負載對插座溫升影響的比對分析

趙攀攀 吳 偉 沈子韜

（浙江方圓檢測集團股份有限公司 杭州 310018）

引言

隨著越來越多的智能家電進入家庭，電器的使用已經(jīng)對人們的生活產(chǎn)生了深遠的影響。人們從最初滿足生活需要，到現(xiàn)在追求品質(zhì)，許多電氣附件產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)到材料、設(shè)計均有了巨大的改變，唯一不變的就是電氣安全。

檢測行業(yè)作為市場產(chǎn)品的監(jiān)督者，對電氣安全的檢查更是重中之重。插座作為生活、生產(chǎn)中常見的電器附件，插座產(chǎn)品的安全關(guān)系著所有使用者的生命財產(chǎn)安全，因此對于插座產(chǎn)品的檢測需要更加嚴格的要求。溫升參數(shù)作為插座產(chǎn)品質(zhì)量檢測最主要的指標之一，數(shù)值的大小直接與樣品是否安全掛鉤。

在實際使用的情況下，插座上均會接有一定的電器作為負載，在220 V的條件下運行；而在檢測過程，依據(jù)GB/T 2099.1中第19章溫升的標準，插座的溫升試驗僅對試驗電流有明確的規(guī)定，試驗中也基本以無負載的情況下進行溫升的測量。此外，近幾年業(yè)內(nèi)對于負載電壓的是否會對插座溫升造成一定的影響始終存在爭議[1]，沒有較為系統(tǒng)的結(jié)論。

為此,本文通過三臺不同的溫升臺進行檢測，比對無負載與有負載對同一插座溫升的影響，進一步分析不同電壓是否會對插座溫升產(chǎn)生影響。

1 試驗

1.1 試驗材料

本文試驗樣品采用德力西E086ZS 2103170型號的家用單相兩極帶接地暗裝式插座（如圖1所示），額定電流為10 A，額定電壓為250 V～。樣品螺紋直徑為3.8 mm，依據(jù)標準規(guī)定，扭力螺絲刀扭矩應設(shè)定為0.8 N·m。

圖1 試驗所使用的樣品

試驗所使用的溫升臺編號分別為3060DA06、12181DA17、12163CA17。每次使用的測試導線均為1 100 mm，接溫升臺端剝線30 mm，接端子端剝線10 mm；每次試驗所使用的標準松木盒均相同，松木盒內(nèi)留有90 mm長的導線；測試時間均為1 h，同時為消除氧化層對試驗溫升的影響，各處接線點均利用400目砂紙進行了15次的打磨，以確保溫升數(shù)據(jù)準確可靠。具體試驗準備數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗準備的各項數(shù)值

表2 試驗初始環(huán)境溫度T0（℃）

1.2 試驗主要內(nèi)容

本文以研究分析有無負載是否會在檢測過程中對同一插座溫升造成影響為主要目的，主要研究，在其余條件相同的情況下下，給同一型號的插座樣品接上負載是否會導致溫升數(shù)據(jù)有所不同。

本試驗主要分為兩部分：

1）在試驗電流及試驗電壓相同的條件下進行不同溫升臺間比對。通過對比3060DA06及12181DA17插座開關(guān)溫升測試臺，測試同一組樣品L-N極之間的溫升，判斷溫升臺是否會對試驗造成一定的影響，為進一步消除試驗后熱電偶顯示數(shù)據(jù)的誤差做準備。

試驗要求樣品在一定時間內(nèi)的空間變化穩(wěn)定性要好，確保各溫升臺測試結(jié)果的差異中盡可能不包含樣品對試驗的影響。除溫升臺之外，導線、試驗電流、測試時間等應盡可能保持一致，確保試驗在相同或誤差允許范圍內(nèi)的環(huán)境下進行。

2）在試驗電流及試驗設(shè)備相同的條件下，不同電壓間比對。通過對比12163CA17溫升臺所做的實載溫升及3060DA06與12181DA17溫升臺所做的無負載溫升，測試不同有負載和無負載的不同情況下，同一組樣品間L-N極的溫升，以進一步得出試驗所需要的溫度比對數(shù)據(jù)。試驗要求樣品穩(wěn)定性較好。除電壓外，導線、試驗電流、測試時間等應盡可能保持一致，確保試驗在相同或誤差允許范圍內(nèi)的環(huán)境下進行。

1.3 試驗結(jié)果修正

在完成試驗后，由于試驗初始環(huán)境溫度T0存在著一定的偏差，需要對溫升后的溫度進行一定的修正。本試驗中，以三臺溫升設(shè)備初始環(huán)境溫度最低者為基準，對溫升試驗穩(wěn)定后熱電偶所顯示的溫度數(shù)據(jù)進行修正，再利用修正后的值進行進一步的比對判斷。具體修正公式如下：

式中：

T0—試驗的初始環(huán)境溫度；

T01—溫度較高值；

T02—溫度基準溫度；

T—熱電偶所顯示的溫升后穩(wěn)定溫度；

T1—經(jīng)過修正后的溫升后溫度，即需要進行比對分析的溫度數(shù)據(jù)。

1.4 認定無影響的條件

本文主要對有無負載是否會在檢測過程中對同一插座溫升造成影響進行分析。首先需要明確如何認定為無影響。通過文獻資料了解到，徐倩，金偉斌[2]在對插座溫升不確定度的分析中，溫升測試系統(tǒng)的不確定度為1.28 K，即單點溫升數(shù)據(jù)應表示為：

