正在运行的设备的内部温度可能比实验室温度高 10–30 °C 甚至更高。如果忽略这种现象，试验结果可能会在两个方向上被误解：当设备承受比要求更严格的条件时，试验结果会被误解为“通过”；当总温度超过设计极限时，试验结果会被误解为“失败”。
本文演示了如何确定自加热以及如何使用它来选择合适的试验箱温度。
1. 什么是自热以及为什么它很重要？
自热是指设备在通电时由于组件、电源、电机或电源电路中的功率损耗而自动发热的现象。结果是设备上某个点的实际温度：
样品实际温度=腔体温度+自热温升
因此，在设备运行时“在 X 温度下进行试验”并不意味着样品经受 X 温度。这对于以下方面尤其重要：
- 大承受能力电源设备：电源、逆变器、充电器、照明设备。
- 该装置是密封的，没有风扇或通风孔。
- 实际使用时，设备安装在封闭的柜内。
- 设备有电池或者电池，因为高温直接影响安全性和寿命。
2. 如何判断自发热
- 选择测量点：代表点和最高风险点 – 靠近电源、最狭窄位置的电源组件。
- 设置传感器：牢固地连接到要测量的零件上，与室壁和直接气流隔离。
- 无功率模式下的测量：样品与室温度达到平衡后，记录每个点的温度。
- 供电模式测量：对于在代表性状态下运行的样本（待机、标称负载、计划峰值负载）。
- 等待热稳定：温度不再随时间显着升高；现在是记录结果的时候了。
- 计算温升：稳态温度与相应的室温度之间的差异。
- 在不同的室温度下重复如有必要，因为温升可能随环境温度而变化。
3. 待试验的负载状态
| 状态 | 热特性 | 什么时候评估？ |
|---|---|---|
| 无电源（关闭） | 样品温度接近试验箱温度 | 评估可行性、储存和运输 |
| 等待（空闲/待机） | 发热量小，主要来自备用电源 | 设备经常处于待机模式 |
| 在标称负载下运行 | 平均发热量，代表典型用途 | 大多数程序都会选取 |
| 在最大负载下运行 | 最高热量产生、最热点 | 设备具有高负载模式；评估安全裕度 |
| 充电/放电模式（适用于带电池的设备） | 电池发热集中 | 移动设备、储能设备 |
在报告中，有必要明确说明每次试验中的负载状态，因为同一设备在不同状态下的温升明显不同。
4. 利用自热结果选择试验箱温度
| 目标 | 如何设置试验箱温度 | 注释 |
|---|---|---|
| 评估在 X 温度环境下运行的设备 | 将试验箱设置为温度 X，让设备自行产生热量；测量样品的实际温度 | 反映正确的使用条件；样品温度可以高于 X |
| 确保样品在最热点处承受正确的温度 X | 将试验箱温度设置为 X 减去该点的预期温升 | 必须明确补偿方式和依据；避免误导性结果 |
| 评估可行性（不活动） | 将试验箱设置在温度 X，设备不供电 | 消除自热的影响 |
| 老化可靠性筛选 | 经常使用单元化货物温度来加速故障检测 | 通常根据具体产品标准，而不是根据 IEC 60068 |
注意点：试验箱温度补偿是一项工程决策，必须在试验计划和报告中明确记录。如果只说“在 40℃下试验”，但样品实际上因自热而达到 60℃，那么结果就不再透明了。
5. 与其他试验的交互
| 结合 | 效果 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 自发热+湿热试验 | 较高的温度会导致局部相对湿度下降；否则设备关闭时可能会导致凝结 | 整个试验过程中应记录电源状态 |
| 自加热+低压 | 通过对流散热的能力下降，样品温度升高 | 对于高海拔运行的设备尤其重要 |
| 自热+冷试 | 即使在低温的环境下，局部热点仍可能高于允许的限度 | 需要在热点进行测量，而不仅仅是环境 |
| 自热+冷凝 | 开/关循环在设备内创建局部湿度循环 | 如果试验有开/关周期，则记录占空比 |
6. 常见错误
- 仅测量室温度然后得出样品温度的结论。
- 不记录负载状态试验时 — 结果不可重现。
- 打开设备后立即测量，尚未达到热稳定性。
- 室温度补偿无需记录依据，记录的透明度丧失。
- 试验低压时不考虑自热，导致低估样品的实际温度。
- 忽略材料限制：补偿达到目标温度可能会使试验箱温度超出样品中垫圈、塑料或电池的承受能力。
- 不检查试验箱功能：大型自热设备可能会导致试验箱无法维持设定温度。
7. 常见问题
自热引起的温升会随环境温度变化吗？
是的。组件性能和散热机制均取决于温度，因此不同试验箱温度下的温升可能会有所不同。因此，测量应在与试验相关的温度下进行。
试验设备运行时是否需要进行室温补偿？
不是必需的，但必须明确说明如何做。如果目标是评估在温度环境下运行的能力
您如何知道已达到热稳定性？
当测量点的温度在足够长的时间内随时间变化很小时。该时间取决于设备的热质量和承受能力。
如果设备带有电池，测量时要注意什么？
单独测量电池处的温度。高温影响安全和寿命；一些行业标准对电池和系统温度限制有具体要求。
如果设备运行时试验箱无法保持温度怎么办？
试验结果无效。需选择承受能力补偿较大的室，或减少样品装载量并记录。
我应该选择哪种负载状态？
选择一个能代表实际使用情况的状态，并在试验计划中明确说明。对于安全关键设备，应在规定的最高负载水平下进行试验。
八、结论
自热是解释温度试验结果之前必须了解的参数。忽略它会导致两种类型的错误：假设设备“通过”，而实际上热点已超出限制，或者当设备受到与文档描述不符的试验条件时得出“失败”的结论。
要做三件事：测量代表性负载状态下的温升；试验计划中明确说明加载状态和自热处理方法；并在试验高功率设备之前检查暗室的功能。
参考资料
- IEC 60068-1 — 一般规定和指南。
- IEC 60068-2-1、2-2、2-14 — 温度试验。
- IEC 60068-2-13 和 2-39 — 低压和低压温度/湿度组合。
- IEC 60068-3-7 — 在负载温度室中进行测量。
- IEC 60068-3-11 — 试验箱内气候条件的不确定性。
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