關于家用電器電源軟線規格選用的探討

周靜麗

（深圳市計量質量檢測研究院 深圳 518055）

引言

從事家用電器研發、設計或品質控制的朋友們，對標準GB 4706.1-2005應該很熟悉。這個標準對家用電器的電源連接和外部電源軟線作出了全面的規定，這些規定涉及電源軟線的連接方式、固定、導線橫截面積、溫升、結構和機械性能等。

因產品的設計理念和使用功能的迭代更新，一些新型產品的結構設計出現很大變化，技術人員在判斷產品的標準符合性時，難免會遇到一些標準規定不明確、難于把握以至難于作出判決的情形。這些疑惑大部分是定性判斷。一些定性判斷的問題，往往可以通過理論或定量分析和計算得到說明。

1 關于某型器具電源軟線規格選用的不同觀點

曾經碰到一起事例，檢測人員在對某型號的吸塵洗地一體機（以下簡稱洗地機）進行檢驗時，對于如何把握電源軟線的規格選用產生疑問。

該型號的洗地機，主要部分包括充電樁和主機，參見圖1。充電樁安裝有電源軟線，軟線固定方式合適，主機內部裝配有鋰離子電池。主機執行吸塵、洗地功能時，是脫離充電樁的；主機需要充電時豎立放置于充電樁基座上，依靠自身結構特征和充電樁基座上槽口結構保持豎立平衡姿態。

圖1 吸塵洗地一體機

該型號洗地機的充電樁部分，質量遠小于3 kg，但主機的質量大于3 kg。當主機放置于充電樁基座時，整體質量肯定大于3 kg。可以確定的是，當對主機施加一個較小的載荷（如橫向推力）時，主機即容易傾倒并脫離充電樁，這個載荷的大小暫且不作討論。就這么一種結構的家用器具，其充電樁部分的電源軟線的規格，是選用IEC 52號線還是IEC 53號線[1]，存在兩個觀點。一個觀點認為，既然主機受到推拉力后比較容易傾倒并容易脫離充電樁，那么測量器具質量時僅考慮充電樁就可以了，沒必要包含主機的質量，選用IEC 52號線是可以接受的。另一個觀點則認為，主機和充電樁組合成一個完整的器具，當主機充電時或靜置不用時是放置于充電樁基座上，因此器具質量應該是主機和充電樁的質量總和，如果總質量超過3 kg，就應該選用IEC 53號線。第一個觀點的理由是稍微用力拉動電源軟線，主機就容易傾倒并脫離充電樁基座，傾倒后拉力的負荷就只剩充電樁了。第二個觀點則認為應該考慮到最不利的情形，即主機和充電樁兩者組合在一起的時候，此時拉力的負荷是主機和充電樁。這兩個觀點可以說都含有基于直覺作出感性判斷的色彩。

2 關于電源軟線規格選用的標準規定

2.1 標準條款的考核實質

上述兩個觀點存在分歧，問題的焦點在于界定器具質量時是否應該包含主機的質量。孰是孰非？不宜感性地憑直覺作出判斷，需進一步分析施加于電源軟線上的拉力的負荷情況。GB 4706.1-2005第25.7條規定，當器具質量不超過3 kg時，電源軟線的規格應不輕于輕型聚氯乙烯護套軟線GB 5023.1（idt IEC 60227）的52號線；當器具質量超過3 kg時，電源軟線的規格應不輕于輕型聚氯乙烯護套軟線GB 5023.1（idt IEC 60227）的53號線[2]。首先，要理解GB 4706.1-2005第25.7條要求的出發點，它的考核實質是什么？把握這點對于我們使用該條款準確判決器具的標準符合性很重要。結合標準全文特別是第25章，可以認為第25.7條是基于機械強度的考慮而對電源軟線的規格選用提出的要求，主要是考慮到當拉動電源軟線時，軟線應有足夠的機械物理強度以承受器具的重力分量或整體重量。

至于軟線導體截面積的大小，是否與器具的工作電流相匹配，這在GB 4706.1-2005第25.8條中有規定；其它要求如軟線固定措施、連接方式、結構防護、溫升、顏色等，標準的其它條款也有相應的規定。

