國內(nèi)外電熱毯安全檢測標(biāo)準(zhǔn)差異的研究

倪奕麟 李子琦 王璐

一、引言

電熱毯作為冬天家庭常用的一種接觸性電暖器具，它將特制的、絕緣性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的軟索式電熱元件呈盤蛇狀織入或縫入毛毯里，通電時(shí)即發(fā)出熱量，主要用于人們睡眠時(shí)提高被窩里的溫度來達(dá)到取暖的目的。由于電熱毯的使用條件不同于其他器具，其正常工作狀態(tài)下與使用者人體密切接觸，故產(chǎn)品的電氣安全性能直接關(guān)系使用者的人身安全，一旦毯體絕緣失效即存在觸電隱患。電熱毯本身并未在國內(nèi)強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證范圍之內(nèi)，電熱毯的質(zhì)量安全已引起相關(guān)部門的高度重視。

2011年國家質(zhì)檢總局已決定將電熱毯列為出口法檢目錄范圍內(nèi)，每批出口電熱毯產(chǎn)品均需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全檢測。由于上?？诎都译姰a(chǎn)品種類繁多，出口國也是各不相同，故一般檢測中心均采用國際IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。值得注意的是經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，IEC標(biāo)準(zhǔn)與日本JIS、美國UL等標(biāo)準(zhǔn)體系存在較大差異，經(jīng)常出現(xiàn)因檢測標(biāo)準(zhǔn)不同而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量的判定歧義，為能從根本上解決上述問題，破除國家間貿(mào)易壁壘，扶植企業(yè)出口，對主要輸出國的標(biāo)準(zhǔn)差異研究已到了刻不容緩的地步。

二、電熱毯產(chǎn)品介紹

1.電熱毯的基本結(jié)構(gòu)

電熱毯一般由發(fā)熱元件（俗稱電熱線）、電路控制、控制開關(guān)及毯體四部分組成。其產(chǎn)生熱量的大小和安全性能的優(yōu)劣主要取決于發(fā)熱元件和接線端子。

1）發(fā)熱元件：俗稱“發(fā)熱線”是有電熱絲和外敷的絕緣層組成。常用的電熱絲有鎳鉻合金絲、鐵鉻鋁合金絲、康銅絲、銅絲等。電熱絲的卷繞方式有直線型和螺旋型兩種。目前流行的電熱絲是鎳鉻合金絲，電熱線的形態(tài)是螺旋型。絕緣形式采用雙重絕緣。發(fā)熱線在毯體底料上的布置為波紋迂回方式。

2）接線端子：對于電熱毯，最關(guān)鍵的工藝是電源線的連接密封問題，接線端子的好壞對產(chǎn)品的性能、壽命、安全可靠性有著關(guān)鍵性的影響。若接頭不好出現(xiàn)松脫、不能密封防潮，或在使用中發(fā)生電源引線脫落等情況，極易引發(fā)火災(zāi)或造成觸電事故。

2.電熱毯的分類

電熱毯可按電源性質(zhì)和調(diào)溫性能進(jìn)行分類，有以下幾種：

1）簡易普通型電熱毯；

2）變壓器溫控型電熱毯；

3）改變電熱元件阻值（串或并聯(lián)）的調(diào)溫型電熱毯；

4）具有PTC元件的溫控型電熱毯；

5）電子溫控型電熱毯。

三、出口標(biāo)準(zhǔn)主要檢測項(xiàng)目差異分析

1.國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)研究，輸美電熱毯安全檢測標(biāo)準(zhǔn)為UL964:2000、輸日電熱毯安全檢測標(biāo)準(zhǔn)日本為JIS C9210:2007，歐盟電熱毯安全檢測標(biāo)準(zhǔn)為EN60335-2-17:2009，其中歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN60335-2-17:2009與我國現(xiàn)用國標(biāo)GB 4706.8—2008《家用和類似用途電器的安全 電熱毯、電熱墊及類似柔性發(fā)熱器具的特殊要求》基本一致。通過對上述標(biāo)準(zhǔn)的翻譯和比對研究，發(fā)現(xiàn)各檢測標(biāo)準(zhǔn)在功率測試、絕緣性能測試和發(fā)熱測試等檢測項(xiàng)目的測試方法及標(biāo)準(zhǔn)判定上存在較大差異，詳見下文。

