可靠性测试 · Reliability

电压波动 Voltage Fluctuation Test

通过可编程电源在 0.85Un~1.1Un 范围内调节供电电压,模拟电网电压波动工况,考核电动工具在电压偏离额定值时的起动能力、运行性能与功能可靠性,验证产品对电网电压波动的适应性。

标准:Q/DCH 006-2024 电压范围:0.85Un~1.1Un 性能要求:正常工作
测试标准
Q/DCH 006-2024
测试设备
可编程电源
电压范围
0.85–1.1Un
性能要求
正常工作
1测试概述
电压波动测试是电动工具可靠性试验,通过可编程电源在 0.85Un~1.1Un 范围内调节供电电压,模拟电网电压偏离额定值时的工况,考核产品在电压波动下的起动能力、运行性能与功能可靠性。

实际电网中,因 大负载投切、线路压降、变压器分接头调节、电网负荷变化 等原因,供电电压常在额定值 ±10%–15% 范围内波动。偏远地区或工地临时用电,电压波动更大。电动工具在此类工况下可能因电压过低导致 起动困难、转矩不足堵转、转速下降;电压过高导致 电流增大温升升高、绝缘应力增加、磁路饱和。电压波动测试验证产品对电网波动的适应能力。

本试验依据 Q/DCH 006-2024,在 0.85Un、0.9Un、0.95Un、1.0Un、1.05Un、1.1Un 各电压点下进行 起动试验(空载起动3次)与 额定负载运行(每点运行30分钟)。试验中监测起动时间、起动电流、输入功率、负载电流、转速、温升,要求在各电压点下 起动正常、运行平稳、性能无明显下降、温升不超限、保护不误动作。

测试目的

  • 考核产品在电压波动下的起动能力,验证低电压起动性能
  • 考核各电压点下的运行性能(功率、转速、温升)
  • 验证欠压/过压保护功能在电压波动下的有效性
  • 暴露电压敏感的薄弱环节(磁路饱和、绝缘应力)
  • 为产品适用电压范围标注与电源设计提供依据
2标准要求
Q/DCH 006-2024 §6电压波动试验条件:在 0.85Un、0.9Un、0.95Un、1.0Un、1.05Un、1.1Un 六个电压点下,分别进行起动试验(空载起动3次,每次间隔2分钟)与额定负载运行(每点30分钟)。起动时间≤5s,起动电流≤额定8倍,运行平稳无异常,性能参数(功率/转速)偏离额定值≤15%,温升不超过绝缘等级限值,保护不误动作。
GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差限值:220V单相用户电压偏差为额定值的 +7%/-10%,380V三相用户为 ±7%。电动工具应能在电网电压偏差范围内正常工作,本试验0.85Un~1.1Un覆盖并严于电网偏差限值。

试验条件与限值

电压点电压值起动试验负载运行性能要求
下限0.85Un空载3次30min起动≤5s,运行平稳
—0.9Un空载3次30min起动≤5s,运行平稳
—0.95Un空载3次30min正常
额定1.0Un空载3次30min正常(基线)
—1.05Un空载3次30min正常
上限1.1Un空载3次30min运行平稳,温升不超限
3设备要求
🔌可编程交流电源
型号:AMETEK RS9 / Chroma 61500
容量:≥2kVA
输出:0–300V AC
稳压精度:±0.1V
📊功率分析仪
型号:Yokogawa WT500
测量:电压/电流/功率
精度:±0.1%
瞬态捕获起动电流
⚙测功机
型号:磁粉测功机
加载:0–50N·m
用途:额定负载施加
闭环控制
📏扭矩传感器
型号:HBM T20WN
量程:0–20N·m
精度:±0.1%
🌡温度记录仪
型号:横河 MX100
测点:绕组/轴承/机壳
采样:1s
🔄转速传感器
型号:光电转速探头
量程:0–60000rpm
精度:±1rpm
⚡示波器
型号:Tektronix DPO4014
用途:起动电流波形
带宽:≥100MHz
4测试步骤
试验前基线测量
样机在额定电压(1.0Un)下空载运行5分钟确认功能正常。加载至额定负载运行至热稳定,记录基线参数:输入功率、负载电流、转速、绕组温度、轴承温度。测量起动电流波形(示波器捕获)。确认保护装置(欠压/过压/过流)功能正常。
样机安装与布置
将样机刚性固定于测功机台架,输出轴接测功机与扭矩传感器。在绕组、轴承、机壳布置热电偶。样机电源接可编程电源输出端,电源线≤1m。功率分析仪与示波器并接在电源端口,监测电压/电流/功率与起动电流波形。
下限电压点试验(0.85Un)
将可编程电源输出设为 0.85Un(如220V额定则设187V)。先进行 空载起动试验:从静止起动3次,每次间隔2分钟,用示波器捕获起动电流波形,记录起动时间(≤5s)、起动电流峰值(≤8倍额定)。然后加载至额定负载运行 30分钟,记录功率、电流、转速、温升。
中间电压点试验
依次将电源输出设为 0.9Un、0.95Un,重复起动试验(空载3次)与额定负载运行(30分钟)。记录各电压点的起动时间、起动电流、功率、电流、转速、温升。重点关注低压下起动是否困难、转速是否下降。
额定电压点试验(1.0Un)
将电源输出设为 1.0Un(额定电压),重复起动试验与额定负载运行30分钟,作为对照基线。确认与试验前基线一致。
上限电压点试验(1.05Un、1.1Un)
依次将电源输出设为 1.05Un、1.1Un(如220V额定则设242V),重复起动试验与额定负载运行30分钟。重点关注高压下电流是否增大、温升是否超限、保护是否误动作。1.1Un下绕组温升不应超过绝缘等级限值。
异常处理与功能监测
各电压点试验中如出现:起动失败(>5s或堵转)、转速下降>15%、电流增大>20%、温升超限、保护误动作,应记录电压点与现象。如保护动作属正常(设计为欠压/过压保护),记录动作电压;如为损坏则判定失效终止。
数据记录与判定
汇总各电压点试验数据:起动时间、起动电流、功率、电流、转速、温升、异常记录。对照 Q/DCH 006-2024 判定限值(起动≤5s、起动电流≤8倍、性能偏离≤15%、温升不超限、保护不误动作)判定合格性。由测试人员、复核人员签字归档。
5测试指导书 (SOP)

