電動工具發(fā)熱試驗中不確定度的分析

摘#8195;要 電動工具在使用過程中會產(chǎn)生熱量，當(dāng)超過絕緣材料的極限時，會燒毀電機，產(chǎn)生短路，嚴(yán)重時會危及人身安全，因此，出廠檢測時，發(fā)熱實驗尤其重要。在試驗過程中必須先校正系統(tǒng)誤差和隨機誤差，確保出廠檢測萬無一失，從而保證使用者的人生和財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞 電動工具；發(fā)熱試驗；消除誤差；確保安全

中圖分類號 TM 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0217-01

電動工具品種繁多，功能各異，由于其結(jié)構(gòu)輕巧，攜帶使用方便，與手工工具先比，可提高生產(chǎn)效率數(shù)倍到數(shù)十倍。目前已廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)工作中，家庭使用也很普遍，但電動工具的質(zhì)量可謂千差萬別。由于電動工具使用是由操作者手持式緊密接觸進行作業(yè)，其使用可靠性直接影響到操作者和周圍環(huán)境的安全。

電動工具發(fā)熱試驗是指在考察工具的額定工作條件下，電動工具在運行時其繞組的溫度升高變化情況。從而評價工具的發(fā)熱所造成的對人和環(huán)境的不良影響。工具的發(fā)熱主要是由線圈繞組，鐵芯引起，當(dāng)電流通過繞組時，由于繞組中存在著電阻需消耗功率，并以熱量的形式散發(fā)掉，鐵芯在交變磁場中產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致功率損耗，這部分功率損耗也以熱量的形式散失。這兩種散失引起工具的發(fā)熱，而發(fā)熱會導(dǎo)致工具本身及其周圍環(huán)境溫度升高。而電機中的絕緣結(jié)構(gòu)材料有一定的使用溫度限制極限，超過這個使用極限，絕緣材料將加速老化，從而使電機使用壽命縮短。嚴(yán)重時還可能燒毀電機。因此，電動工具的發(fā)熱試驗在諸多測試中尤為重要。

1 影響電動工具發(fā)熱試驗不確定度的因素有哪些

1.1 系統(tǒng)誤差

1）設(shè)備誤差。我們在使用設(shè)備時，由于參與測量的量具，測試用儀器，儀表本身存在誤差，或者元器件調(diào)整不準(zhǔn)確，基準(zhǔn)參數(shù)不穩(wěn)定，儀器靈敏度等都會使測量設(shè)備產(chǎn)生誤差。如直線電橋所測的電阻值使用一段時間后會與實際值有一定的誤差等。

2）環(huán)境誤差。實驗室的溫度，空調(diào)的布局及吹風(fēng)口的高低，外界電磁場的作用，實驗室電源電壓是否穩(wěn)定等。如同一條線路中大功率設(shè)備的開關(guān)機，瞬間電壓變化較大。

3）方法誤差。由于測量方法不完善或所依據(jù)的理論不嚴(yán)密而產(chǎn)生。比如將實驗運算放大器當(dāng)作理想放大器，就會產(chǎn)生模擬運算誤差。

4）人員誤差。實驗室人員操作手法，反應(yīng)速度，固有習(xí)慣，分析能力等。例如工作人員在固定被測電動工具時，夾具的松緊度一般憑工作人員的感覺和經(jīng)驗，依靠人眼、耳、手判別的測量過程也會因人而異，產(chǎn)生判別誤差。

1.2 隨機誤差

在實際測量條件下，多次測量同一量值，若誤差的絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化，這種誤差稱為隨機誤差。例如：噪聲干擾，有重型卡車從實驗室旁馬路駛過，產(chǎn)生大地震動等。

由于各種因素的綜合影響，盡管從平均意義上講，測量條件沒變，比如使用同樣儀器，在相同環(huán)境中，以同樣的細(xì)心程度進行測量。但只要測量設(shè)備的靈敏度夠高。我們就會發(fā)現(xiàn)各種測量的數(shù)據(jù)不完全一樣，這就是隨機誤差造成的。

2 對策措施

實踐證明，一切測量都具有誤差。誤差自始至終存在于任何實驗過程中，這反映了人類對客觀事物認(rèn)識的局限性，由于誤差存在的必然性，測量實際的目標(biāo)不可能使誤差為零，而只能設(shè)法將誤差嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)。因此，誤差也是可控的。

1）定期檢測儀器設(shè)備的精準(zhǔn)度（計量檢定），平時注意對實驗用儀器設(shè)備的維護保養(yǎng)，對電子器件、引線、接線柱及轉(zhuǎn)換開關(guān)的電阻，線路的觸電和焊點的接觸電阻的檢測，保持儀器設(shè)備精確靈敏。

2）開機試驗前，先檢查室內(nèi)環(huán)境是否在（20±2）℃范圍內(nèi)，且室內(nèi)無對流空氣，樣機應(yīng)在環(huán)境溫度內(nèi)放置一段時間（5小時左右），加裝穩(wěn)定電源以確保測試電壓穩(wěn)定。

3）電動工具發(fā)熱測試過程中，工具裝夾好壞直接影響試驗結(jié)果，甚至決定試驗?zāi)芊裾＿M行。工具裝夾時應(yīng)盡量使工具輸出軸與測功機的輸入軸保持水平和同軸，使輸入初始扭矩接近零。同時轉(zhuǎn)動輸入輸出軸，判斷夾具的松緊度是否合適。在確認(rèn)工具裝夾完好。儀器設(shè)備正常，環(huán)境條件滿足要求后，才能打開電源進行操作。

4）測量電動工具溫升一般用布置熱電偶的辦法測得。但定轉(zhuǎn)子的溫升必須由手工測得。在整個試驗過程中誤差是最大的。我在平時的工作中積累了一些小經(jīng)驗供大家分享。在斷開電源，電動工具停止轉(zhuǎn)動后盡快進行繞組電阻測量。用秒表開始計時，每隔5 s測量一次，記錄電阻值。測量時應(yīng)注意以下三點：①應(yīng)盡量保持在斷電30 s內(nèi)完成首次電阻測量，如超過60 s，則測量值無效；②如果每隔5 s測量得的電阻值呈先升后降的趨勢。則電阻值取最大值。如果能再10 s內(nèi)完成，則測得的電阻值為真值；③將每隔5 s測得的數(shù)據(jù)繪制一條電阻—時間變化曲線，用外推法確定開關(guān)斷開瞬間的電阻值。

5）隨機誤差在多次測量的總體上是服從統(tǒng)計規(guī)律的?？梢杂媒y(tǒng)計學(xué)的方法來估算其影響和分布規(guī)律，在同等精度下測量某一量值時，其隨機誤差的算術(shù)平均值隨測量次數(shù)的無限增加而趨近于零。因此，對每一批次電動工具測試一般不少于兩臺。如發(fā)現(xiàn)異常，增加被測樣品數(shù)。

3 結(jié)束語

電動工具發(fā)熱試驗中的誤差是可以有效控制的。加強對人員的培訓(xùn)和設(shè)備的維護，改進裝夾工具，采用先進的測量儀器，以及致力于提高電動工具的整體質(zhì)量，為企業(yè)提供一份可行的解決方案，能更好的推進電動工具行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]金志穎，呂群珍.電動工具發(fā)熱試驗中繞組溫升的不確定度分析.微特電機，2006，

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[2]梁中泉.對影響電動工具溫升試驗結(jié)果因素的分析.電動工具，2001，3.

作者簡介

黃亞輝（1965—），男，籍貫：江蘇，學(xué)歷：大專，職稱：工程師，主要研究方向：機電工程與電動工具。