在电器产品的安全检测过程中会发现,标准的部分条款一般只给出试验的条件和判定准则,很少会给出具体的试验方法。在对标准同一条款的检测试验中可能会存在多种试验方法,但为了使试验的过程Zui简便、试验的成本Zui低廉、试验的结果Zui精准,为了避免出现较大的误差,许多检测实验室都一直在不断的、寻求的试验方法。本人和同事从事搅拌机类产品的安全检测多年,通过长期的检测经验积累,了一些搅拌机产品安全型式试验中的一些非常规的检测方法,本文重点写出在额定输入功率、发热、非正常工作、串激电机温升测量等试验中非常规的检测方法以供大家参考。
1 额定输入功率的测定方法
国际上对搅拌机产品的检测标准一般采用IEC60335 - 2 -14 (Zui新版本为510 版)。标准第311191102条规定搅拌机的正常工作条件如下:搅拌器在工作时,混料盆中按2份浸泡过的胡萝卜和3份水的质量比例装至其所标志的Zui高位置。若该Zui高位置没有标出,则混料盆被装至其总容量的2/3。胡萝卜在水中浸泡24 h,并且切成尺寸不超过15 mm的块状。若没有提供混料盆,则使用容积约为1L 且内径约为11cm的圆柱形混料盆。
从上述试验条件可以看出,搅拌机产品正常工作的负载是水和块状胡萝卜的混合物,在正常工作过程中随着胡萝卜不断的被搅拌刀片切碎,搅拌刀片转动过程中所受到的阻力会不断减小,导致电机的输入功率也会不断减小,直至胡萝卜被完全切碎后器具的输入功率才趋于稳定。许多搅拌机生产工厂在测定搅拌机的额定输入功率时只是简单的测定其工作状态下的某一瞬间的功率,或更有些工厂在测定输入功率时仅用水作为负载,这些都是不正确的试验方法,都会导致测定结果必定比真实值偏离甚远。
在测定搅拌机产品的额定输入功率时,负载的质量比例和总量都要严格按标准规定的条件来配置,考虑器具在正常工作时其额定输入功率是一个变化值,应取一段时间内的输入功率的平均值作为其额定输入功率。按标准第1011条的规定这一时间段应为:2min或1117条中定义的工作一个周期的时间,两者选较短者。试验时一定要用可以读取电能的功率测试仪先测定出器具在这一时间段t内总消耗的电能W,再用W/ t即可得出器具在这一时间段内平均输入功率,即我们要测定的器具额定输入功率。
对试验中用到的在水中浸泡过24h的胡萝卜也有讲究,按常规的做法是胡萝卜先浸泡24h后,再切成规定大小的块状。因为在浸泡过程中胡萝卜表面直接接触水从而吸水量肯定比内部多,导致胡萝卜的表面硬度和内部硬度不一样,对试验的结果可能也会造成一些不利影响。为了消除这一潜在的不利因素,应先将胡萝卜切成规定大小的块状,再将切成块状的胡萝卜浸泡24h后使用。
2 发热试验的方法
在正常情况下进行搅拌机产品的发热试验时,器具以1106倍的额定输入电压供电、加入第311191102条规定的负载、按第11171103条规定的工作时间和周期进行发热试验即可。但大多搅拌机制造商为了满足市场需要,经常喜欢加大标称产品的额定输入功率,使器具标称的额定输入功率比实际功率大许多,这样的搅拌机产品在进行发热试验时的试验条件与上述相比就有较大差别,因为标准第31119条规定:器具应在311191101到311191119规定的条件下或在额定输入功率(如果此为较不利)的情况下工作。
且第31119条的注解103条又规定:如果在第1011的试验中所测得的输入功率与额定输入功率之间的偏差大于如下规定时,可以认为在额定输入功率条件下工作是较不利的:
———对于额定输入功率不超过300 W的器具,偏差为- 20%;
———对于额定输入功率超过300 W 的器具,偏差为- 15%或- 60W,两者取较大值。
从上述条件可以看出,如果把器具的额定输入功率标称得太大,在进行发热试验时器具应以1106倍的额定电压供电并保持在额定输入功率的条件下进行试验。于是问题呈现出来了,如何让器具的输入功率达到额定输入功率呢?从实际检测经验来看,用标准规定的负载是不能满足标准要求的。据了解,很多工厂或检测机构在进行上述的发热试验时为了使器具的输入功率达到标称的额定输入功率,将负载改为干燥的沙子或砂粒。经过我们多次试验后证明此方法也不尽如意,因为无论是沙子或砂粒作为负载在试验初期是可以满足标准规定的试验条件—使器具的实际输入功率达到标称的额定输入功率,但随着试验的进行,在器具搅拌刀片的不断切磨后,沙子或砂粒的颗粒会逐渐变小,从而使搅拌刀片在工作状态下所受阻力也逐渐变小,Zui终导致实际输入功率逐渐减小而不会保持在标称的额定输入功率下,这时试验条件已不能满足标准规定的要求。搅拌刀片在与的沙子或砂粒切磨过程中会产生大量的热量,此热通过电机的轴会传递到电机绕组上,而电机绕组的温升正是发热试验中要测量的温升值之一,Zui终会影响整个试验过程中温升测量值的真实性。后来通过本实验室同事的共同努力和不断改良,终于找到了一个更好的替代负载:将标准规定的负载(水和胡萝卜块的混合物)改为水和包装纸(就是电器产品常用的外包装箱纸)的混合物,包装纸遇水易烂且烂后颗粒也比较大,适当地向定量的水中不断增加包装纸并开启器具不断搅拌,Zui终成为糊状的纸浆可使器具的实际输入功率达到标称的额定输入功率且不会出现用沙子或砂粒作为负载时的上述不利因素。这种试验方法可谓既简单又经济,试验完毕后也非常容易清洗,这对于搅拌机类产品算是一种非常实用而有效的进行发热试验的方法。
