（免费下载）GB/T 29313-2012 电气绝缘材料热传导性能试验方法
前言
前 言
本标准按照GB/T 1．1-2009给出的规则起草。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会(SAC/TC 301)归口。
本标准起草单位：桂林理工大学、桂林电器科学研究院、中国船舶重工集团第712研究所、山东齐鲁电机制造有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、深圳市旭生三益科技有限公司、机械工业北京电工经济技术研究所、哈尔滨电气动力装备有限公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂。
本标准主要起草人：饶保林、于龙英、王晓梅、赫兟、郭丽平、刘亚丽、夏宇、漆临生、居学成、周芩芩、魏景生、祁世发。
引言
引 言
电气电子设备中使用的绝缘材料，相当一部分既要起到电绝缘的作用，同时还要起到传导热量的作用，其导热性能的优劣直接影响到电气电子设备的设计尺寸、温升、运行可靠性和使用寿命。然而，目前国内尚无有关测定电气绝缘材料导热性能的试验方法标准。针对这一现状制定了本标准，以规范电气绝缘材料导热性能的测试方法。
本标准主要根据我国导热绝缘材料的研究、应用以及导热性能测试技术水平的现状，并参考美国ASTM D 5470-06(2011)编制而成。
1 范围
1 范围
本标准规定了电气绝缘材料热传导性能的试验方法。
本标准适用于测定膏状、油脂状、弹性固体以及硬质固体等电气绝缘材料的热传导性能。
2 规范性引用文件
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4132-1996 绝热材料及相关术语(neq ISO 7345：1987)
GB/T 10294-2008 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法(ISO 8302：1991，IDT)
GB/T 10295-2008 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法(ISO 8301：1991，IDT)
ASTM C 168-10 有关绝热的术语(Standard Terminology Relating to Thermal Insulation)
ASTM C 518-10 用热流计法测定稳态热传递性能的试验方法(Standard Test Method for Steady State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus)
ASTM E 1142-11a 有关热物理性能的术语(Standard Terminology Relating to Thermophysical Properties)
ASTM E 1225-09 用纵向比较护热热流计测定固体的导热系数(Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids by Means of the Guarded Comparative Longitudinal Heat Flow Tech-nique)
ASTM E 1530-06 用护热热流计法评定材料热阻的试验方法(Standard Test Method for Evaluating the Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow Meter Technique)
ASTM D 5470-06(2011) 导热电气绝缘材料热传导性能的试验方法(Standard Test Method for Thermal Transmission Properties of Thermally Conductive Electrical Insulation Materials)
3 术语和定义、符号
3.2 符号
下列符号适用于本文件（见表1）。
表1 本标准使用的符号
4 试验方法概要
4 试验方法概要
本试验方法基于一种被一块厚度均匀的试样隔离的两个平行等温面板之间理想化的稳态热传导（见图1）：达到稳态后，由于两个与试样接触的等温面的温差所产生的温度梯度作用在试样上，引起热流通过试样，热流的方向应沿试样接触界面的法向，热流的大小在试验面上应均匀分布，且无侧向热泄漏，或采用特殊的技术手段使侧向热泄漏趋于零。
图1 试验方法原理
5 仪器
5.1 仪器结构
满足本标准要求的仪器的主要特征见图2和图3，仪器具备的功能应能完成本标准所需的测试，技术要求应符合5.2。图2和图3所示的仪器结构是一种可行的但并非唯一的工程解决方案。
