家用电器安全性能测试.docx
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家用电器安全性能测试
家电安规测试
安规中的泄漏测量分热态和冷态二种,而在美标中的人体模拟阻抗却各有不同,根据标准中所显示的模拟阻抗回路图表,我们不能单纯的认为配上所标注的电阻,电容就可以了,要通过LCR表来选用这些元器件,特别是在不同的频率下元件所产生的影响,通过大量的试验才能选出符合标准要求在不同频率下输入和输出的比例.对带有发热元件的器具而言,泄漏电流的影响是十分明显的.
家用电器产品安规标准，是为了保证人身安全和使用环境不受任何危害而制定的，是家用电器产品在设计、制造时必须遵照执行的标准文件，严格执行标准中的各项规定，家用电器的安全就有了可靠保证。
贯彻实施这一系列国家标准，对提高产品质量及其安全性能将产生极大影响。
安全标准涉及的安全方面，分为对使用者和对环境两部分。
首先是防止人体触电
触电会严重危及人身安全，如果一个人身上较长时间流过大于自身的摆脱电流（IEC报告，60公斤体重成年男子为10mA，妇女为70%，儿童为40%）严重一点可能会造死亡。
防触电是产品安全设计的重要内容，要求产品在结构上应保证用户无论在正常工作条件下，还是在故障条件下使用产品，均不会触及到带有超过规定电压的元器件，以保证人体与大地或其它容易触及的导电部件之间形成回路时，流过人体的电流在规定限值以下。
据统计，每年中国地区因触电造成死亡人数均超过3000人，其中因家用电器造成触电死亡人数超过1000人。
因此，防触电保护是安全标准中首先应当考虑的问题。
第二是防止过高的温升
过高的温升不仅直接影响使用者的安全，而且还会影响产品其它安全性能，如造成局部自燃，或释放可燃气体造成火灾；高温还可使绝缘材料性能下降，或使塑料软化造成短路、电击；高温还可使带电组件、支承件或保护件变形，改变安全间隙引发短路或电击的危险。
因此，产品在正常或故障条件下工作时应当能够防止由于局部高温过热而造成人体烫伤，并能防止起火和触电。
由于家用电器是关系到安全的产品，必须首先制订和贯彻实施安全标准，以保证产品品质，国际电工委员会（IEC）出版物制订了安全标准，IEC60335-1《家用和类似用途电器的安全通用要
求》，对各类家用和类似用途电器安全通用要求作出了规定。
在该标准基础上，根据各类家用电器的性能，制订不同的安全特殊要求标准，达到保护用户使用安全的目的。
这一系列标准都是针对某一特定品的特殊安全要求，结合一定时期内，各个产品的具体情况，对通用安全标准中有关章、条、款、项的内容进行补充、增加和更换。
凡在特殊安全标准中未作补充、增加和替换的章、条、款、项，应该执行通用安全标准中相应的章、条、款、项的规定，即安全特殊要求必须与通用要求配合使用。
三、家用电器的基本安全要求
家用电器都是在通电后才能工作，而且大多数家用电器使用的都是220V交流电，属于非安全电压。
此外，有的家用电器，例如电视机本身会产生1万伏以上的高压，人体一旦接触这样高的电压，发生触电，就会有生命危险。
还有的家用电器中某些元器件存在着爆炸危险，如显像管等。
所谓安全性就是指人们在使用家用电器时免遭危害的程度。
因此，安全性是衡量家用电器的首要质量指标。
举例在IEC60335-1《家用和类似用途电器的安全通用要求》的标准中，要求家用电器必须有良好的绝缘性能和防护措施，以保护消费者使用的安全。
如：
规定了防触电保护，过载保护，防辐射、毒性和类似危害的措施。
上述标准还规定了家用电器的设计和制造，应保证在正常使用中安全可靠地运行，即使在使用中可能出现误操作，也不会给使用者和周围环境带来危害。
四、家用电器安全防护
家用电器安全防护分为两大类：
一类是按防触电保护方式分；另一类是按防水程度分。
在说明家用电器5种防触电保护方式之前，先介绍几个基本概念：
基本概念：
1.基本绝缘（BasicInsulation）施加于带电部件对电击提供人基本防护的绝缘。
是指在电器中的带电部件上，用绝缘材料将带电部件封闭起来，对防触电起基本保护作用的绝缘，如套有绝缘材料的铜、铝等金属导线。
