变频器机械可靠性测试规范V.docx
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变频器机械可靠性测试规范V
测试规范
英威腾电气股份有限公司
测试部
规范编码：
INVT0_018_0002_TB_01
版本：
V1.0
密级：
机密
生效日期：
2010.08
页数：
24页
变频器机械可靠性
测试规范
拟制：
_____黄国华________日期：
2010-08-01
审核：
___________________日期：
__________
批准：
___________________日期：
__________
更改信息登记表
规范名称：
变频器机械可靠性测试规范
规范编码：
版本
更改原因
更改说明
更改人
更改时间
V1.0
拟制新规范
黄国华
2010.08.01
评审会签区：
人员
签名
意见
日期
1.目的4
2.范围4
3.定义4
4.引用标准6
5.测试设备7
6.试验环境7
7.测试项目7
7.1.测试项目清单7
7.2.试验样品工作状态半正弦波冲击试验8
7.3.试验样品非工作状态半正弦波冲击试验11
7.4.试验样品梯形波冲击试验13
7.5.试验样品工作状态正弦扫频试验14
7.6.试验样品工作状态随机振动试验16
7.7.试验样品非工作状态随机振动试验17
7.8.试验中断处理18
8.数据记录及报告格式18
8.1.机械可靠性测试数据记录表19
8.2.机械可靠性测试报告格式20
变频器机械可靠性测试规范
1.目的
检验变频器产品机械可靠性是否满足标准和客户要求；本规范主要集中在验证变频器产品在冲击和振动环境因素规定限值内的工作能力，评定产品对贮存、运输、搬运及使用环境的适应性。
2.范围
本规范规定的机械可靠性测试方法，适用于英威腾电气股份有限公司开发的所有变频器产品。
3.定义
●可靠性（reliability）：
产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。
●环境可靠性试验（environmentalreliabilitytest）：
采用自然暴露或人工模拟的方法将产品暴露在特定环境中，为验证产品环境可靠性而开展的试验；完整的环境试验操作顺序，通常包括预处理（必要时）、初始检测（必要时）、条件试验、恢复、最后检测。
●初始检测（initialexaminationandmeasurement）：
预处理后，条件试验之前对试验样品的电性能和外观所进行的检查和测量。
●条件试验（conditioning）：
把试验样品暴露到试验环境中，以确定这种环境条件对试验样品的影响。
●最后检测（finalexaminationandmeasurement）：
在恢复之后对试验样品的电气性能、机械性能和外观所进行的检查和测量。
●试验样品（Testsamples）：
要进行环境试验的指定产品样本。
●严酷等级（severity）：
试验样品进行条件试验所用的一组参数值。
●加速度（acceleration）：
表征速度对时间导数的矢量。
●标准重力加速度（gn）（standardaccelerationduetotheearth’sgravity）：
由地心引力引起的标准加速度，它随高度和地理位置的不同而变化。
就本标准而言,gn值取10m/s2。
●加速度传感器（accelerometer）：
将输入加速度转换成与其成比例的输出量的传感器。
●速度变化量（velocitychange）：
为要施加规定的加速度而产生的速度突然变化的绝对值。
●冲击脉冲持续时间（durationofshockpulse）：
简单冲击脉冲的运动量上升到某一设定的最大值的分数值和下降到该值的时间间隔。
注：
对实测脉冲，通常取0.1的最大值作为设定值；对理想脉冲设定值取为零。
●半正弦冲击脉冲（half-Sineshockpulse）：
时间历程曲线为半正弦波的理想冲击脉冲。
●梯形冲击脉冲（trapezoidalshockpulse）：
时间历程曲线为梯形的理想冲击脉冲。
●振动（Vibration）：
描述机械系统运动或位置量值相对于某一平均值或大或小交替地随时间变化的现象。
●正弦振动（simpleharmonicvibration）：
自变量为t的正弦函数的振动，用公式表示为y=Asin（ωt+Ф）
式中：