2.功率測試

（1）測試方法

1）美標(biāo)UL964

按照UL964:2000 第15.1條的要求，產(chǎn)品在120V交流電壓下處于良好狀態(tài)，產(chǎn)品的輸入功率和電流應(yīng)不高于額定功率的105%。

2）日標(biāo)JIS C9210

按照J(rèn)IS C9210:2007 第5.1條的要求，消耗功率按照8.3的要求進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，必須適用于以下各項(xiàng)。

8.3消耗功率試驗(yàn)在8.5.1及8.5.2(1)、(2)的試驗(yàn)條件下，施加額定電壓，待消耗功率達(dá)到定值后進(jìn)行測定。

(1)額定消耗功率必須適用于表1所示內(nèi)容。但(2)中規(guī)定的內(nèi)容除外。

表1 消耗功率的許容差

(2)可控硅及其他此類元件由于使用于控制機(jī)構(gòu)中，根據(jù)使用狀態(tài)的變化，其消耗功率也隨之變化，而且，此額定值只能表示為最大及最小范圍，并在此最大及最小范圍內(nèi)。

3）歐標(biāo)EN60335-2-17

按照EN60335-2-17第10章的要求：

10.1如果器具標(biāo)有額定輸入功率，器具在正常工作溫度下，其輸入功率對額定輸入功率的偏離不應(yīng)大于表(2)中所示的偏差。

表2 輸入功率偏差

10.2如果器具標(biāo)有額定電流，器具在正常工作溫度下的電流與額定電流的偏差不應(yīng)超過表3中給出的相應(yīng)偏差值。

表3 電流偏差

10.101帶有PTC發(fā)熱元件的器具輸入功率應(yīng)隨著溫度的增加而明顯的減少。通過下述試驗(yàn)來確定是否合格。

器具以額定電壓供電，并在正常工作狀態(tài)下工作，當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)建立時(shí)，輸入功率應(yīng)從初始值減少至少50%，在此過程中可能動(dòng)作的控制器應(yīng)被短路。

（2）分析

從上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測試方法中不難看出，美標(biāo)和日標(biāo)僅對輸入功率有偏差要求，歐標(biāo)則對輸入功率、輸入電流都有偏差要求且偏差并不相同。其次，美標(biāo)要求最為簡單，僅規(guī)定器具正偏差不超過5%，日標(biāo)及歐標(biāo)都按照額定功率的不同設(shè)定了相應(yīng)的偏差范圍要求，針對常用100W以下的電熱毯產(chǎn)品日標(biāo)規(guī)定的功率偏差范圍為-20%～+15%，歐標(biāo)則是-20%～+20%。對于高于100W的器具日本的功率偏差為-15%～+10%，歐標(biāo)的要求則是-10%～+5%，不同體系的標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大差異。

3.絕緣性能測試

（1）測試方法

1）美標(biāo)UL964

22.1在21.1和21.2提及的鹽溶液中浸泡期間，電熱毯應(yīng)有承受60Hz、1000V正弦電壓加上溶液與有電部件之間適用的額定電壓兩倍的電壓之和1min的能力。整個(gè)試驗(yàn)過程中，產(chǎn)品插座連接頭與相關(guān)聯(lián)的控制器應(yīng)在鹽溶液外并保持干燥。

22.2為測定是否符合22.1的要求，產(chǎn)品通過一個(gè)輸出電壓為正弦且可變化的500 VA或更大容量的變壓器來試驗(yàn)。應(yīng)用的電壓應(yīng)可從0V以協(xié)調(diào)的比例上升至試驗(yàn)要求的水平，并可在此水平停留1min。

2）日標(biāo)JIS C9210

8.4絕緣試驗(yàn) 絕緣試驗(yàn)按下述進(jìn)行。

(1)絕緣電阻試驗(yàn)

絕緣電阻試驗(yàn)在8.5.2試驗(yàn)前后，使用直流500V絕緣電阻計(jì)測定帶電部件與器體表面件的絕緣電阻值，絕緣電阻必須為1MΩ以上。

(2)耐壓試驗(yàn)

(a)耐壓試驗(yàn)在8.5.2的試驗(yàn)后馬上進(jìn)行，帶電部件與器體表面之間施加頻率為50Hz或60Hz接近正弦波的1000V的電壓，時(shí)間為1min，查看被測器具狀態(tài)。但在試驗(yàn)樣品個(gè)數(shù)較多的情況下，可施加1200V的電壓1s來代替此試驗(yàn)，器具必須能夠承受此電壓。