式中：

t(測)—試驗的得出的溫升數(shù)據(jù)；

t—包含系統(tǒng)不確定度后的溫升數(shù)據(jù)。

由此，參考徐倩等人文章內(nèi)容，本次試驗中首先對所使用的溫升臺進行不確定度計算。通過對同一組樣品的測試分析，三臺溫升檢測設(shè)備的不確定度分別為1.44 K、1.35 K、1.10 k。

由此，為進一步檢驗試驗結(jié)果，本文以單一極三組數(shù)據(jù)的平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，若各溫升臺的溫升數(shù)據(jù)均在各自的不確定度范圍內(nèi)，則認定插座溫升試驗操作正確，試驗數(shù)據(jù)準確。在此條件下，以修正后的所有數(shù)據(jù)平均值為基礎(chǔ)，若修正后的溫度數(shù)據(jù)與平均值的差值在±1 ℃內(nèi)，則判斷溫度數(shù)值無明顯影響。

2 試驗數(shù)據(jù)處理

2.1 試驗原始數(shù)據(jù)

試驗依據(jù)標準GB 2099.1-2008中有關(guān)暗裝插座溫升試驗的規(guī)定進行安裝，按要求將熱電偶的測量端固定在插座L、N兩個端子測量點上，另懸空一根單獨的熱電偶用于采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。本試驗中每一組試驗均采用三只完全相同且全新拆封的樣品，編號為1、2、3 8、9，分別記錄每一只樣品L極與N極的實際溫升后溫度數(shù)據(jù)。

1）試驗初始溫度

依據(jù)標準，在持懷疑的態(tài)度下進行試驗，由此確定試驗的初始溫度均需在25.00 ℃以下，試驗中實際的環(huán)境溫度符合溫升試驗的要求。同時，由于試驗的初始環(huán)境溫度T0存在偏差，試驗所測得的數(shù)據(jù)需要以最低環(huán)境溫度24.56 ℃為基準，進行進一步的修正。

2）試驗實際測量溫度

表3的數(shù)據(jù)為，在無負載狀態(tài)下，通過兩臺不同的溫升設(shè)備進行溫升試驗的試驗數(shù)據(jù)。其中3060DA06為恒壓源，12181DA17為恒流源。試驗過程中試驗電流基本穩(wěn)定在10 A，存在細微的波動，對整體的試驗結(jié)果并無明顯影響，因此在本試驗中忽略不計。

表3 溫升后實測溫度T（℃）（無負載）

表4數(shù)據(jù)為，在接通負載的狀態(tài)下，通過12163CA17溫升臺測試的試驗數(shù)據(jù)。通過調(diào)節(jié)負載使樣品處于250 V交流電、10 A電流的情況下進行測試，負載運行過程中所產(chǎn)生的熱量已通過試驗室空調(diào)進行調(diào)整，因此可忽略不計。

表4 溫升后實測溫度T（℃）（有負載）

2.2 試驗數(shù)據(jù)修正

由于測試的環(huán)境溫度存在差異，因此以3060DA06溫升臺的最低環(huán)境溫度24.56 ℃為基準，對其余兩處進行修正。具體修正結(jié)果如表5所示。

表5 溫升后修正溫度T1（℃）

表5數(shù)據(jù)顯示，修正后的溫度數(shù)據(jù)穩(wěn)定在36.06～37.66 ℃之間，平均值為37.03 ℃，并未出現(xiàn)負載對溫度數(shù)據(jù)有較大影響的情況。

3 結(jié)果分析與討論

1）從試驗數(shù)據(jù)上來看，3060DA06與12181DA17兩臺溫升設(shè)備雖差別不大，但在試驗過程中，由于3060DA06溫升臺為恒壓源，在實際測試過程中觀察到電流在9.88 ～10.23 A之間存在波動，輸出電流的穩(wěn)定性有所不足；但溫升測試的結(jié)果數(shù)據(jù)在該設(shè)備的不確定度范圍內(nèi)，可以認定實驗所測得的溫度數(shù)據(jù)準確。

2）試驗中通過對照試驗的方法，首先利用兩組試驗數(shù)據(jù)，比對消除恒流源與恒壓源的區(qū)別對溫升造成的影響，同時獲取無負載溫升的數(shù)據(jù)。再利用三臺不同的溫升設(shè)備比對分析負載對于溫升的影響，從圖2可知，在樣品穩(wěn)定性較好的情況下，所有溫升試驗后的穩(wěn)定溫度均分布在37±1 ℃的范圍內(nèi)，有無負載對于溫升試驗檢測結(jié)果的影響并不明顯。

圖2 修正后溫度數(shù)據(jù)分布圖

3）樣品L極溫度平均值為37.05 ℃，最大值為37.66 ℃，最小值為36.06 ℃，最大最小差值為1.60 ℃；N極溫度平均值為37.01 ℃，最大值為37.56 ℃，最小值為36.26 ℃，最大最小差值為1.30 ℃。若以各自平均值為基礎(chǔ)，所有的數(shù)值均在不確定度的范圍內(nèi)，可以認定實驗數(shù)值準確可靠。在此基礎(chǔ)上確定有無負載對溫升試驗無明顯影響。