从结构上，这种绝缘都置于带电部件上，直接与带电部件接触。
2.附加绝缘（SupplementaryInsulation）在基本绝缘万一损坏时，为对电击提供保护而另外施加于基本绝缘的独立绝缘。
如电热毯、电热丝外包覆的塑料套管。
3.双重绝缘（DoubleInsulation）由基本绝缘和附加绝缘构成的绝缘系统。
同时具有基本绝缘和附加绝缘起防触电保护作用的绝缘，一旦基本绝缘失效时，由附加绝缘起保护作用。
如电视机电源线就采用双重绝缘。
4.加强绝缘（ReinforcedInsulation）在IEC60335规定的条件下，提供与双重绝缘等效的防电击等级，而施加于带电部件的单一绝缘。
它提供的防触电保护程度相当于双重绝缘，但它是一种单独的绝缘结构，可以由几个不能像基本绝缘或附加绝缘那样单独试验的绝缘层组成。
为了确保家用电器具有良好的电气性能，对于电热电器和电动电器要进行泄漏电流和绝缘电气强度试验。
在家用电器产品标准中，一般规定要测试工作温度下的电气绝缘和泄漏电流，试验比较复杂。
为了简化，下面介绍的三种电器安全性能测试，均是在冷态、不连接电源情况下进行。
1绝缘电阻测试家用电器产品绝缘电阻是评价其绝缘质量好坏的重要标志之一。
绝缘电阻是指家用电器带电部分与外露非带电金属部分之间的电阻。
随着家用电器工业迅速发展和这类产品的普及率大大提高，为确保使用者人身安全，对家用电器的绝缘质量要求也越来越严格。
国际电工委员会（IEC）标准规定测量带电部件与壳体之间的绝缘电阻时，基本绝缘条件的绝缘电阻值不应小于2MΩ；加强绝缘条件的绝缘电阻值不应小于7MΩ；Ⅱ类电器的带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔离的金属部件之间，绝缘电阻值不小于2MΩ；Ⅱ类电器的仅用基本绝缘与带电部件隔离的金属部件和壳体之间，绝缘电阻值不小于5MΩ。
测量家用电器的绝缘电阻，可以选用500V兆欧表（俗称摇表），摇表上有分别标志着接地E，电路L和屏蔽G三个接线端子，测量时，一般只用E、L两端。
测量前，应先对摇表进行必要的检查：
先使摇表端子处于开路状态，摇动手柄，观察表头指针是否处于“∞”位置；再将E端和L端短接，慢慢摇动手柄，观察表头指针是否处于“O”位置。
开始测量时，首先将被测产品脱离电源，然后从摇表上的电路L端子和接地E端子的两个接线柱上分别引出两根单股导线，分别连接到被测产品的受测部分，以120次～150次/分的速度，平稳地摇动手柄约1分钟，待指针稳定不动时，即可读出绝缘电阻值。
图26测量电机对地绝缘电阻测量电机对地绝缘电阻时，E端接电机外壳，L端接电机绕组；测量电机两相之间绝缘电阻时，应将E、L两端分别接在两相绕组上。
在测量过程中，如果指针指向O位，表明了绝缘失效，应停止摇动手柄，防止烧坏摇表。
2泄漏电流测试家用电器的泄漏电流是家用电器在外加电压作用下，流经绝缘部分的电流，上述测量绝缘电阻的摇表，实际上测量的是泄漏电流，只不过以电阻形式表现出来。
摇表的额定电压，如500V摇表，是指摇表空转时的端电压为500V，在测量过程中，摇表的输出电压随被测绝缘电阻不同变化很大，远低于其额定电压。
因此，不能发现绝缘物硬伤、脆裂和高电阻接地等缺陷。
家用电器泄漏电流测试要采用专用泄漏电流仪，如用NL454型泄漏电流仪测试电冰箱的泄漏电流。
对于各类家用电器，国家标准都规定了泄漏电流不应超过的上限值，产品出厂前都要进行测试。
测试时施加电压为家用电器额定电压106倍，在电压施加5s内进行测量，施加试验电压的部位是家用电器带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔离的壳体之间，以及带电部件和用加强绝缘与带电部件隔离的壳体之间。
如果带电部件和金属壳或金属盖之间距离小于GB470611998《家用和类似用途电器的安全通用要求》第291条所规定的适当间隙时，施加试验电压的部位是用绝缘材料做衬里的金属壳或金属盖与贴在衬里内表面的金属箔之间。
1982年10月IEC3351第三次修正时才确定泄漏电流测试线路，并被我国国家标准采纳。