(b)帶有絕緣電壓器的產(chǎn)品，除按照(a)所規(guī)定的試驗(yàn)外，變壓器的二次側(cè)電壓施加在被帶電部件與器體表面之間以及變壓器的卷線相互間，如表4所示的數(shù)值，施加交流電壓1min，查看器具的狀態(tài)，變壓器不得擊穿。

表4 耐壓試驗(yàn)電壓區(qū)分

(3)浸水絕緣電阻試驗(yàn)

浸水絕緣電阻試驗(yàn)是在(2)的試驗(yàn)之后，將毛氈的軟線連接部以外的部分放置在清水中浸3min（軟線的連接部進(jìn)行第(4)所述試驗(yàn)）用直流500V的絕緣電阻計(jì)測定帶電部件與器體表面件的絕緣電阻值，浸入水中測得的絕緣電阻在0.3MΩ以上，干燥后的絕緣電阻值必須在1MΩ以上。

(4)耐濕絕緣電阻試驗(yàn)

耐濕絕緣電阻試驗(yàn)是在環(huán)境溫度為45℃±3℃的條件下，將器具放置4h后，再在環(huán)境溫度40℃±3℃，相對濕度為88%以上92%以下的狀態(tài)保持24h后，將毛氈外延表面附著的水分擦掉，用直流500V的絕緣電阻計(jì)測定帶電部件與器體表面間的絕緣電阻值，本試驗(yàn)結(jié)束后，干燥器具，用直流500V的絕緣電阻計(jì)再次測定帶電部件與器體表面間的絕緣電阻值。此種情況輸入調(diào)整以及溫度調(diào)節(jié)用的控制器部包含在內(nèi)。耐濕試驗(yàn)后的絕緣電阻在0.3MΩ以上，干燥后的絕緣電阻值必須在1MΩ以上。

(5)漏電流試驗(yàn)

漏電流試驗(yàn)是在8.5.1及8.5.2(1)、(2)(溫升)的試驗(yàn)條件下，施加與額定電壓相等的電壓，在充電部分與器體表面或者器體表面與地面之間連接1kΩ電阻，之后用流動(dòng)電流測定。但在器體表面需放置大小為10cmX20cm的金屬箔片進(jìn)行測試，漏電流必須在1mA以下。

3）歐標(biāo)EN60335-2-17

13.1控制型器具以1.06倍電壓供電，非控制型器具以1.15倍功率供電。對于電熱毯還需進(jìn)行下述試驗(yàn)：將兩塊同樣的金屬箔插入器具，一塊在柔性部件上面，一塊在柔性部件下面，并把這些金屬箔電氣連接在一起。把約為35kg/m2的均勻分布的負(fù)載放置在隔熱板的上面。

13.2泄漏電流通過用IEC60990中描述的電路裝置進(jìn)行測量，測量在電源的任一極與連接金屬箔及金屬部件之間進(jìn)行。被連接的金屬箔面積不超過20cmX10cm,并與絕緣材料的易觸及表面相接觸。

對于電熱毯柔性部件的泄漏電流限值為1mA/m2,最大不超過2.5 mA。

13.3按照IEC61180-1的規(guī)定，斷開器具電源后，器具絕緣立刻經(jīng)受50Hz或60Hz的電壓，歷時(shí)1min。在試驗(yàn)期間不應(yīng)擊穿。

15.101對可洗滌的器具按照使用說明進(jìn)行洗滌。然后在除去可拆卸部件后將柔性部件浸入含大約1%NaCl的水中，水溫介于20℃±5℃。

然后器具經(jīng)受16.3的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)，并視檢應(yīng)表明在絕緣上沒有導(dǎo)致電氣間隙和爬電距離低到低于29章規(guī)定限制的水跡。

16.2交流試驗(yàn)電壓施加在帶電部件和連接金屬箔及金屬之間，被連接的金屬箔面積不超過20cmX10cm,并與絕緣材料的易觸及表面相接觸。試驗(yàn)電壓為1.06倍額定電壓，泄漏電流限值為0.25 mA。

16.3對電熱毯的柔性部件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將電壓施加在帶電部件及浸入鹽溶液的一個(gè)電極之間，施加電壓值詳見表5。