作业前准备

  • 核对样机铭牌:额定电压、额定功率、额定负载、工作制
  • 确认可编程电源容量≥2倍额定功率,电压调节范围覆盖0.85–1.1Un
  • 校验功率分析仪、扭矩传感器、热电偶精度
  • 试验前在1.0Un下测量额定负载热稳态基线参数
  • 确认欠压/过压/过流保护功能正常并记录动作阈值

安全注意事项

⚠
危险:1.1Un下电压高于额定,样机电流与温升增大,可能加速绝缘老化。试验中禁止接触样机机壳与输出轴。可编程电源输出端带电,禁止触碰裸露端子。低压起动时电机可能堵转发热,起动间隔≥2分钟防止烧毁。
!
警告:电压调节必须缓慢进行,避免阶跃冲击。每个电压点切换前确认样机停机且冷却。起动试验必须空载进行,否则起动电流过大损坏电源。1.1Un下运行时间不超过30分钟,避免长时间过压运行。如样机配有欠压/过压保护,应记录保护动作电压并与设计值对比。

操作规程

  1. 样机1.0Un空载运行5分钟,加载至额定负载测热稳态基线
  2. 样机刚性固定于测功机,布置热电偶,连接电源与分析仪
  3. 0.85Un:空载起动3次(间隔2min),额定负载运行30min,记录参数
  4. 0.9Un、0.95Un:重复起动与负载运行
  5. 1.0Un:重复起动与负载运行,作为对照
  6. 1.05Un、1.1Un:重复起动与负载运行,重点关注温升与保护
  7. 记录各电压点起动时间、电流、功率、转速、温升、异常
  8. 对照判定限值判定合格性,填写报告,签字归档
6测试大纲

电压波动测试大纲规定电压点、起动/运行试验与判定限值:

序号测试项目技术要求测试方法测试设备判定
10.85Un起动≤5s,3次空载起动示波器必检
20.85Un运行30min平稳额定负载测功机必检
30.9Un/0.95Un起动+运行同上—必检
41.0Un基线正常同上—必检
51.05Un起动+运行同上—必检
61.1Un起动≤5s空载起动示波器必检
71.1Un运行温升不超限额定负载30min测功机+MX100必检
8性能偏离≤15%各点对比WT500必检
9保护功能不误动作监测监测必检
7测试报告

测试完成后应出具完整的电压波动测试报告,包含样品信息、各电压点数据与判定:

电压波动测试报告
VOLTAGE FLUCTUATION TEST REPORT
报告编号:RPT-VF-2026-XXXX
样品型号:____________
额定电压:__V
额定负载:__N·m
电压范围:0.85–1.1Un
测试日期:YYYY-MM-DD
测试人员:____________
复核人员:____________

各电压点试验数据

电压点电压 (V)起动时间 (s)起动电流 (A)功率 (W)转速 (rpm)绕组温升 (K)结果
0.85Un187__________□合格
0.9Un198__________□合格
0.95Un209__________□合格
1.0Un220__________□合格
1.05Un231__________□合格
1.1Un242__________□合格

测试结论

判定结果
□ 合格
判定结果
□ 不合格
8判定标准

电压波动测试按 Q/DCH 006-2024 进行判定,所有项目均满足要求方可判定合格。

项目限值判定依据
电压范围0.85Un~1.1UnQ/DCH 006-2024 §6.1
起动时间≤5sQ/DCH 006-2024 §6.2
起动电流≤8倍额定Q/DCH 006-2024 §6.2
起动次数3次成功Q/DCH 006-2024 §6.2
运行平稳性无异常Q/DCH 006-2024 §6.3
功率偏离≤15%Q/DCH 006-2024 §6.3
转速偏离≤15%Q/DCH 006-2024 §6.3
1.1Un绕组温升不超绝缘限值Q/DCH 006-2024 §6.3
保护功能不误动作Q/DCH 006-2024 §6.3
功能各电压点正常Q/DCH 006-2024 §6.3
✓
合格判定:样机在0.85Un~1.1Un各电压点下起动时间≤5s、起动电流≤8倍额定,额定负载运行平稳,性能偏离≤15%,1.1Un下绕组温升不超绝缘限值,保护不误动作,判定合格。
✖
不合格处理:对0.85Un起动困难,应优化电机起动转矩(增大起动电容、优化绕组)、降低起动负载;对1.1Un温升超限,应优化散热、提高绝缘等级、增加过压保护;对保护误动作,应调整欠压/过压保护阈值(避开0.85–1.1Un范围)。整改后重新测试。