直接斷電；結構或組件因為振動而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形；電性能指標的偏離超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的允許值； 不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障； 試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)

22、。7. 6. 3.注意事項試驗過程試驗樣品處于通電狀態(tài)，必須有有效措施防止電纜松脫；另外需 用隔離欄圍成一個試驗區(qū)域，禁止無關人員靠近。7. 6.試驗樣品工作狀態(tài)隨機振動試驗7. 6.1.測試方法對于壁掛式試驗樣品，先將其安裝在夾具上，再將夾具鎖到振動臺上；如 果試驗樣品在實際工作中沒有固定（如柜式機），則直接將其鎖定振動臺上。 在選定的監(jiān)測點安裝上加速度傳感器，接通試驗樣品電源。按表6設定試驗參數(shù)，完成試驗樣品三個軸向的振動試驗。實際功率頻譜 密度曲線需控制在目標值3dB范圍內，總均方根加速度值不能超出目標值的 15%。條件試驗期間，需要注意觀察試驗樣品是否出現(xiàn)工作異常，并填寫數(shù)據(jù)記 錄表格

23、。表6試驗樣品工作狀態(tài)隨機振動試驗等級定義表頻率(Hz)5-500斜率(dB/Oct)0加速度譜密度（g/Hz）方均根加速度為，每個軸向試驗時間30mins7. 6. 2.測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品工作不正常或直接斷電；結構或組件因為振動而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形；電性能指標的偏離超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的允許值;不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障；試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)。試驗過程試驗樣品處于通電狀態(tài)，必須有有效措施防止電纜松脫；另外需 用隔離欄圍成一個試驗區(qū)域，禁止無關人員靠近。7. 7.試驗樣品非工作狀態(tài)隨

24、機振動試驗7. 7. 1. 測試方法在室溫條件下按常規(guī)測試標準對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測量 （外觀檢查包括：結構和組件是否有松脫、磨損、變形及斷裂等）并填寫數(shù)據(jù) 記錄表格。將試驗樣品直接通過螺桿和壓條固定到振動臺上，對于產(chǎn)品不平整的面， 需要選擇合適的實驗室通用一匚裝夾具墊平再固定，如果通用的工裝夾具不能滿 足要求，則需要為試驗樣品設計專門的夾具。在選定的監(jiān)測點安裝上加速度傳感器，試驗樣品每個軸向試驗前和試驗后 均需進行共振量測，檢查試驗樣品試驗前后動態(tài)響應特性的變化并記錄；掃頻 頻率范圍10Hz至500Hz,加速度幅值，速率10ct/min, 一個掃頻循環(huán)。按表7設定試驗參數(shù)，完成

25、試驗樣品三個軸向的振動試驗。實際功率頻譜 密度曲線應在目標值3dB范圍內，總均方根加速度值不超出目標值的15%。 每個軸向試驗結束需進行中間檢測，對試驗樣品的電性能和外觀進行檢查和測 量，并填寫數(shù)據(jù)記錄表格；條件試驗過程樣品處于斷電狀態(tài)。表7非工作狀態(tài)隨機振動試驗等級定義表頻率（Hz）斜率（dB/Oct）加速度譜密度（g7Hz）5 5000方均根加速度為，每個軸向試驗時間60mins7. 7. 2. 測試判據(jù)當樣品發(fā)生下列任何一種情況時，則被認為不合格。試驗樣品不能夠正常上電運行；結構或組件因為振動而出現(xiàn)松脫、磨損、變形、裂紋或斷裂的情形； 電性能指標的偏離超出了試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定

26、的允許值； 不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障； 試驗樣品有關標準和技術文件規(guī)定的其他判據(jù)。7. 7. 3.注意事項試驗之前需按要求的扭矩安裝所有螺絲，并且打上緊固標識，以便于確認 螺絲是否在振動試驗過程松動。7. 8.試驗中斷處理7. 8. 1.容差內中斷中斷期間試驗條件沒有超出允許誤差范圍，試驗樣品出現(xiàn)失效，則此時應 根據(jù)試驗樣品的損壞程度，考慮修復樣品或更換試驗樣品繼續(xù)余下軸向試驗。7. 8. 2.欠試驗條件中斷當進行某些軸向試驗的試驗條件低于允許誤差下限時.，應調整試驗條件達 到預先規(guī)定的試驗條件重新試驗，但應避免試驗樣品因重復試驗導致疲勞失效 （這種情況，需要更換試驗樣品從此軸向

27、重新開始試驗），一直進行到完成預 定的全部軸向的試驗。7. 8. 3.過試驗條件中斷當進行某一軸向試驗的試驗條件高于允許誤差上限時，最好停止此試驗， 將試驗條件重新調到預先規(guī)定的試驗條件，如果試驗樣品失效則需更換試驗樣 品，從此軸向重新開始測試。如果試驗樣品沒有出現(xiàn)失效，則可進行后續(xù)軸向的試驗，但是如果后續(xù)試 驗中出現(xiàn)試驗樣品失效，則應認為此試驗結果無效。8.數(shù)據(jù)記錄及報告格式測試過程中每個測試點要依據(jù)測試數(shù)據(jù)記錄表格指定格式填寫，記錄完畢 后應由測試人員歸檔保存作為測試數(shù)據(jù)原始記錄，以便后期確認原始測試結果 及產(chǎn)品失效分析的依據(jù)；數(shù)據(jù)記錄表格格式請參見附錄A機械可靠性測試數(shù)據(jù) 記錄表。為確保測試報告一致性及規(guī)范性，機械可靠性測試報告應按照規(guī)定格式生 成；具體報告格式請參見附錄B機