y—简谐振动；A—振幅；ω—角频率；t—自变量；Ф—振动的初相角
●随机振动（randomvibration）：
在未来任一给定时刻，其瞬时值不能精确预知的振动。
●频率（f）（frequency）：
每秒振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
频率是周期的倒数。
●幅值（amplitude）：
正弦振动的最大值。
●峰值（peakvalue）：
在给定区间内振动量的最大值。
●共振（resonance）：
系统作受迫振动时，激励频率有任何微小改变均会使系统响应下降的现象。
●共振频率（resonancefrequency）：
系统出现共振时的频率。
共振频率取决于所测的变量，例如速度共振频率不同于位移共振频率。
●扫描（sweep）：
自变量（通常是频率）连续地通过一定区间的过程。
●扫频循环（sweepcycle）：
在规定的频率范围内往返扫描一次，例如10Hz-150Hz-10Hz。
●扫描速率（sweeprate）：
扫描中自变量的变化率。
●对数频率扫描速率（logaritbmicfrequencysweeprate）：
单位频率的频率变化率为常数的扫描速率，即
为常数。
注：
建议用倍频程/分（oct/min）为单位来表示对数频率扫描率。
●倍频程（octave）：
频率比为2的两频率之间的区间。
●加速度谱密度（accelerationspectraldensity）：
当带宽趋于零和平均时间趋于无穷的极限状态下，各单位带宽上通过中心频率窄带滤波器的加速度信号方均值。
4.引用标准
●GB2298-1991-T机械振动与冲击术语
●GB2421-1989电工电子产品基本环境试验规程总则
●GB2422-1995-T电工电子产品环境试验术语
●GB2423.05-1995-T电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Ea和导则：
冲击
●GB2423.10-1995-T电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Fc和导则：
振动（正弦）
●GB2423.11-1997-T电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Fd：
宽频带随机振动-一般要求
●GB2423.12-1997-T电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Fda：
宽频带随机振动-高再现性
●GB2423.43-1995-T电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法元件设备和其它产品在冲击（Ea）、碰撞（Eb）、振动（Fc和Fd）和稳态加速度（Ga）等动力学试验中的安装要求和导则
●GB/T8582-2008电工电子设备机械结构术语
●ASTMD3332-99（2004）StandardTestMethodsforMechanical-ShockFragilityofProducts,UsingShockMachines
●MIL-STD-810GEnvironmentalEngineeringConsiderationsAndLaboratoryTests
5.测试设备
●电动振动试验系统
●冲击试验系统
●加速度传感器
6.试验环境
●温度：
15～35℃
●相对湿度：
45%～75%
●气压：
86～106kPa
7.测试项目
7.1.测试项目清单
●试验样品工作状态半正弦波冲击试验
●试验样品非工作状态半正弦波冲击试验
●试验样品梯形波冲击试验
●试验样品工作状态正弦振动试验
●试验样品工作状态随机振动试验
●试验样品非工作状态随机振动试验
为有效利用测试资源提高测试评估效率，对于本测试规范中要求的测试项目可依据表1所列举的情况进行选择性测试。
表1测试项目选取定义表
新产品
结构设计变更
结构材料变更
关键组件或器件变更
试验项目
初样
正样
中试
工作状态半正弦波冲击试验
◎
●
◎
◎
◎
◎
非工作状态半正弦波冲击试验
◎
●
◎
◎
◎
●
梯形波冲击试验
◎
●
◎
●
●
◎
工作状态正弦振动试验
◎
●
◎
◎
◎
◎
工作状态随机振动试验
◎
●
◎
◎
◎
●
