不同包覆條件對手機充電線和適配器的引燃能力影響研究

楊捷 蔡曉宇

摘 要：文章研究了不同包覆物種類和不同包覆時間對手機充電線和適配器的溫度及其引燃能力的影響，利用熱電偶和數(shù)據(jù)采集器測量不同包覆條件下手機充電過程中的充電電源線溫度，利用一元線性回歸的數(shù)據(jù)分析方法，得到升溫曲線公式與升溫速率公式，根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)四種不同包覆條件對手機充電線和適配器引燃能力的影響。

關鍵詞：手機充電；包覆條件；引燃能力

據(jù)調(diào)查，目前我國手機用戶普及率約為26%，相當于歐美國家普及率的1/3，手機業(yè)發(fā)展?jié)摿^大，國內(nèi)移動通信市場每年以1億用戶的速度增長[1]。與此同時，手機故障頻發(fā)也逐漸成為重要的消防安全問題。手機故障，尤其是充電故障，有可能引發(fā)手機及附近可燃物著火、爆炸。由于國內(nèi)手機生產(chǎn)廠家來源復雜，手機配件生產(chǎn)質(zhì)量良莠不齊，很多商鋪公然銷售劣質(zhì)的手機充電線和適配器。又由于手機配件維修行業(yè)的發(fā)展滯后，在手機充電線或適配器出現(xiàn)故障后大多數(shù)用戶會自行處理，缺乏專業(yè)維修指導，還可能派生出新的故障[2]。

在手機充電方面，一些報紙和雜志上發(fā)表了有關充電故障原因和安全防范的相關文章，缺乏深入的理論研究。[3-5]國外學者Manishasha Pandya， Andy Khayat，國內(nèi)學者高倩、劉平等從手機的電源電路分析和系統(tǒng)軟、硬件設計等方面對手機充電管理進行了研究[6-8]，但未涉及手機充電線和適配器的引燃能力。

文章通過實驗設計無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四種不同包覆條件，測量手機充電過程中的手機充電線和適配器的溫度，對實驗數(shù)據(jù)進行一元線性回歸的數(shù)學分析，得到升溫曲線公式與升溫速率公式，為手機充電故障的火災調(diào)查提供基礎數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 實驗準備

1.1 儀器與材料

儀器設備：火災物證綜合試驗臺；K型熱電偶；Fluke 2638A數(shù)據(jù)采集儀。

實驗材料：iphone4s手機、手機充電線、適配器、毛巾、棉花、棉布、防火膠帶。

1.2 實驗方案

將充電手機及其充電線、適配器分為無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四組，在220V電壓下，用防火膠帶將K型熱電偶分別固定在手機充電線和適配器表面，按照各組的包覆條件分別對手機充電線和適配器進行包覆，連通電源對手機充電，利用數(shù)據(jù)采集器每隔10s記錄一次溫度數(shù)據(jù)，并觀察實驗現(xiàn)象，待熱電偶溫度穩(wěn)定后停止測溫。溫度測定結(jié)束后，將數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)導入EXCEL軟件，利用一元線性回歸的方法進行分析，得出充電線和適配器的溫度變化曲線的擬合公式，再通過求導的方法得出升溫速率的公式。

2 實驗現(xiàn)象與結(jié)果

2.1 充電線的溫度變化情況

充電線在四種包覆條件下的溫度均在室溫處基本穩(wěn)定在20℃，沒有明顯的溫升。不同包覆條件下充電線的溫度變化曲線如圖1所示。

上述四種包覆條件下包覆物均未被引燃且未出現(xiàn)異常情況。

2.2 適配器的溫度變化情況

適配器在無包覆條件下測溫21分鐘，溫度由19℃上升到28℃；在包覆毛巾狀態(tài)下測溫68分鐘，溫度由20℃上升到48℃；在包覆棉花狀態(tài)下測溫58分鐘，溫度由21℃上升到36℃；在包覆棉布狀態(tài)下測溫105分鐘，溫度由21℃上升到36℃。不同包覆條件下適配器的溫度變化曲線如圖2所示。

上述四種包覆條件下包覆物均未被引燃且未出現(xiàn)異常情況。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

針對實驗結(jié)果，對不同包覆條件下的適配器溫度數(shù)據(jù)進行一元線性回歸分析，得出升溫曲線的擬合公式，見表1。在無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四種包覆條件下，適配器溫度擬合公式的擬合優(yōu)度R2值分別為0.9929、0.9458、0.9857、0.9753，均在0.9以上，說明公式的擬合度很高。再進一步對溫度擬合公式對時間進行求導，得到不同包覆條件下的升溫速率變化公式。

通過實驗可知，在四種不同包覆條件下，充電線基本沒有溫度升高的現(xiàn)象，而適配器均出現(xiàn)了不同程度的溫度升高現(xiàn)象。進一步分析可知，時間對升溫速率的影響較小，不同包覆物下對應的升溫速率接近于一個常數(shù)。其中無包覆物情況下的升溫速率接近于1.1387k/s，毛巾包覆下的升溫速率接近于0.8925k/s，棉花包覆下的升溫速率接近于1.346k/s，棉布包覆下的升溫速率接近于0.3508k/s。

4 結(jié)束語

根據(jù)實驗結(jié)果，充電線在四種包覆條件下溫度基本穩(wěn)定在20℃。適配器在無包覆物的情況溫度升高約10℃，最高溫度不超過40℃；在分別覆蓋毛巾、棉花、棉布的情況下，溫度升高15℃至28℃不等，最高溫度不超過50℃。由此得出結(jié)論：（1）手機充電線和適配器在無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布的情況下充電至溫度穩(wěn)定，最高溫度均未超過超過常見可燃物的燃點。（2）在充電狀態(tài)下，手機充電線的溫度受包覆時間的影響較小，適配器的溫度隨包覆時間的推移而升高至一個穩(wěn)定值；（3）在充電狀態(tài)下，不同包覆物對手機充電線溫度的影響較小，不同包覆物下的適配器的升溫速率接近于常數(shù)。

參考文獻

[1]孫莉.國產(chǎn)手機質(zhì)量管理實證研究[D].華中科技大學，2006.

[2]嚴培.蘋果5代智能手機充電電路原理剖析與故障檢修[N].電子報， 2014-11-23.

[3]王令朝.排除手機充電故障[J].家庭科技，2005（12）.

[4]唐健康.手機電池的正確使用及保養(yǎng)[J].輕松學電腦：電子樂園，2011（12）：107.

[5]歐文.邊充電邊玩手機的危險警示[J].安全與健康，2015.

[6]Manisha Pandya，Andy Khayat.手機系統(tǒng)的電源管理[J].世界產(chǎn)品與技術， 2004（6）：70-71.

[7]高倩.智能化鋰電池充電管理[D].北京交通大學，2012.

[8]劉平.智能手機電源管理系統(tǒng)設計與故障分析方法研究[D].吉林大學，2008.

作者簡介：楊捷（1992，9-），女，漢族，陜西渭南人，中國人民武裝警察部隊學院碩士研究生，從事火災調(diào)查基礎研究。