國內外電熱毯安全檢測標準差異的研究

倪奕麟 李子琦 王璐

一、引言

電熱毯作為冬天家庭常用的一種接觸性電暖器具，它將特制的、絕緣性能達到標準的軟索式電熱元件呈盤蛇狀織入或縫入毛毯里，通電時即發出熱量，主要用于人們睡眠時提高被窩里的溫度來達到取暖的目的。由于電熱毯的使用條件不同于其他器具，其正常工作狀態下與使用者人體密切接觸，故產品的電氣安全性能直接關系使用者的人身安全，一旦毯體絕緣失效即存在觸電隱患。電熱毯本身并未在國內強制性產品認證范圍之內，電熱毯的質量安全已引起相關部門的高度重視。

2011年國家質檢總局已決定將電熱毯列為出口法檢目錄范圍內，每批出口電熱毯產品均需要按照相關標準進行安全檢測。由于上海口岸家電產品種類繁多，出口國也是各不相同，故一般檢測中心均采用國際IEC標準進行測試。值得注意的是經研究發現，IEC標準與日本JIS、美國UL等標準體系存在較大差異，經常出現因檢測標準不同而引發產品質量的判定歧義，為能從根本上解決上述問題，破除國家間貿易壁壘，扶植企業出口，對主要輸出國的標準差異研究已到了刻不容緩的地步。

二、電熱毯產品介紹

1.電熱毯的基本結構

電熱毯一般由發熱元件（俗稱電熱線）、電路控制、控制開關及毯體四部分組成。其產生熱量的大小和安全性能的優劣主要取決于發熱元件和接線端子。

1）發熱元件：俗稱“發熱線”是有電熱絲和外敷的絕緣層組成。常用的電熱絲有鎳鉻合金絲、鐵鉻鋁合金絲、康銅絲、銅絲等。電熱絲的卷繞方式有直線型和螺旋型兩種。目前流行的電熱絲是鎳鉻合金絲，電熱線的形態是螺旋型。絕緣形式采用雙重絕緣。發熱線在毯體底料上的布置為波紋迂回方式。

2）接線端子：對于電熱毯，最關鍵的工藝是電源線的連接密封問題，接線端子的好壞對產品的性能、壽命、安全可靠性有著關鍵性的影響。若接頭不好出現松脫、不能密封防潮，或在使用中發生電源引線脫落等情況，極易引發火災或造成觸電事故。

2.電熱毯的分類

電熱毯可按電源性質和調溫性能進行分類，有以下幾種：

1）簡易普通型電熱毯；

2）變壓器溫控型電熱毯；

3）改變電熱元件阻值（串或并聯）的調溫型電熱毯；

4）具有PTC元件的溫控型電熱毯；

5）電子溫控型電熱毯。

三、出口標準主要檢測項目差異分析

1.國內外標準

經研究，輸美電熱毯安全檢測標準為UL964:2000、輸日電熱毯安全檢測標準日本為JIS C9210:2007，歐盟電熱毯安全檢測標準為EN60335-2-17:2009，其中歐盟標準EN60335-2-17:2009與我國現用國標GB 4706.8—2008《家用和類似用途電器的安全 電熱毯、電熱墊及類似柔性發熱器具的特殊要求》基本一致。通過對上述標準的翻譯和比對研究，發現各檢測標準在功率測試、絕緣性能測試和發熱測試等檢測項目的測試方法及標準判定上存在較大差異，詳見下文。

