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                    小家電產品電流安全測試的重要性探討


                    泄漏電流測試是小家電產品質量檢測中的重要環節之一,是衡量小家電產品絕緣性能以及電氣安全性能的重要指標。凡是漏電檢測不合格的小家電產品,在正常工作狀態下其外殼表面一旦與人體接觸,很容易產生觸電危險?,F階段,我國小家電生產企業往往對泄漏電流安全檢測項目沒有予以足夠的重視,再加上專業知識、技術能力等原因的欠缺,導致小家電產品電流安全檢測方面存在嚴重缺陷,具體實施過程中仍然存在較多困難,因此有必要對小家電產品電流安全檢測進行探討。

                     

                    1 小家電產品電流安全的基本概念

                     

                    泄漏電流是指在沒有故障施加電壓的情況下,電氣中帶相互絕緣的金屬零件之間,或帶電零件與接地零件之間,通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流稱為泄漏電流。泄漏電流包括兩部分,一部分是通過絕緣電阻的傳導電流I1 ;另一部分是通過分布電容的位移電流I2,后者容抗為XC=1/2pfc 與電源頻率成反比,分布電容電流隨頻率升高而增加,所以泄漏電流隨電源頻率升高而增加。例如:用可控硅供電,其諧波分量使泄漏電流增大。小家電產品產生泄漏電流的主要原因是在其內部各個元器件存在著電磁感應,而且這些電磁感應是以電容寄生的形式相互作用著。

                     

                    值得注意的是,由電容寄生所產生的泄漏電流會在某種程度上形成“滄海橫流”的狀態,此時的泄漏電流會表現出一種立體式、交叉式的無規則流動,它不會沿著某根導線或者某一個平面有規則的流動。但是在小家電產品電流安全測試方面探討泄漏電流,則可以大致忽略電器內部電流的傳導方式,方便起見可以從宏觀的角度分析小家電產品出現泄漏電流時會對給人體造成何種程度的危害。這樣一來,研究小家電產品泄漏電流的強度就成為了檢驗產品使用質量以及可靠性的關鍵。

                     

                    眾所周知,人體是良導體,當人體接觸設備的帶電部分并形成電流通路的時候,就會有電流流過人體,從而造成觸電。觸電時電流對人身造成的傷害程度與電流流過人體的電流強度、持續的時間、電流頻率、電壓大小及流經人體的途徑等多種因素有關。在小家電產品無接地線的使用條件下,一旦使用者接觸到家電產品的金屬外殼,泄漏電流就會通過人體流向大地,在這過程中人體會由于觸電而造成一定的危害。因此在對小家電產品電流安全測試進行分析時,就必須對泄漏電流進行定性和定量研究,將泄漏電流視作一種參數;這一參數能夠表征小家電產品以泄漏電流為標志的“漏電”與使用者之間的關系,即小家電產品的安全性。

                     

                    本文在研究過程中將小家電產品的泄漏電流分為對地泄漏電流、機殼泄漏電流以及應用器件泄漏電流三種類型。

                     

                    2 小家電產品電流安全測試

                     

                    根據泄漏電流的性質不同,可以將其分為直流泄漏電流和交流泄漏電流如果作用于小家電產品上的外電壓為直流電壓,此時流經其絕緣部分到達小家電產品金屬外殼的電流,就是直流泄漏電流。通過兆歐表,測量時指針所示的絕緣電阻值,本質上就是一個直流電流值。計算公式如下所示 :

                    絕緣電阻值= 500V(DC) /直流泄漏電流(DC)

                     

                    根據上式可以看出,家用電器行業常用的絕緣電阻值在小家電產品質量中的應用十分重要,當用動電式兆歐表產生直流電壓進行測量時,應該和小家電產品的直流泄漏電流相互對應,數值上成反比。

                     

                    而交流電壓是作用于小家電產品上的外電壓,此時,流經其絕緣部分到達小家電產品金屬外殼的電流,就是交流泄漏電流。

                     

                    根據《家用和類似用途電器的安全第部分:通用要求》第13 章,要求測試家用電器產品在“工作溫度下的泄漏電流和電氣強度”,即在工作溫度下,器具的泄漏電流不應該過大,而且它的電氣強度應該是足夠的。例如空調器、洗衣機以及廚房電器等使用交流電源的電器產品,此時的泄漏電流則為交流泄漏電流值。

                     

                    交流泄漏電流在小家電產品內部廣泛存在,而且泄漏電流的原理測量與絕緣電阻基本相同,測量絕緣電阻實際上也是一種泄漏電流,只不過是以電阻形式表示出來的。因此對于電流安全的研究可以引入“絕緣阻抗”這一概念。絕緣阻抗相當于傳感器橋路與地之間串了一個阻值與其相當的電阻,絕緣電阻的大小會影響傳感器的各項性能。而當絕緣阻抗低于某一個值時,電橋將無法正常工作。在小家電產品中,考慮到其內部各種電感、電容、電阻、電氣間隙與爬電距離等形式的綜合性的總阻抗。對小家電產品絕緣阻抗大小的定義,可以用以下公式表示:

                    絕緣阻抗值= 1.06×220V /交流泄漏電流(AC)

                     

                    從計算公式中可以看出絕緣阻抗符合電工學中關于阻抗的定義。當小家電產品上的電壓升高時,由于同一頻率下絕緣阻抗的變化量值極小,此時檢測出的泄漏電流值相對較高。對于小家電產品絕緣阻抗的檢測不需要對電感、電容、電阻、爬電距離等因素進行分解計算,只需要通過上述公式在測出交流泄漏電流之后進行計算就可以得到絕緣阻抗的大小。在小家電產品電流安全測試方面引入絕緣阻抗這一概念,可以將其視作交流泄漏電流的一種輔助性參數,其目的在于作為一個理論分析工具,例如電學中的復數計算方法,作為一種工具方便了許多問題的分析一樣引入小家電產品電流安全測試當中,并不需要對其進行實際測量。正如交流泄漏電流是一種矢量,但通常情況下在小家電產品電流安全檢測過程中會忽略其真正的方向而只考慮從家電產品金屬外殼的某測量點經由人體流向大地的那個分量一樣;絕緣阻抗同樣是矢量,不需要考慮其具體方向。即不論總的阻抗是感性、容性或阻性。在小家電產品中,絕緣阻抗大小的絕對值并不是一個恒量。由于受到外界因素變化的影響,例如天氣的干燥與潮濕、絕緣物的熱老化與電老化、油煙灰塵的沉積等等,小家電產品的絕緣阻抗會逐漸發生變化。根據《家用和類似用途電器的安全第部分:

                     

                    通用要求》中要求家電產品的泄漏電流不應過大,并且其電氣強度應該是足夠的。對小家電產品的電流安全進行測試前,首先需要確保保護阻抗從帶電部件上斷開。例如某小家電產品銘牌上給出其在交流220V 電壓下的工作電流,即額定電流I0=6.5A.假設該小家電產品內的各種電氣元器件的總工作阻抗,包括電阻性阻抗、電容性阻抗以及電感性阻抗的絕對值為Z0,則有:Z0 = ZR+ZC+ZL = 220V / 6.5A = 33.8Q

                     

                    在上式中,Z0 = ZR+ZC+ZL,都暫且定義為標量。我們在假設該小家電產品從L 端和N 端二次測得交流泄漏電流值的大小分別為1.2mA 和1.8mA,此時,該小家電產品的絕緣阻抗應該為ZSL = 130KΩ 和ZSN = 195KΩ。在正常工作情況下,小家電產品的泄漏電流的最大測試值,不會超過其工作電流的0.15%,或者小家電產品的工作阻抗值不會超過其絕緣阻抗值的O.1 5%.

                     

                    根據《家用和類似用途電器的安全第部分:通用要求》中的有關規定對小家電產品的電流安全測試方法,依此測出的( 交流) 泄漏電流大小,例如上文中小家電產品從L 端和N 端二次測 得交流泄漏電流值的大小分別為1.2mA 和1.8mA,就是用來表征該產品在不接地線的情況下,流經人體達到大地的電流電流強度。通常情況下,人體極易觸及的小家電產品,在220V×1.06= 233.2V 電壓作用下,不論從L 端或N 端測得的泄漏電流值都應該小于5.OmA.此時,ZSL 或者ZSN 的值應該大于46.64 KΩ,而電流安全測試儀器自身的阻抗平均為1.75 KΩ,二者比值為3.75%.這就說明小家電產品處于某種極限狀態時,大約有96%以上的泄漏電流通過泄漏電流測試儀,而剩余的則是從小家電產品自身的絕緣阻抗上流過。進而可以得出以下結論:小家電產品自身的泄漏電流值越小,即絕緣阻抗越大,此時電流安全測試的準確性越高。例如當小家電產品泄漏電流測量值為1.0mA 時,ZSL 或者ZSN 的值應該是233.2 KΩ,而且此時小家電產品中的泄漏電流將有99%以上是從測試儀上通過的。

                     

                    3 結束

                     

                    綜上所述,伴隨著科學技術的快速發展,在大量新型的小家電產品不斷涌現的同時在其性能方面也有著顯著的提高,因此對于小家電產品的電流安全問題有著更加嚴格的要求。根據《家用和類似用途電器的安全第部分:通用要求》中的有關定義,指出了泄漏電流是電氣線路或者電器設備在沒有故障和施加電壓的作用下,流經絕緣部分的電流。因此,泄漏電流是衡量電器絕緣性好壞的重要標志之一,同時也是檢驗產品使用質量以及可靠性的關鍵。鑒于此,本文著重分析了小家電產品泄漏電流的測試。首先對泄漏電流的相關概念進行簡要介紹,然后分析了直流泄漏電流和交流泄漏電流的區別,并且在小家電產品電流安全的研究當中以引入了“絕緣阻抗”這一概念,從小家電產品泄漏電流以及絕緣阻抗值大小的確定、檢測方法的選擇等方面探討了小家電產品電流安全的重要性,為日后的小家電產品電流安全測試方面的研究提供更加科學、可靠的理論依據。

                     

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