GB/T 10294-2008/ISO 8302：1991、GB/T 10295-2008/ISO 8301：1991、ASTM D 5470 06(2011)、ASTM E 1530-06、ASTM C 518-10等标准中规定的仪器均符合第4章规定的方法原理。
6 意义和应用
6 意义和应用
本标准测定的是电气绝缘材料的稳态热阻抗，这些材料常用来改善电气电子设备的散热和热传导。本标准尤其适合于测定较薄、无法如ASTM E 1225-09要求的那样，在试样内配置温度传感器的样品。
本标准利用的是一种理想化的热流模式，由此测得的热阻抗不能直接用于大多数特定的应用场合，因为这些场合通常不满足本标准要求的热流均匀、平行的热传导条件。
本标准适合于测试以下材料类型的热阻抗：
Ⅰ型——受到应力时会发生无限形变的各种黏性液体，倒如：油脂、膏状物和相变材料。这些材料无弹性特征，在移除应力后无恢复到原来形状的趋势。
Ⅱ型一一外施应力与内应力最终可以达到平衡、变形不会无限发展的黏弹性固体，例如：凝胶物、橡胶等材料，这些材料的回弹力与试样厚度的应变有关。
Ⅲ型——形变微乎其微的弹性固体，例如：陶瓷、金属以及硬质塑料。
7 试样
7.1 试样尺寸
试样尺寸应与仪器等温面板尺寸相符。通常情况下，试样的面积应与仪器等温面板相同。如果仪器的等温面板是不等的，则按照较小的等温面板尺寸来加工试样。
7.2 试样厚度
试样厚度的要求取决于仪器热阻的测定范围，只要不超过仪器校准的测量范围，推荐选择尽量厚一些的试样，以减少接触热阻占总热阻的比例。
控制试样厚度的方法应取决于材料的类型：
Ⅰ型试样一一可采用垫片或者其他机械限位的方法来控制试样厚度。也可以采用特定直径的限位珠来限位，珠体所占的体积率大约为2％，事先混到样品内。
Ⅱ型试样一一施加的压力应使试样的变形量为试样未受到压缩时厚度的5％。采用这一变形量，是由于要兼顾到尽量降低接触热阻、又不使试样变形过大两方面因素的缘故。
Ⅲ型试样一一试样压缩变形微乎其微，可以忽略不计，但试样厚度应均匀，测试面之间的平行度应不超过试样标称厚度的1％。
7.3 试样加工及正常化处理
可以在原始状态下、生产条件下或另外说明的条件下制备样品，并清除干净任何污染物和尘埃，注意不要使用会与样品反应，或使试样受到污染的溶剂。
正常化处理条件按产品标准规定。如产品标准无规定，推荐采用的正常化处理条件为：在温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)％下正常化处理24h。
8 试验程序
8.2 安装试样
对于Ⅰ型油脂和膏状物试样，可直接摊匀在下等温面上，对于有相变的试样则需加热摊匀。
Ⅱ、Ⅲ型试样可直接放在下等温面上。
8.4 系统平衡
启动加热和恒温冷却装置，待系统在设置温度下达到稳态后，记录等温面的温度、在线厚度测量装置的读数、通过热流计的热流或施加在量热计电加热器上的电压和电流。
所谓达到稳态是指：在恒定功率时，5min时间间隔下各测量点的温度读数波动小于±0.1℃，或者热流变化小于1％。
9 计算
9.1 热流
用2个热流计测量热流时，按式(1)计算稳态时通过试样的平均热流：
式中：
Q——稳态时通过试样的平均热流，单位为瓦(W)；
QH一一稳态时通过高温热流计的热流，单位为瓦(W)；
QL一一稳态时通过低温热流计中的热流，单位为瓦(W)。
用量热计测量热流时，按式(2)计算稳态时通过试样的热流：
式中：
Q——稳态时通过试样的平均热流，单位为瓦(W)；
V——稳态时施加在量热计加热器上的电压，单位为伏特(V)；
I——稳态时施加在量热计加热器上的电流，单位为安培(A)。
9.2 试样平均温度
按式(3)计算稳态时试样的平均温度：
式中：
T——稳态时试样的平均温度，单位为摄氏度(℃)或开尔文(K)；
TH——稳态时高温等温面板与试样接触的表面的温度，单位为摄氏度(℃)或开尔文(K)；
TL一一稳态时低温等温面板与试样接触的表面的温度，单位为摄氏度(℃)或开尔文(K)。
9.3 热阻抗
按式(4)计算试样的热阻抗：
式中：
θ一一试样的热阻抗，单位为平方米开每瓦[(m2·K)/W]；
A——试样的横截面积，单位为平方米(m2)；
Q——稳态时通过试样的平均热流，单位为瓦(W)；
TH——稳态时高温等温面板与试样接触的表面的温度，单位为摄氏度(℃)或开尔文(K)；
TL——稳态时低温等温面板与试样接触的表面的温度，单位为摄氏度(℃)或开尔文(K)。
10 报告
10 报告
报告应包括以下内容：
a)试样的标识；
b)制造者的名称；
c)产品批次或批号；
d)产品质量等级；
e)任何与材料标识有关的信息；
f)样品标称厚度；
g)试样实际厚度；
h)试样的层数；
i)施加的压力；
j)试样的平均温度；
k)与试样实际厚度相对应的热阻抗；
l)试样的表观导热系数。