2.功率測試

（1）測試方法

1）美標UL964

按照UL964:2000 第15.1條的要求，產品在120V交流電壓下處于良好狀態，產品的輸入功率和電流應不高于額定功率的105%。

2）日標JIS C9210

按照JIS C9210:2007 第5.1條的要求，消耗功率按照8.3的要求進行試驗時，必須適用于以下各項。

8.3消耗功率試驗在8.5.1及8.5.2(1)、(2)的試驗條件下，施加額定電壓，待消耗功率達到定值后進行測定。

(1)額定消耗功率必須適用于表1所示內容。但(2)中規定的內容除外。

表1 消耗功率的許容差

(2)可控硅及其他此類元件由于使用于控制機構中，根據使用狀態的變化，其消耗功率也隨之變化，而且，此額定值只能表示為最大及最小范圍，并在此最大及最小范圍內。

3）歐標EN60335-2-17

按照EN60335-2-17第10章的要求：

10.1如果器具標有額定輸入功率，器具在正常工作溫度下，其輸入功率對額定輸入功率的偏離不應大于表(2)中所示的偏差。

表2 輸入功率偏差

10.2如果器具標有額定電流，器具在正常工作溫度下的電流與額定電流的偏差不應超過表3中給出的相應偏差值。

表3 電流偏差

10.101帶有PTC發熱元件的器具輸入功率應隨著溫度的增加而明顯的減少。通過下述試驗來確定是否合格。

器具以額定電壓供電，并在正常工作狀態下工作，當穩定狀態建立時，輸入功率應從初始值減少至少50%，在此過程中可能動作的控制器應被短路。

（2）分析

從上述三個標準的測試方法中不難看出，美標和日標僅對輸入功率有偏差要求，歐標則對輸入功率、輸入電流都有偏差要求且偏差并不相同。其次，美標要求最為簡單，僅規定器具正偏差不超過5%，日標及歐標都按照額定功率的不同設定了相應的偏差范圍要求，針對常用100W以下的電熱毯產品日標規定的功率偏差范圍為-20%～+15%，歐標則是-20%～+20%。對于高于100W的器具日本的功率偏差為-15%～+10%，歐標的要求則是-10%～+5%，不同體系的標準之間存在較大差異。

3.絕緣性能測試

（1）測試方法

1）美標UL964

22.1在21.1和21.2提及的鹽溶液中浸泡期間，電熱毯應有承受60Hz、1000V正弦電壓加上溶液與有電部件之間適用的額定電壓兩倍的電壓之和1min的能力。整個試驗過程中，產品插座連接頭與相關聯的控制器應在鹽溶液外并保持干燥。

22.2為測定是否符合22.1的要求，產品通過一個輸出電壓為正弦且可變化的500 VA或更大容量的變壓器來試驗。應用的電壓應可從0V以協調的比例上升至試驗要求的水平，并可在此水平停留1min。

2）日標JIS C9210

8.4絕緣試驗 絕緣試驗按下述進行。

(1)絕緣電阻試驗

絕緣電阻試驗在8.5.2試驗前后，使用直流500V絕緣電阻計測定帶電部件與器體表面件的絕緣電阻值，絕緣電阻必須為1MΩ以上。

(2)耐壓試驗

(a)耐壓試驗在8.5.2的試驗后馬上進行，帶電部件與器體表面之間施加頻率為50Hz或60Hz接近正弦波的1000V的電壓，時間為1min，查看被測器具狀態。但在試驗樣品個數較多的情況下，可施加1200V的電壓1s來代替此試驗，器具必須能夠承受此電壓。

(b)帶有絕緣電壓器的產品，除按照(a)所規定的試驗外，變壓器的二次側電壓施加在被帶電部件與器體表面之間以及變壓器的卷線相互間，如表4所示的數值，施加交流電壓1min，查看器具的狀態，變壓器不得擊穿。

表4 耐壓試驗電壓區分

(3)浸水絕緣電阻試驗

浸水絕緣電阻試驗是在(2)的試驗之后，將毛氈的軟線連接部以外的部分放置在清水中浸3min（軟線的連接部進行第(4)所述試驗）用直流500V的絕緣電阻計測定帶電部件與器體表面件的絕緣電阻值，浸入水中測得的絕緣電阻在0.3MΩ以上，干燥后的絕緣電阻值必須在1MΩ以上。

(4)耐濕絕緣電阻試驗

耐濕絕緣電阻試驗是在環境溫度為45℃±3℃的條件下，將器具放置4h后，再在環境溫度40℃±3℃，相對濕度為88%以上92%以下的狀態保持24h后，將毛氈外延表面附著的水分擦掉，用直流500V的絕緣電阻計測定帶電部件與器體表面間的絕緣電阻值，本試驗結束后，干燥器具，用直流500V的絕緣電阻計再次測定帶電部件與器體表面間的絕緣電阻值。此種情況輸入調整以及溫度調節用的控制器部包含在內。耐濕試驗后的絕緣電阻在0.3MΩ以上，干燥后的絕緣電阻值必須在1MΩ以上。

(5)漏電流試驗

漏電流試驗是在8.5.1及8.5.2(1)、(2)(溫升)的試驗條件下，施加與額定電壓相等的電壓，在充電部分與器體表面或者器體表面與地面之間連接1kΩ電阻，之后用流動電流測定。但在器體表面需放置大小為10cmX20cm的金屬箔片進行測試，漏電流必須在1mA以下。