安全标准规定电热器具要测热和潮湿状态下泄漏电流，电动器具要测工作温度状态下泄漏电流。
对于一般单位和广大消费者，是没有条件测试家用电器泄漏电流的。
最简单的判别方法，可用试电笔检查家用电器机壳外露金属部分。
如果接触到这些部位，试电笔有亮光，用手触碰，有麻手感觉，严重漏电时，对人体还有电击现象，可以初步判定，该机泄漏电流过大。
3绝缘电气强度试验通用要求规定，电热器具在作温度和湿热试验后均要进行电气强度试验，电动器具只在湿热试验后进行电气强度试验。
家用电器在长期使用过程中，不仅要承受额定电压，还要承受工作过程中短时间内高于额定工作电压的过电压的作用，当过电压达到一定值时，就会使绝缘击穿，家用电器就不能正常工作，使用者就可能触电而危及人身安全。
电气强度试验俗称耐压试验，是衡量电器的绝缘在过电压作用下耐击穿的能力，这也是一种考核该产品是否保证使用安全的可靠手段。
电气强度试验分两种：
一种是直流耐压试验，另一种是交流工频耐压试验。
家用电器产品一般进行交流工频耐压试验。
电气强度试验受试部位和试验电压值，在各产品标准中都作了具体说明和规定。
一般的说，在工作温度下，Ⅱ类电器在与手柄、旋纽、器件等接触的金属箔和它们的轴之间，施加试验电压为2500V；Ⅲ类电器使用基本绝缘，试验电压500V；其它电器，采用基本绝缘，试验电压1250V，采用加强绝缘，试验电压为3750V。
除电动机绝缘外，其他部分的绝缘应能承受1min，正弦波、频率为50Hz的耐压试验，不应发生闪络和击穿。
试验开始时，先将电压加至不大于试验电压50%，然后迅速升到试验电压规定值，并持续到规定时间。
在进行电气强度试验时，应注意下列事项：
（1）电气强度试验必须在绝缘电阻（电动电器）或泄漏电流（电热电器）测试合格后，才能进行。
（2）试验电压应按标准规定选取，施加试验电压部位，必需严格遵守标准规定。
（3）试验场地应设防护围栏，试验装置应有完善保护接零（或接地）措施，试验前后应注意放电。
（4）每次试验后，应使调压器迅速返回零位。
有条件的单位，可以选购简易型电气强度试验台，进行电气强度试验。
如果采用ENY1或ENY2型闪络击穿试验装置进行电气强度试验，可以用在示波器上看到的波形，判断试样是击穿还是闪络。
家用电器的安全性能测试，除了上述绝缘电阻、泄漏电流、绝缘电气强度外，还应根据国家标准，测试接地电阻、温升等指标。
掌握这方面知识，可参看有关国家标准和专业书籍。
安规测试注意事项：
a）家用电器和类似用途电器，试验电压要施加在带电部件与壳体之间；对II类电器则要施加在带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔开的部件之间，及其金属部件与壳体之间。
家用电器还需进行工作温度下的耐电压试验。
b）除家用电器需在工作状态下和工作温度下进行耐压试验外，对其他运行中的设备必须退出运行状态，以免试验时影响运行系统中的其他电气设备。
c）电子仪器需处于非工作状态，不接电源，电源开关置于接通位置。
d）与被试电气设备相连的与测试目的无关的部件（例如单相电机中的电容器）必须断开。
e）工频耐压试验中的1min试验，应避免电压冲击，电降应平稳，无明显瞬变，并至少在下降至1/2值以下时才可切断电源。
f）工频耐压试验中的1s试验，要求直接施加所需试验电压，其间不允许再有升压或转换。
g）工频耐压试验明显的“积累”效应，一般不应在同一电压下进行多次重复试验。
有些标准规定，重复试验时试验电压值应降低20%；电子测量仪器标准规定，在试验电压有效值小于等于2kV时，可以全压下多次重复试验，在试验电压有效值大于等于2kV时，只能进行2次全值试验电压试验，再试验时也应降低20%。
h）对相互连接或互不绝缘的电路；对可触及导电部分连接或互不绝缘的电路可不进行耐压试验，这类电路应互相互或对可触及导电部分连接。
i）对测量高电压元、器件的耐压（用交、直流耐压仪）。
如硅堆等。
要注意的是直流高压输出是负电压，而地为正极。
测试电容时，在电容器两端加上电压时有一充电过程，此时在测试电路中有一充电电流，当该电流大于所设定的漏电流值时，耐压测试仪就会报警，使得测试中断，无法进行。