非工作状态随机振动试验
●
●
◎
●
●
◎
注：
●表示必须执行项目；◎表示可以依据前期测试结果及变更具体内容选择性执行项目。
对于同时存在多种变更的测试项目，选择应取两者必须执行项目的共集，以确保有效评估测试风险；对于无法明确界定变更类型或本选取原则中未明确指定的情况，则需要执行本规范中规定的全部测试项目。
7.2.试验样品工作状态半正弦波冲击试验
7.2.1.测试方法
在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量（外观检查包括：
结构和组件是否有松脱、磨损、变形及断裂等）并填写数据记录表格。
如果试验样品为壁挂式，则将其按正常工作方式锁到合适的夹具上，再将夹具固定到振动台上；如果试验样品实际工作中没有固定（如柜式机），则直接用螺杆和压条将其固定到振动台上。
在选定的监测点安装加速度传感器。
按表2要求设定试验参数，实际速度变化量从脉冲前的0.4D积分到脉冲后的0.1D,且应控制在目标值±15%之内，横向峰值加速度不超过预定方向峰值加速度的30%。
如果脉冲时间为6ms，设置量测系统低通滤波器值2000Hz；如果脉冲时间为11ms时，则设置量测系统低通滤波器值1000Hz。
试验样品工作状态半正弦波冲击试验波形参见附图1。
附图1试验样品工作状态半正弦冲击波形示意图
依次对试验样品的X、Y和Z三个轴向进行半正弦波冲击，每个轴向正方向和负方向各冲击三次，每次冲击的时间间隔为6s；设备保持上电运行状态进入条件试验。
试验期间，需要注意观察试验样品是否出现工作异常，并填写数据记录表格。
试验样品轴向和面的定义参见附图2。
附图2试验样品轴向和面的定义
表2工作状态半正弦波冲击试验等级定义表
试验样品使用时的安装方式
加速度峰值（gn）
脉冲持续时间（ms）
壁挂式安装
30
6
非固定安装
15
11
7.2.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品工作不正常或直接断电；
●结构或组件因为冲击而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.2.3.注意事项
试验过程试验样品处于通电状态，必须有有效措施防止电缆松脱；另外需用隔离栏围成一个试验区域，禁止无关人员靠近。
7.3.试验样品非工作状态半正弦波冲击试验
7.3.1.测试方法
在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量（外观检查包括：
结构和组件是否有松脱、磨损、变形及断裂等）并填写数据记录表格。
塑壳试验样品先安装在夹具上，再通过螺杆和压条将夹具固定在冲击试验平台上；铁壳试验样品可以直接通过螺杆和压条固定，对于产品不平整的面，需要选择合适的实验室通用工装夹具垫平再固定，如果通用的工装夹具不能满足要求，则需要为试验样品设计专门的夹具。
在选定的监测点安装上加速度传感器。
按表3试验等级要求依次对试验样品施加三个轴向的半正弦波冲击，每个面冲击一次，试验顺序为前、后、左、右、下、上（试验样品轴向和面的定义参照附图2），每个面冲击完成需对试验样品的电性能和外观进行检查和测量，并填写数据记录表格；冲击试验过程样品处于断电状态。
试验样品非工作状态半正弦波冲击试验波形参见附图3。
实际速度变化量应控制在目标值的±5%以内，横向峰值加速度小于预定方向峰值加速度的5%，低通滤波器设置为1000Hz。
附图3试验样品非工作状态半正弦波冲击试验波形示意图
表3试验样品非工作状态半正弦冲击波等级定义表
速度变化量（cm/s）
脉冲持续时间（ms）
170
2
7.3.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品不能够正常上电运行；
●结构或组件因为冲击而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.3.3.注意事项
必须将试验样品锁紧在冲击平台上，防止其试验过程从冲击平台跌落；另外需用隔离栏围成一个试验区域，禁止无关人员靠近。
7.4.试验样品梯形波冲击试验
7.41.1.测试方法
在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量（外观检查包括：
结构和组件是否有松脱、磨损、变形及断裂等）并填写数据记录表格。