3）歐標EN60335-2-17

13.1控制型器具以1.06倍電壓供電，非控制型器具以1.15倍功率供電。對于電熱毯還需進行下述試驗：將兩塊同樣的金屬箔插入器具，一塊在柔性部件上面，一塊在柔性部件下面，并把這些金屬箔電氣連接在一起。把約為35kg/m2的均勻分布的負載放置在隔熱板的上面。

13.2泄漏電流通過用IEC60990中描述的電路裝置進行測量，測量在電源的任一極與連接金屬箔及金屬部件之間進行。被連接的金屬箔面積不超過20cmX10cm,并與絕緣材料的易觸及表面相接觸。

對于電熱毯柔性部件的泄漏電流限值為1mA/m2,最大不超過2.5 mA。

13.3按照IEC61180-1的規定，斷開器具電源后，器具絕緣立刻經受50Hz或60Hz的電壓，歷時1min。在試驗期間不應擊穿。

15.101對可洗滌的器具按照使用說明進行洗滌。然后在除去可拆卸部件后將柔性部件浸入含大約1%NaCl的水中，水溫介于20℃±5℃。

然后器具經受16.3的電氣強度試驗，并視檢應表明在絕緣上沒有導致電氣間隙和爬電距離低到低于29章規定限制的水跡。

16.2交流試驗電壓施加在帶電部件和連接金屬箔及金屬之間，被連接的金屬箔面積不超過20cmX10cm,并與絕緣材料的易觸及表面相接觸。試驗電壓為1.06倍額定電壓，泄漏電流限值為0.25 mA。

16.3對電熱毯的柔性部件進行試驗時，將電壓施加在帶電部件及浸入鹽溶液的一個電極之間，施加電壓值詳見表5。

表5 試驗電壓

(2)分析

絕緣性能對電熱毯產品而言其重要程度無需多言，絕緣性能直接決定了產品的使用壽命和安全性能，也是安規所有測試項目中的重頭戲。通過三大標準相關章節的比較發現，目前只有日本除了電氣強度試驗外還要求進行絕緣電阻的測試，美標和歐標對器具的絕緣電阻并無要求。然而，美標對于泄漏電流測試沒有額外要求，這一點又與日標及歐標存在較大差異。在電氣絕緣性能上日標檢測項目最多，測試項目除絕緣電阻外與歐標大致類似，但測試方法不同。例如歐標耐潮濕試驗需要在潮態箱內放置48h，日標則是24h；耐潮濕試驗后進行的泄漏電流測試方法也不同相同，由此可見，對于這個重點測試項目，不同國家的標準都有各自的側重點。

4.發熱測試

(1)測試方法

1）美標UL964

18.1.1產品按照18.1.4和18.1.5測試時，組件表面的溫度，通過位于產品和床墊間的探測器測試，應不高于65℃。

18.1.2當產品按照18.1.4和18.1.6測試時，加熱元件的任何一部分的溫度，通過熱電偶的測試應不高于75℃。

18.1.3當產品按照18.1.4～18.1.6測試時，熱絕緣材料的溫度，如溫度調節裝置和控制器使用的材料，應不高于此種材料的限制。

18.1.4測試產品應如14.3所描述的平放，在兩個羊毛毯子（每個重量大約在 1.7kg）完全覆蓋的情況下連接線路。供應電路的電壓為120 V ac。周圍環境溫度應控制在0～25.0℃范圍內。如果溫控器可以調節，應調至最高溫度并工作至熱平衡狀態。

18.1.5用于測定電熱毯表面溫度的熱電偶焊接在邊長為一個65mm平方厚0.5mm的正方形黃銅片的中心。銅片放置在可最大限度覆蓋加熱因素的位置并與運行方向一邊平行。

18.1.6用于測定傳熱元件溫度的熱電偶用絲線系于傳熱元件上，臨近的交叉點長度至少為10mm。

2）日標JIS C9210

8.5溫度試驗

8.5.1試驗條件 放置在厚度為10cm以上的木質平臺上進行，環境溫度為20℃±5℃。

8.5.2正常溫度試驗

正常溫度試驗在下面(1)～(5)所述試驗條件下進行。持續向器具施加額定電壓直至各部分溫度到達穩定，在此期間用熱電偶測定表6所示的各部分的溫度。

(1)厚度約為5cm的棉墊（按照JIS L 2001的規定，棉墊的棉為1級，加工為5 kg/m2）或者用厚度約5cm的耐熱性聚氨酯泡沫聚酯類的標準，半獨立氣泡）將測試電熱毯全部覆蓋。