因此，在测试时，应缓慢增加电压，充电电流小于所设定的漏电流值，直到规定测试电压，进行测试。
而不能采用固定电压，复位—启动方式进行测试.在交流测试时,电容器本身有一个容抗（Xc）,其值Xc=1/（wC）=1/（2Pfc）。
在交流回路中相当于直流回路中的电阻，因此，在交流回路中就产生一个电流，当该电流大于所设定的漏电流值时，耐压测试仪就会报警，使得测试中断，无法进行。
因此，在测试前，应先计算好电容器的容抗（Xc），再算出在测试电压下的回路电流值，然后调节耐压力测试仪漏电流预置值，使其略大于回路电流值，再进行测试。
J）测试电缆等分布电容大的元件（设备）要等同于电容器测试。
电器产品的耐压测试
发布时间：
2008-3-18
黄少良
CSAInternational广州办事处认证测试部经理兼工程师
在CSA，UL和IEC标准中，几乎各种电器安全标准都会要求对产品进行耐压测试。
这就可以看出耐压测试是电器安全标准的一个重要组成部分。
耐压测试（DielectricVoltageWithstandTest）也就是俗称的高压测试（HighVoltageTest），通过对设备施加一个高于其额定值的电压并维持一定时间来判定设备的绝缘材料和空间距离是否符合要求的测试。
本文介绍的美国和加拿大标准的耐压测试特点，详细地叙述了耐压测试步骤及其指标和方法，以帮助中国企业制造出真正符合北美市场标准的电器设备。
为什么要进行耐压测试？
正常情况下，电力系统中的电压波形是正弦波。
电力系统在运行中由于雷击、操作、故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高，大大超过其额定电压，这就是过电压。
过电压按其发生的原因可分为两大类，一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压，称为外部过电压。
雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大，而且持续时间很短，破坏性极大。
但由于城镇及一般工业企业内的3－10kV与以下的架空线路，因受厂房或高大建筑物的屏蔽保护，所以遭受直接雷击的概率很小，比较安全。
而且这里讨论的是民用电器，不在上述范围内，就不进一步讨论。
另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的，例如切合空载线路，切断空载变压器，系统内发生单相弧光接地等，称为内部过电压。
内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。
也就是说，产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。
耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。
测试点和测试电压值
测试点和测试电压值依据具体产品的相关标准来确定。
美国和加拿大除了其本身的北美体系的标准以外还有以IEC为基础的新标准。
这里就用“Motor-OperatedAppliances（HouseholdandCommercial）”CAN/CSA-C22.2No.68-92和“PortableElectricalMotor-OperatedandHeatingAppliances:
GeneralRequirements”C22.2NO.1335.1-93的标准来介绍美国和加拿大标准的耐压测试的特点。
· CAN/CSA-C22.2No.68-92
要求：
产品的带电部分与可能接地的非带电导电体间须施加适当频率的交流电压达1分钟。
具体测试电压如下：
a 额定电压为31~250V的设备，测试电压为1000V。
b 额定电压为251~600V的设备，测试电压为1000V+两倍额定电压。
c 额定电压为31~250V，无接地而且可被人体触及的设备，测试电压为2500V。
d 对于30伏或以下的低电压电路，测试电压为500V。
· 双重绝缘的产品
序号
测试电压施加点
交流绝缘强度测试电压（V）
1.