塑壳试验样品应先安装在夹具上，再将夹具固定在冲击试验平台上；铁壳试验样品可以直接通过螺杆和压条固定，对于产品不平整的面，需要选择合适的实验室通用工装夹具垫平再固定，如果通用的工装夹具不能满足要求，则需要为试验样品设计专门的夹具。
在选定的监测点安装上加速度传感器。
按表4试验等级要求，依次对产品前、后、左、右、下、上各个面施加冲击脉冲，每个面冲击一次，试验样品轴向和面的定义参照附图2；每个面冲击完成需对试验样品的电性能和外观进行检查和测量，并填写数据记录表格；冲击试验过程样品处于断电状态。
梯形波冲击试验波形参见附图4。
实际速度变化量应控制在目标值的±5%以内，横向峰值加速度小于预定方向峰值加速度的5%，低通滤波器设置为330Hz。
附图4试验样品梯形波冲击波形示意图
表4试验样品梯形波冲击试验等级定义表
试验样品包装件总质量W（kg）
加速度峰值（gn）
速度变化量（cm/s）
030
579
9.1539
18.2518
27.2450
36.3410
45.4366
68.1335
113.5299
7.41.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品不能够正常上电运行；
●结构或组件因为冲击而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.41.3.注意事项
必须将试验样品锁紧在冲击平台上，防止其试验过程从冲击平台跌落；另外需用隔离栏围成一个试验区域，禁止无关人员靠近。
7.5.试验样品工作状态正弦扫频试验
7.5.1.测试方法
在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量（外观检查包括：
结构和组件是否有松脱、磨损、变形及断裂等）并填写数据记录表格。
对于壁挂式试验样品，先将其安装在夹具上，再将夹具锁到振动台上；如果试验样品实际工作中没有固定（如柜式机），则可直接用压杆固定到振动台上。
在选定的监测点安装上加速度传感器，接通试验样品电源。
按表5试验等级要求设定试验参数，对试验样品的每个轴向进行扫频检查。
扫频结束，选定危险频率点，使试验样品在每个危险频率点进行定频振动。
如果试验样品单个轴向危险频率点多于4个，或者共振不明显，则改为扫频试验。
条件试验期间，需要注意观察试验样品是否出现工作异常，并填写数据记录表格。
表5试验样品工作状态正弦振动试验等级定义表
频率
10～55～10
扫频速率（Oct/Min）
0.5
扫频循环（次）
5
位移幅值（ZerotoPeak）（mm）
0.75
危险频率驻留时间（Mins）
30
7.5.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品工作不正常或直接断电；
●结构或组件因为振动而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.5.3.注意事项
试验过程试验样品处于通电状态，必须有有效措施防止电缆松脱；另外需用隔离栏围成一个试验区域，禁止无关人员靠近。
7.6.试验样品工作状态随机振动试验
7.6.1.测试方法
对于壁挂式试验样品，先将其安装在夹具上，再将夹具锁到振动台上；如果试验样品在实际工作中没有固定（如柜式机），则直接将其锁定振动台上。
在选定的监测点安装上加速度传感器，接通试验样品电源。
按表6设定试验参数，完成试验样品三个轴向的振动试验。
实际功率频谱密度曲线需控制在目标值±3dB范围内，总均方根加速度值不能超出目标值的±15%。
条件试验期间，需要注意观察试验样品是否出现工作异常，并填写数据记录表格。
表6试验样品工作状态随机振动试验等级定义表
频率（Hz）
斜率（dB/Oct）
加速度谱密度（g2/Hz）
5～500
0
0.005
方均根加速度为1.6Grms，每个轴向试验时间30mins
7.6.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品工作不正常或直接断电；
●结构或组件因为振动而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.6.3.注意事项
试验过程试验样品处于通电状态，必须有有效措施防止电缆松脱；另外需用隔离栏围成一个试验区域，禁止无关人员靠近。