3 异常工作试验的方法
对于搅拌机产品Zui主要的非正常工作试验就是标准第1917条规定的电机堵转试验,一般堵转试验只进行30S。搅拌机类产品一般采用的是串激电机,启动转矩比较大且转速快,搅拌刀片也比较锋利,进行此试验时对试验人员存在一定的危险。进行本试验的常规试验方法是在搅拌杯体和搅拌刀片的空隙之间施加一硬物以将搅拌刀片卡住而达到堵转电机转子的目的。这种试验方法对试验人员存在较大的受伤风险,因为一旦电机启动转矩过大且搅拌杯体的材料(杯体的材料一般为塑料或玻璃)过脆,就会存在杯体破裂而导致有碎片或刀片飞溅出来的危险。后来经过我们不断试验和也找到一个相对安全有效的试验方法,试验前用大量浸水后的棉布放进搅拌杯中压紧直至塞满杯体,试验时试验人员只需用一面积合适的硬物放在棉布上并用手向下压住该硬物即可,这时抹布与杯体之间摩擦力足够堵住搅拌刀片的转动。这种试验方法与第一种方法相比,增大的杯体的受力面积从而减小了杯体破裂的可能性,有棉布将搅拌刀片包缠住,杯体破裂也不会出现破碎物或刀片的飞溅。本试验方法大大提高了试验人员试验时的安全性,且也非常经济、易于实现和操作,也是一种非常值得推广的有效的试验方法。
4 电机绕组温度(升)的测量方法
无论在发热试验还是在非正常的电机堵转试验中,都要测量电机绕组的温升(度)。按标准规定电机绕组温升(度)的测量方法有两种:热电偶法和电阻法。热电偶法就是用热电偶贴附在电机绕组表面来连续监控工作状态下的绕组温度,此方法用于测量电机绕组的温度虽比较简单,但存在测量结果误差大的缺陷,因为热电偶只能测量电机绕组表面的温度,而实际证明电机绕组的中心温度一般比表面温度要高5—10℃左右。用电阻法测量电机绕组温升常规做法是先测量试验前绕组的初始电阻R1,试验结束后立即测量绕组的热态的电阻R2 ,利用公式:
Δt =
R2 - R1
R1
( k + t1 ) - ( t2 - t1 )
计算出绕组的温升Δt,
式中:Δt———绕组温升;
R1 ———试验开始时的电阻;
R2 ———试验结束时的电阻;
k———对铜绕组,等于23415; 对铝绕组,等于225;
t1 ———试验开始时的室温℃;
t2 ———试验结束时的室温℃。
对于搅拌机产品用电阻法测量电机绕组温升在这里又存在一个问题,因为搅拌机大多数用的是串激电机,串激电机的结构中有两个定子绕组和若干转子绕组,在工作状态下定子绕组不动仅转子绕组做高速旋转,但在旋转的过程中总有其中的一组转子绕组和定子绕组相串联形成回路。试验前测量的绕组初始电阻R1等于R定子1 + R转子A + R定子2 ,而试验结束后测量的绕组热态电阻R2 就有可能等于R定子1 + R转子B+ R定子2,说明我们在试验的前后有可能测量的是不同串联绕组的前后阻值,R转子A和R转子B的阻值相差不大,但也会对计算结果产生较大的误差。为了解决这一问题,后来我们想到将串激电机的绕组拆分成三组绕组(两个定子分别为一组,随机选取一组定子)来测量其温升,试验前先分别测量两组定子的初始电阻R1定子A和R1定子B,将所选取的一组定子加以标记(注意此标记牢固清晰)并也测量出其初始电阻R1转子。试验结束后再立即测量出两组定子的热态电阻R2定子A和R2定子B,迅速找到之前所标记的那组转子并测量出其热态电阻R2转子。Zui后应用上述公式分别计算出两组定子和所选定的那组定子的温升(度),当然要求每一组绕组的温升(度)都不能超过标准规定的限值。
在测量绕组热态阻值时为了补偿测量时间所带来的误差,因为从试验一结束到测量出绕组的阻值中间存在一个时间间隔(一般只有几秒的时间),在此时间间隔内绕组的温度会下降一些导致其测出的阻值也会偏小,建议每隔几秒读取一次阻值,并分别予以记录,待绕组阻值测量完毕时可以绘制出一条电阻对时间变化的曲线,用其判定出停止试验那一瞬间的阻值R2,Zui终用此阻值计算出来的绕组温升(度)可以Zui大限度的确保试验结果的准确性。
5 结束语
在进行电器产品的安全型式试验时,在现有的检测仪器设备不能完成相关的检测试验时,试验人员经常需要通过对标准进行深入理解,对产品的结构和性能进行分析,并结合自己的实际检测经验才能找到合适的试验方法来完成标准规定的试验,但每一种检测方法不一定对每个产品都适用,本文提出的搅拌机产品相应试验方法也不一定对每个搅拌机产品都适用,因为可能会有某个产品受其结构或性能的影响而不能用某一特定的检测方完成试验,这时就需要检测人员发挥自己的聪明才智和利用已积累的丰富测试经验找到其它合适的试验方法,我们的检测能力也就随之不断的得以提高、理论素养也就逐步地走向成熟。
