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电热器具输入功率项目不合格原因探讨

   2023-01-30 安规与电磁兼容网伍云山1630
本文导读:电热器具输入功率项目不合格在各级产品质量监督抽查、产品检测中常有发生,尤其是以电阻丝发热为加热原理的电热器具,比如,常见的电吹风、电暖器、电热水壶、电热水器、电饭锅、电热毯等产品。有人说“产品质量是生

电热器具输入功率项目不合格在各级产品质量监督抽查、产品检测中常有发生,尤其是以电阻丝发热为加热原理的电热器具,比如,常见的电吹风、电暖器、电热水壶、电热水器、电饭锅、电热毯等产品。

有人说“产品质量是生产出来的,不是检验出来的”,还有人说“产品质量是设计出来的”,本文试从设计的角度出发,探讨一下以电阻丝发热为加热原理的电热器具输入功率项目不合格的常见原因。

一、为避免发热等项目的不合格,产品在设计时就选择了输入功率的下限

GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分 通用要求》中对家用电器的输入功率偏差要求如下:

输入功率越大,对产品的使用性能也通常有正面的效果,比如,电吹风可以更快地吹干头发,电热水壶可以更快地烧开热水,但是,产品的发热也越严重。很多企业在电热器具设计时通常会把器具的额定输入功率尽可能标得大一些,以示产品有较好的使用性能,一方面又把器具的实际功率尽可能设计的小些,避免产品发热严重,导致温升过高,产品误动作等问题。因此,有些企业在产品设计时会尽可能把产品的实际输入功率设计在接近额定输入功率的下限。

二、为减低成本,选用了比较细的电阻丝作为发热元件

根据欧姆定律,为了得到相同的功率,只要发热元件的电阻相同即可。但是,为了得到相同的电阻,发热元件可以使用较粗较长的电阻丝绕制,也可以使用较细较短的电阻丝绕制。电阻的计算公式如下:

R=ρ×L/S

ρ– 电阻丝的电阻率;

L – 电阻丝的长度;

S – 电阻丝的横截面积。

有些企业为了减低成本,选用细而短的电阻丝绕制发热元件,虽然功率相同,但在较细的电阻丝上通过相同的大小的电流将使得发热元件的温升较高,比如有的电吹风在工作时目视能够看见电阻丝发红。为了产品温升合格,避免产品局部过热造成危险,只好进一步保证产品的输入功率处于下偏差附近。

三、在计算发热丝电阻时,未考虑发热丝阻值在发热状态时的变化

电阻丝通常都具有正温度系数特性,电热产品在工作的过程中,随着温度的逐渐上升,发热丝的电阻阻值会逐渐增大。

有些企业只是按照电阻丝常温时的电阻率来进行设计,随着发热丝温度的升高,电阻增大,根据欧姆定律,产品的输入功率自然减小,这必然导致在工作状态下电热器具整机输入功率项目不合格。

以上三个原因都将导致产品的实际输入功率比标称的额定输入功率小,这也正是为什么在各级抽查中输入功率项目不合格通常都是功率偏小的主要原因。也就是所谓的“虚标”额定输入功率。

考虑到输入功率值的正态分布因素,以额定输入功率值为中心值,或者以额定输入功率偏差要求上下限值的中间值为中心值来开展设计是避免输入功率虚标这一问题的重要原则。

此外,还有几个因素也是值得重视的。

四、对于组合型电热器具,对其它部件的输入功率和容差估计不准确

以电吹风为例,产品的输入功率通常包括了发热丝的功率以及电动机的输入功率大两部份。电动机的铭牌通常只要求标输出功率,未必有标输入功率。电动机即使有标输入功率,其标称值与实际值也客观地可能存在偏差。不同制造水平企业生产的电动机,其偏差的大小也存在差异。因此,要对电动机的输入功率及其偏差有个准确的估计并加以验证,电动机的输入功率及其偏差会对整机产品的输入功率及其偏差做出贡献。

如果产品还有其他消耗电能的部件,相应地,还要对其他部件的输入功率和偏差做出估计。

五、在设计验证阶段,检验的样本数不足

设计验证是产品设计的重要阶段。

产品的输入功率是呈正态分布的,为得到客观的分布状态,产品小批量生产时,应有足够的样本量用于检测,对于小家电产品,通常应有近100台的样本比较合适。有些企业仅通过数台样机的监测数据即完成产品设计开发项目的验收,难于保证大批量生产的产品合格。

六、在设计验证和批量生产阶段,输入功率检测结果不准确

由于诸多原因,有不少企业自行检测的产品输入功率检测结果并不准确。比如,使用的电参数测量仪表精度不够,量程设置不合适,测量功率时器具未达到稳定的工作状态,测量功率时输入电压波动太大,等等。

为了判断输入功率测量结果是否准确,建议企业可以针对输入功率项目开展测量结果的重复性和再现性研究,只有测量结果的重复性和再现性达到要求,检测结果才是可行的。

本文作者简介:伍云山 全国旋转电机标准化技术委员会小功率电机分技术委员会秘书长

 
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