为了满足规范对升降温速率的要求,研制了一种新型可以控制升降温速率的恒温槽。恒温槽采用循环冷却制冷和压缩机制冷两种方式实现分段降温。测试结果表明,恒温槽最快降温速率超过3℃/min,能够在0.5～1.0℃/min的范围内以设定速率匀升降温,且在恒温状态下温场均匀性优于0.02℃,稳定性优于0.02℃/10 min,在升降温过程中温场均匀性优于0.3℃。

恒温槽是温度计量中常用的恒温设备之一。传统的恒温槽大多用于恒温检测,但是部分校准规范如JB/T 6302—2005《变压器油面温控器校准规范》[1],JB/T 8450—2005《变压器用绕组温控器校准规范》[2],JJF 1603—2017《温度开关参数校准规范》[3]等对温度动作误差,切换差或通断误差的检测均需要在恒定温度变化速率下进行,其中变压器油面温控器校准规范和变压器用绕组温控器校准规范要求在温度动作误差测试时,其升降温速率不大于1 ℃/min,温度开关参数校准规范中要求在校准动作温度误差时,升降温速率不大于0.5 ℃/min或1 ℃/min。由于传统恒温槽加热/制冷功率以及保温条件和散热速率的影响,通常升温速率不可控,而降温速率较小,降温过程长,对实际校准工作造成较大难度。为了提高检测效率,解决恒定温度变化速率的要求,辽宁省计量科学研究院联合湖州唯立仪表厂设计了一种可以恒定速率升降温的恒温槽[4]。

1 恒温设计方案的实施

恒温槽设计温度范围为-20～160 ℃,覆盖常见的国内变压器油面温度计和绕组温度计的测温范围。介质选用低温硅油,闪点不低于200 ℃,低温下粘度符合恒温槽使用要求,实现了全温度范围内不用更换介质。

恒温槽由槽体、搅拌装置、加热系统、制冷系统和温度控制系统组成,基本结构如图1所示。搅拌方式采用主流的侧搅拌,加热方式为电阻丝加热,制冷方式为分段制冷,高温段采用外循环风冷的制冷方式,即将槽内的高温油抽出,经散热器冷却后重新注入槽体,通过变频器控制油泵和风扇转速达到控制制冷效率的目的,低温段采用两级压缩机制冷。定速升降温过程中通过调节和控制制冷和加热功率达到设定的升降温速率。