带电部件与不可触及的带基本绝缘的非带电导电体之间
按上述测试要求。
2.
不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与可触及的导电体之间
2500
3.
不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与贴在外部非导电体表面上的金属箔之间
2500
4.
加强绝缘的带电体与可触及的非带电导电体之间
4000
5.
加强绝缘的带电体与贴在外部非导电体表面上的金属箔之间
4000
6.
可触及的非带电导电体（或贴在外部非导电体表面上的金属箔）与外壳入口处电源线的金属裹层（或与电源线直径相等的金属插杆）之间
2500
C222No.1335.1-93
电压施加点
测试电压（V）
带变压器的器具
额定功率超过0.5匹马力的带电机器具
额定功率不超过0.5匹马力的带电机器具和加热器具
1带电部分和可触及的部分以及在印刷电路板上靠近的不同极性的线路
――
1000V+两倍额定电压
1000
2隔离型或自藕型变压器
（a） 次级电压<50V
（b） 次级电压为51-125V
500
1000
――
――
直流耐压测试和交流工频耐压测试的区别
耐压测试有两种：
一种是交流工频耐压测试,另一种是直流耐压测试。
由于绝缘材料的特性决定了交流和直流电压的击穿机理不同。
大多数绝缘材料和系统都包含了一系列不同的介质。
当对之施加交流试验电压时，电压将按材料的介电常数和尺寸等参数的比例来分配电压。
而直流电压只按材料的电阻的比例来分配电压。
而且实际上，绝缘结构发生击穿，往往是电击穿，热击穿，放电等多种形式同时存在，很难截然分开。
而交流电压比直流电压增加了热击穿的可能性。
所以，我们认为交流耐压测试比直流耐压测试更加严格。
实际操作中，在进行耐压测试时，如果要使用直流做耐压测试时，试验电压要求比交流工频的试验电压高。
一般直流耐压测试的试验电压是通过把交流试验电压的有效值乘以一个常数K。
通过对比测试，我们有如下的结果：
电线电缆产品，常数K选用3；航空工业，常数K选用1.6至1.7；CSA对民用产品一般使用1.414。
形式试验和工厂测试
形式测试是用来判断产品的绝缘结构设计是否符合实际使用。
通常是在温升测试，潮态测试，异常测试和其它的一些测试后立即进行。
一般是对产品施加试验电压一分钟。
工厂测试是检测生产过程的生产缺陷，不是检测绝缘结构的设计是否合理。
通常是产品完成后准备包装前进行的。
产品绝缘结构的缺陷通常会有如下的情况：
锋利的部件损伤了电线绝缘层，连接线－地间或初级－次级间的电子元器件给短路了，电线的焊接点焊的不好或脱落了，爬电距离减少了，变压器内的绝缘损坏了等等。
为了适应大批量生产，工厂测试还可以将试验电压值提高20％，试验时间由1分钟缩短到1秒钟。
耐压测试和击穿测试
标准中会指定测试时的具体电压数值。
经过耐压测试只能说明产品的绝缘结构能承受该试验电压，而不能说明产品的绝缘结构究竟能承受多高的电压。
如果在进行绝缘材料的应用研究和电器设备的设计，需要测定绝缘强度时，就需要进行击穿测试。
击穿测试就是测试电介质被击穿时的电压。
当电场强度超过某一极限时，通过介质的电流与施加于介质的电压关系就不符合欧姆定律，而是突然增加。
如图1所示。
这时绝缘材料被破坏而失去了绝缘性能。
对于一台电气产品，如果其绝缘发生了击穿，它就失去了运行使用功能。
这结果与耐压测试完全不同。
耐压测试是要通过测试来保证产品没有缺陷，能安全正常的工作。
所以，耐压测试的测试电压是经过实践证明是安全、可靠、有效的，应该严格按其执行。