表5 試驗(yàn)電壓

(2)分析

絕緣性能對電熱毯產(chǎn)品而言其重要程度無需多言，絕緣性能直接決定了產(chǎn)品的使用壽命和安全性能，也是安規(guī)所有測試項(xiàng)目中的重頭戲。通過三大標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)章節(jié)的比較發(fā)現(xiàn)，目前只有日本除了電氣強(qiáng)度試驗(yàn)外還要求進(jìn)行絕緣電阻的測試，美標(biāo)和歐標(biāo)對器具的絕緣電阻并無要求。然而，美標(biāo)對于泄漏電流測試沒有額外要求，這一點(diǎn)又與日標(biāo)及歐標(biāo)存在較大差異。在電氣絕緣性能上日標(biāo)檢測項(xiàng)目最多，測試項(xiàng)目除絕緣電阻外與歐標(biāo)大致類似，但測試方法不同。例如歐標(biāo)耐潮濕試驗(yàn)需要在潮態(tài)箱內(nèi)放置48h，日標(biāo)則是24h；耐潮濕試驗(yàn)后進(jìn)行的泄漏電流測試方法也不同相同，由此可見，對于這個(gè)重點(diǎn)測試項(xiàng)目，不同國家的標(biāo)準(zhǔn)都有各自的側(cè)重點(diǎn)。

4.發(fā)熱測試

(1)測試方法

1）美標(biāo)UL964

18.1.1產(chǎn)品按照18.1.4和18.1.5測試時(shí)，組件表面的溫度，通過位于產(chǎn)品和床墊間的探測器測試，應(yīng)不高于65℃。

18.1.2當(dāng)產(chǎn)品按照18.1.4和18.1.6測試時(shí)，加熱元件的任何一部分的溫度，通過熱電偶的測試應(yīng)不高于75℃。

18.1.3當(dāng)產(chǎn)品按照18.1.4～18.1.6測試時(shí)，熱絕緣材料的溫度，如溫度調(diào)節(jié)裝置和控制器使用的材料，應(yīng)不高于此種材料的限制。

18.1.4測試產(chǎn)品應(yīng)如14.3所描述的平放，在兩個(gè)羊毛毯子（每個(gè)重量大約在 1.7kg）完全覆蓋的情況下連接線路。供應(yīng)電路的電壓為120 V ac。周圍環(huán)境溫度應(yīng)控制在0～25.0℃范圍內(nèi)。如果溫控器可以調(diào)節(jié)，應(yīng)調(diào)至最高溫度并工作至熱平衡狀態(tài)。

18.1.5用于測定電熱毯表面溫度的熱電偶焊接在邊長為一個(gè)65mm平方厚0.5mm的正方形黃銅片的中心。銅片放置在可最大限度覆蓋加熱因素的位置并與運(yùn)行方向一邊平行。

18.1.6用于測定傳熱元件溫度的熱電偶用絲線系于傳熱元件上，臨近的交叉點(diǎn)長度至少為10mm。

2）日標(biāo)JIS C9210

8.5溫度試驗(yàn)

8.5.1試驗(yàn)條件 放置在厚度為10cm以上的木質(zhì)平臺(tái)上進(jìn)行，環(huán)境溫度為20℃±5℃。

8.5.2正常溫度試驗(yàn)

正常溫度試驗(yàn)在下面(1)～(5)所述試驗(yàn)條件下進(jìn)行。持續(xù)向器具施加額定電壓直至各部分溫度到達(dá)穩(wěn)定，在此期間用熱電偶測定表6所示的各部分的溫度。

(1)厚度約為5cm的棉墊（按照J(rèn)IS L 2001的規(guī)定，棉墊的棉為1級，加工為5 kg/m2）或者用厚度約5cm的耐熱性聚氨酯泡沫聚酯類的標(biāo)準(zhǔn)，半獨(dú)立氣泡）將測試電熱毯全部覆蓋。

(2)有溫度調(diào)節(jié)用以及輸入調(diào)整用得控制器的情況下，將控制器設(shè)定為最高溫度或最大輸入功率。

(3)毛氈外延表面的溫度，與毛氈外延表面連接的一邊為65mm的正方形，厚度為0.5mm的表面平整的銅片，銅片的中央與0.3mm粗的熱電偶計(jì)的感熱部焊錫組裝后進(jìn)行測定。