2.2 線材的技術規格參數

IEC 52號線，是輕型聚氯乙烯護套軟線；IEC 53號線，是普通聚氯乙烯護套軟線[3]。GB/T 5023.5-2008給出了的綜合數據，均是RVV軟線。表1是IEC 52號線的技術參數；由于IEC 53號線的規格較多，表2僅給出了部分規格（導體截面積較小的幾種規格）的技術參數。

表1 60227 IEC 52（RVV）型軟線

表2 60227 IEC 53（RVV）型軟線

根據表1和表2可知，IEC 52型軟線只有單芯導體截面積為0.5 mm2和0.75 mm2兩種規格；IEC 53型軟線的單芯導體截面積普遍比IEC 52號線大，最輕規格為0.75 mm2，另外絕緣厚度和護套厚度[4]也比相同截面積的IEC 52型軟線大。

因此可以認為，在材質和工藝相同的情況下，IEC 53型軟線的機械強度普遍比IEC 52型軟線大。所以GB 4706.1-2005第25.7條規定，器具質量大于3 kg時要使用IEC 53號線，小于3 kg時才能考慮使用IEC 52號線，這是以機械強度為出發點提出的要求。

3 理論和計算分析

GB 4706.1-2005第25.7條中，3 kg是分界線。為說明問題，我們設想一個應用場景，即將主機放置于充電樁基座上，兩者正常結合，然后對充電樁的電源軟線施加外部荷載（如拉力），在保持主機不傾倒的情況下這個拉力有沒有可能大于30 N？

以下結合示意圖，采用傾覆力矩進行分析。

物理學上，傾覆力矩是進行結構或構件穩定性計算的一個術語。傾覆力矩的大小等于產生傾覆作用的荷載乘以荷載作用點到傾覆點間的距離；與傾覆力矩相對應的是抗傾覆力矩，抗傾覆力矩一般是物體的重量乘以重力線到支點的距離。

當抗傾覆力矩大于傾覆力矩時器具不會傾覆失穩，否則器具將傾倒。

參考圖2力矩示意圖。圖2中的長方形為平穩放置的器具，O為器具的重心，G為器具的重量，M為支點（即傾覆點），W是器具的寬度，F為施加的荷載（即拉力），B為沿G方向的重力線到支點M的距離，C為支點M到拉力F反向延長線的距離，α為拉力F與水平面的夾角。根據圖2的示意，傾覆力矩為F·C，G?B為對應的抗傾覆力矩。傾覆力矩和抗傾覆力矩的大小影響了器具的穩定狀態，說明如下：

圖2 力矩示意圖

1）當F?C＜G?B時，即傾覆力矩小于抗傾覆力矩時，器具不會傾倒，維持原姿態。因C= W?sinα，則有F?W?sinα ＜ G?B，故sinα＜ G?B/ F?W，F ＜ G?B/sinα?W。

2）當F?C＞G?B時，即傾覆力矩大于抗傾覆力矩時，器具可能傾倒；此時 F?W?sinα ＞ G?B，則sinα ＞ G?B/F?W?，F ＞ G?B/sinα?W。

3）F?C ＝ G?B 時是臨界點，此時 sinα ＝ G?B/ F?W，F=G?B/sinα?W。

假設器具質量為3 kg，即重量為30 N。通過拉動電源軟線施加荷載F，當器具未傾倒時，F有無可能大于30 N呢？根據臨界狀態時F=G?B/sinα?W，取G=30 N，則F=30B/sinα?W。假設F＞30，則30B/sinα?W＞30，即sinα＜B/W，此時α＜arc sin（B/W）。一般情況下，B＜W是事實存在，即B/W小于1是成立的，因此存在某一個角度，當荷載F與水平方向的夾角小于這個角度時，就會出現F大于30N且器具不傾倒的情況，這個角度記為arc sin（B/W）。

4 結語

由上可知，當夾角α小于arcsin（B/W）時，施加于電源軟線的荷載F有可能大于器具的重量而器具不傾倒。就前面所說的吸塵洗地一體機，主機和充電樁的總質量超過3 kg。當對充電樁的電源軟線施加拉力時，只要角度合適，這個拉力就有可能超過主機和充電樁的總重量而主機不傾倒，因此需選用IEC 53號線。

以上，把一個定性判斷的問題，通過理論和數據計算得到說明。請讀者朋友們批評指正。