我们到工厂进行工厂审查时，有些工厂为了显示其产品的质量好把耐压测试的电压特别提高，有的甚至提高到所要求的两倍。
这样做是有百害无一益的。
因为第一、这样做有可能降低了产品的合格率。
第二、虽然通过了测试，有可能损害了一部分绝缘结构，使产品的安全性降低。
第三、有可能损坏一些元器件，使产品的质量降低，寿命减短。
经常有人提“多大的漏电流就认为是耐压击穿了？
”的问题。
其实这个漏电流很难精确确定。
因为当高压施加到产品时，会在绝缘间产生一个稳定的微小漏电流。
由于每种产品复杂程度和绝缘结构都不同，这个漏电流会随之变化。
当绝缘给击穿时，这个漏电流将迅速增加。
如图1所示。
所以一般情况下，只要将此耐压测试仪器的过电流继电器动作电流（即是漏电流）设定为比产品正常施加高压时而产生的漏电流稍高就行了。
请注意，这里的漏电流与泄漏电流测试（LeakageCurrentTest）中的泄漏电流在本质上是一样的，都是绝缘系统在电压的作用下产生的极微小的电流。
它们的不同之处在于耐压测试中的漏电流是在高压的情况下产生的，而泄漏电流测试中的泄漏电流是在额定电压下产生的。
可免除工厂耐压测试的情况
当出现下列情况时，工厂的耐压测试可以考虑免除：
l 产品的电源输入是其它产品次级输出的低压（ELV）或超低电压（SELV），例如电源或变压器等。
l 当成品要使用另外的电源作为部件，而这个电源是CSA认证的、具有完整的外壳和输入输出连接器。
由于此电源是CSA认证的，它已经经过耐压测试了，所以可以考虑免除整个产品的耐压测试。
但必须注意安装电源前必须检查它是否有损坏。
l 当信号变压器用在同一电压的线路中，而且不作为安全器件时，可考虑免除初级到铁芯间的耐压测试。
测试设备要求
对600V以下的产品，美国和加拿大标准中通常会要求耐压测试仪器的变压器容量最少为500VA，输出电流可以达到95mA，带电部分到地之间的电容值不超过0.1mF。
仪器最少一年计量校正一次。
形式测试之前必须进行仪器检查，工厂测试必须定期检查仪器,这样做可以避免因仪器不正常而误判或损坏产品。
交流耐压测试仪器一般包括高压测试变压器，调压器，电压测量系统以及控制和保护装置等。
图2是手动升压试验装置线路图，供参考。
测试方法
下面介绍典型的耐压测试方法：
1. 检查确认耐压测试仪的主电源开关是处于“关”的位置
2. 除非仪器的特殊设计以外，所有的不带电金属部分必须可靠接地
3. 把受测设备的所有电源输入端的电线或端子连接起来
4. 合上受测设备的所有电源开关，继电器等
5. 把耐压测试仪的测试电压调为零
6. 把耐压测试仪的高电压输出线（通常为红色）连接到受测设备的电源输入端
7. 把耐压测试仪的回路接地线（通常为黑色）连接到受测设备的可触及不带电金属部分
8. 把耐压测试仪的主电源开关闭合，缓慢升高仪器的次级电压到要求值。
一般升压速度不超过500V/sec的速度
9. 在指定的时间内维持这个测试电压
10. 把测试电压缓慢降下来
11. 把耐压测试仪的主电源开关断开。
先断开耐压测试仪的高电压输出线，再断开耐压测试仪的回路接地线
下列情况表示受测设备通不过测试：
· 当出现测试电压不能升到指定电压值或者电压反而下降时
· 耐压测试仪出现警告信号时
需要注意的是，由于耐压测试中存在对人身产生危险的高电压，进行测试时必须特别小心。
下面几点需要特别注意的事项：
· 必须规定只有经过训练和授权的人员才可以进入测试区域操作仪
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