7.7.试验样品非工作状态随机振动试验
7.7.1.测试方法
在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量（外观检查包括：
结构和组件是否有松脱、磨损、变形及断裂等）并填写数据记录表格。
将试验样品直接通过螺杆和压条固定到振动台上，对于产品不平整的面，需要选择合适的实验室通用工装夹具垫平再固定，如果通用的工装夹具不能满足要求，则需要为试验样品设计专门的夹具。
在选定的监测点安装上加速度传感器，试验样品每个轴向试验前和试验后均需进行共振量测，检查试验样品试验前后动态响应特性的变化并记录；扫频频率范围10Hz至500Hz,加速度幅值0.1gn，速率1Oct/min,一个扫频循环。
按表7设定试验参数，完成试验样品三个轴向的振动试验。
实际功率频谱密度曲线应在目标值±3dB范围内，总均方根加速度值不超出目标值的±15%。
每个轴向试验结束需进行中间检测，对试验样品的电性能和外观进行检查和测量,并填写数据记录表格；条件试验过程样品处于断电状态。
表7非工作状态随机振动试验等级定义表
频率（Hz）
斜率（dB/Oct）
加速度谱密度（g2/Hz）
5～500
0
0.01
方均根加速度为2.2Grms，每个轴向试验时间60mins
7.7.2.测试判据
当样品发生下列任何一种情况时，则被认为不合格。
●试验样品不能够正常上电运行；
●结构或组件因为振动而出现松脱、磨损、变形、裂纹或断裂的情形；
●电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值；
●不能满足安全要求，或出现危及安全的故障；
●试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据。
7.7.3.注意事项
试验之前需按要求的扭矩安装所有螺丝，并且打上紧固标识，以便于确认螺丝是否在振动试验过程松动。
7.8.试验中断处理
7.8.1.容差内中断
中断期间试验条件没有超出允许误差范围，试验样品出现失效，则此时应根据试验样品的损坏程度，考虑修复样品或更换试验样品继续余下轴向试验。
7.8.2.欠试验条件中断
当进行某些轴向试验的试验条件低于允许误差下限时，应调整试验条件达到预先规定的试验条件重新试验，但应避免试验样品因重复试验导致疲劳失效（这种情况，需要更换试验样品从此轴向重新开始试验），一直进行到完成预定的全部轴向的试验。
7.8.3.过试验条件中断
当进行某一轴向试验的试验条件高于允许误差上限时，最好停止此试验，将试验条件重新调到预先规定的试验条件，如果试验样品失效则需更换试验样品，从此轴向重新开始测试。
如果试验样品没有出现失效，则可进行后续轴向的试验，但是如果后续试验中出现试验样品失效，则应认为此试验结果无效。
8.数据记录及报告格式
测试过程中每个测试点要依据测试数据记录表格指定格式填写，记录完毕后应由测试人员归档保存作为测试数据原始记录，以便后期确认原始测试结果及产品失效分析的依据；数据记录表格格式请参见附录A机械可靠性测试数据记录表。
为确保测试报告一致性及规范性，机械可靠性测试报告应按照规定格式生成；具体报告格式请参见附录B机械可靠性测试报告格式。
8.1.机械可靠性测试数据记录表
项目名称
项目负责人
设计人员
申请人
测试项目
测试时间
测试依据/等级
备注
开始时间
结束时间
电性能与
外观检测
数据记录
测试项目
测试时间
测试依据/等级
备注
开始时间
结束时间
电性能与
外观检测
数据记录
测试项目
测试时间
测试依据/等级
备注
开始时间
结束时间
电性能与
外观检测
数据记录
测试项目
测试时间
测试依据/等级
备注
开始时间
结束时间
电性能与
外观检测
数据记录
测试项目
测试时间
测试依据/等级
备注
开始时间
结束时间
电性能与
外观检测
数据记录
8.2.
机械可靠性测试报告格式
测试部测试报告
英威腾电气股份有限公司
测试部
规范编码：
版本：
密级：
生效日期：
页数：
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XXXXX项目
机械可靠性测试报告
测试阶段:
测试时间：
测试人员:
拟制：
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