机械冲击测试是实验室模拟产品在工作环境中受到一系列冲击时候,产品功能是否正常,是否存在性能失效情况,是一种用于评估产品或材料在受到突然的、剧烈的机械冲击时的性能的测试方法。在产品的实际存储、运输、使用过程中存在各种各样的冲击环境,如车辆运行中制动,货物搬动时候碰撞产生的冲击等。
试验目的是确定在正常和极限温度下,当产品受到一系列冲击时,各性能是否失效。冲击试验的技术指标包括:峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量(半正弦波、后峰锯齿波、梯形波)和波形选择。冲击次数无特别要求外每个面冲击3次共18次。
许多产品在使用、装卸、运输过程中都会受到冲击。冲击的量值变化很大并具有复杂的性质。因此冲击和碰撞可靠性测试适用于确定机械的薄弱环节,考核产品结构的完整性。冲击试验是瞬间性的,破坏性的。
电力变压器机械冲击试验案例
试验背景:
电力变压器是电力系统中的关键设备,在运输、安装和运行过程中可能会受到各种机械冲击,如车辆急刹车、碰撞或地震等情况。这些冲击可能会导致变压器内部的绕组变形、绝缘损坏以及结构件松动,从而影响变压器的正常运行和使用寿命。因此,对电力变压器进行机械冲击试验,以评估其在冲击条件下的可靠性和稳定性至关重要。
试验过程:
将电力变压器安装在特制的试验平台上,该平台能够模拟实际运输和安装过程中的各种支撑条件和约束方式。采用大型冲击试验机对变压器施加冲击,冲击方向包括纵向、横向和垂直方向,以覆盖变压器在不同工况下可能受到的冲击力。冲击加速度根据变压器的容量、电压等级以及实际使用环境进行设定,一般在 3 - 10g(g 为重力加速度)之间,冲击脉冲持续时间约为 10 - 50ms。
在试验过程中,通过在变压器内部关键部位(如绕组、铁芯等)布置应变片、加速度传感器和位移传感器等测量仪器,实时监测变压器在冲击过程中的机械响应,包括绕组的变形、铁芯的位移以及结构件的应力变化等情况。同时,利用电气测试设备对变压器的绝缘性能、绕组电阻和变比等电气参数进行测量,以评估冲击对变压器电气性能的影响。
试验结果:
经过多次冲击试验后,对变压器进行拆解检查和详细的电气性能测试。发现部分变压器在较高加速度(约 8g)的纵向冲击后,绕组出现了轻微的轴向位移和局部变形,这导致绕组的绝缘间隙减小,绝缘油中的局部放电量增加。通过对试验数据的分析,确定了绕组变形的原因是由于变压器内部的支撑结构在冲击过程中未能有效地限制绕组的位移。
针对这个问题,对变压器的内部支撑结构进行了改进设计。增加了支撑绝缘子的数量和强度,并优化了其布置方式,以增强对绕组的约束能力。同时,对绕组的固定方式进行了优化,采用了更具弹性的紧固装置,能够在一定程度上缓冲冲击能量,减少绕组的变形。经过改进后的变压器再次进行冲击试验,绕组的变形量明显减小,绝缘性能得到了有效保障,满足了电力系统的运行要求。