(2)有溫度調節用以及輸入調整用得控制器的情況下，將控制器設定為最高溫度或最大輸入功率。

(3)毛氈外延表面的溫度，與毛氈外延表面連接的一邊為65mm的正方形，厚度為0.5mm的表面平整的銅片，銅片的中央與0.3mm粗的熱電偶計的感熱部焊錫組裝后進行測定。

(4)毛氈外延的表面測定所使用的銅片，一邊與發熱線平行，且使所覆蓋發熱線的數量盡可能多的與外延表面緊密結合。四個角用布質膠帶安裝（膠帶在安裝四角的時候，不要將膠帶粘貼在銅片表面畫出的直徑為65mm的圓內）。

(5)針對室內，有發熱體溫度調節用控制器的電熱毯，將控制器放置在溫度為0℃±2℃的冷卻箱內。

8.5.3二次折疊溫度試驗 二次折疊溫度試驗在8.5.1及8.5.2(1)、(2)、(5)的試驗條件下進行試驗。電熱毯折疊兩次后施加與額定電壓相等的電壓直至各部分溫度上升到一定時（溫度熔斷器或作為溫度過高防止裝置使用的自動開動動作時）測定各部分的溫度。

5.4溫度

5.4.1正常溫度 按照8.5.2的內容進行試驗時，電熱毯各個部分的溫度必須在表6所示數值以下。

表6 溫度

5.4.2二次折疊溫度試驗按照8.5.3的內容進行，毯體各部分表面的溫度必須為100℃以下。

3）歐標EN60335-2-17

11發熱

3.1.9“電熱毯和電熱墊應放置在隔熱材料之間，柔性部件由一個厚為20mm的膠合板臺支撐，并放置在高于地板至少300mm處。膠合板臺的大小應足以全部支撐隔熱材料的各個部分。握持在手中操作的控制裝置和軟線開關應離開膠合板臺而懸掛，其他的控制裝置放在離開膠合板臺的一個支撐面上。

11.2膠合板臺應離開測試角的邊壁來放置。

11.3用編織線把用來測量發熱元件或發熱元件護套溫度的熱電偶捆到發熱元件上或其護套上，綁接點靠近感溫點的距離至少10mm。

11.101器具在正常工作條件下工作至穩定狀態建立，環境溫度保持在0℃～15℃范圍內最不利溫度上，控制裝置和軟線開關都應調整到推薦連續使用的高溫設定位置上。用焊接到尺寸為300mm X 300mm X 0.5mm銅或黃銅片中心上的熱電偶來測量柔性部件的表面溫度。器具在工作的第一個小時內溫度不應超過60℃，此后溫度不應超過37℃。

11.8對于控制性器具發熱元件溫度不超過表7的限值，對于其他器具發熱元件溫度不超過表8所示的值。

表7 最高溫度

表8 最大溫升

（2）分析

通過標準比較研究，發熱試驗在環境溫度、試驗電壓、負載、測溫部件等方面存在巨大差異，詳見表9。

表9 溫升差異

四、總結與展望

通過對日本、美國及歐盟相關的電熱毯安全標準研究內容研究，不難發現不同的標準體系對產品的安全指標側重點不同，這與該國的國情有著直接聯系。通過對出口國標準的學習研究，可以為中國企業在產品研發時提供寶貴建議，提高產品質量幫助其更好的符合該國的標準，同時也增強了上海局對進出口電熱毯符合多國標準的檢測能力，為將來檢測方法的更新、檢測硬件設備研究乃至標準修訂打下堅實基礎。

[1]GB 4706.1—2005 家用和類似用途電器的安全通用要求.

[2]GB 4706.8—2008 家用和類似用途電器的安全電熱毯、電熱墊及類似柔性發熱器具的特殊要求.

[3]UL 964：2000 電熱毯電熱褥墊.

[4]JIS C 9210：2007 電熱毯.

[5]IEC/EN 60335-2-17:2009 家用和類似用途電器的安全電熱毯、電熱墊及類似柔性發熱器具的特殊要求.