(4)毛氈外延的表面測定所使用的銅片，一邊與發(fā)熱線平行，且使所覆蓋發(fā)熱線的數(shù)量盡可能多的與外延表面緊密結(jié)合。四個(gè)角用布質(zhì)膠帶安裝（膠帶在安裝四角的時(shí)候，不要將膠帶粘貼在銅片表面畫出的直徑為65mm的圓內(nèi)）。

(5)針對室內(nèi)，有發(fā)熱體溫度調(diào)節(jié)用控制器的電熱毯，將控制器放置在溫度為0℃±2℃的冷卻箱內(nèi)。

8.5.3二次折疊溫度試驗(yàn) 二次折疊溫度試驗(yàn)在8.5.1及8.5.2(1)、(2)、(5)的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。電熱毯折疊兩次后施加與額定電壓相等的電壓直至各部分溫度上升到一定時(shí)（溫度熔斷器或作為溫度過高防止裝置使用的自動(dòng)開動(dòng)動(dòng)作時(shí)）測定各部分的溫度。

5.4溫度

5.4.1正常溫度 按照8.5.2的內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，電熱毯各個(gè)部分的溫度必須在表6所示數(shù)值以下。

表6 溫度

5.4.2二次折疊溫度試驗(yàn)按照8.5.3的內(nèi)容進(jìn)行，毯體各部分表面的溫度必須為100℃以下。

3）歐標(biāo)EN60335-2-17

11發(fā)熱

3.1.9“電熱毯和電熱墊應(yīng)放置在隔熱材料之間，柔性部件由一個(gè)厚為20mm的膠合板臺(tái)支撐，并放置在高于地板至少300mm處。膠合板臺(tái)的大小應(yīng)足以全部支撐隔熱材料的各個(gè)部分。握持在手中操作的控制裝置和軟線開關(guān)應(yīng)離開膠合板臺(tái)而懸掛，其他的控制裝置放在離開膠合板臺(tái)的一個(gè)支撐面上。

11.2膠合板臺(tái)應(yīng)離開測試角的邊壁來放置。

11.3用編織線把用來測量發(fā)熱元件或發(fā)熱元件護(hù)套溫度的熱電偶捆到發(fā)熱元件上或其護(hù)套上，綁接點(diǎn)靠近感溫點(diǎn)的距離至少10mm。

11.101器具在正常工作條件下工作至穩(wěn)定狀態(tài)建立，環(huán)境溫度保持在0℃～15℃范圍內(nèi)最不利溫度上，控制裝置和軟線開關(guān)都應(yīng)調(diào)整到推薦連續(xù)使用的高溫設(shè)定位置上。用焊接到尺寸為300mm X 300mm X 0.5mm銅或黃銅片中心上的熱電偶來測量柔性部件的表面溫度。器具在工作的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)溫度不應(yīng)超過60℃，此后溫度不應(yīng)超過37℃。

11.8對于控制性器具發(fā)熱元件溫度不超過表7的限值，對于其他器具發(fā)熱元件溫度不超過表8所示的值。

表7 最高溫度

表8 最大溫升

（2）分析

通過標(biāo)準(zhǔn)比較研究，發(fā)熱試驗(yàn)在環(huán)境溫度、試驗(yàn)電壓、負(fù)載、測溫部件等方面存在巨大差異，詳見表9。

表9 溫升差異

四、總結(jié)與展望

通過對日本、美國及歐盟相關(guān)的電熱毯安全標(biāo)準(zhǔn)研究內(nèi)容研究，不難發(fā)現(xiàn)不同的標(biāo)準(zhǔn)體系對產(chǎn)品的安全指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)不同，這與該國的國情有著直接聯(lián)系。通過對出口國標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)研究，可以為中國企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)提供寶貴建議，提高產(chǎn)品質(zhì)量幫助其更好的符合該國的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也增強(qiáng)了上海局對進(jìn)出口電熱毯符合多國標(biāo)準(zhǔn)的檢測能力，為將來檢測方法的更新、檢測硬件設(shè)備研究乃至標(biāo)準(zhǔn)修訂打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]GB 4706.1—2005 家用和類似用途電器的安全通用要求.

[2]GB 4706.8—2008 家用和類似用途電器的安全電熱毯、電熱墊及類似柔性發(fā)熱器具的特殊要求.

[3]UL 964：2000 電熱毯電熱褥墊.

[4]JIS C 9210：2007 電熱毯.

[5]IEC/EN 60335-2-17:2009 家用和類似用途電器的安全電熱毯、電熱墊及類似柔性發(fā)熱器具的特殊要求.