手持式電動(dòng)工具維修風(fēng)險(xiǎn)和零件選配技術(shù)研究

金 勇 傅俊雅

（ 浙江省質(zhì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，杭州 310018 ）

手持式電動(dòng)工具維修風(fēng)險(xiǎn)和零件選配技術(shù)研究

金 勇 傅俊雅

（ 浙江省質(zhì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，杭州 310018 ）

模擬手持式電動(dòng)工具維修情況，對(duì)手持式電動(dòng)工具的電源線、開(kāi)關(guān)、碳刷以及抑制電容電感等關(guān)鍵零部件進(jìn)行更換試驗(yàn)，按照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求分別對(duì)替換后的安全、電磁兼容等項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試和數(shù)據(jù)比對(duì)。分析常見(jiàn)的手持式電動(dòng)工具關(guān)鍵零部件被替換為非原廠零件的特征。

手持式電動(dòng)工具 維修 零部件更換

0 前言

手持式電動(dòng)工具是一種在實(shí)際操作或使用中經(jīng)常需要移動(dòng)或攜帶的工具，受其工作環(huán)境不固定，運(yùn)行條件差，電氣絕緣、電源線、開(kāi)關(guān)等零部件易損壞的影響，工具的安全性也隨之降低。工具經(jīng)常在操作者的單手或雙手握持下工作，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，即會(huì)引發(fā)事故，造成人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失。

手持式電動(dòng)工具的主要零部件為定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)械部件、碳刷、開(kāi)關(guān)、抑制電容和電感、電源線以及外殼等。目前，市場(chǎng)上銷售電動(dòng)工具大多為II類工具，其典型特征是兩腳插頭，無(wú)接地裝置，采用雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣進(jìn)行安全防護(hù)。由于手持式電動(dòng)工具結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品內(nèi)部空間較小，雙重絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)部布線和零部件選用、模具的設(shè)計(jì)和制造等均提出了較高要求。

1 我國(guó)電動(dòng)工具維修現(xiàn)狀

我國(guó)電動(dòng)工具行業(yè)中，目前只有極少數(shù)國(guó)際品牌單獨(dú)設(shè)立售后維修中心。大多國(guó)內(nèi)品牌均由銷售商負(fù)責(zé)產(chǎn)品的維修及售后工作。國(guó)內(nèi)品牌電動(dòng)工具銷售商一般提供口頭保修承諾，3個(gè)月內(nèi)負(fù)責(zé)維修。因此，有些用戶超載使用電動(dòng)工具，一旦發(fā)生損壞即可要求銷售商在承諾的保修期限中免費(fèi)維修。如超過(guò)保修期，用戶往往委托個(gè)體維修店進(jìn)行修理。雖然個(gè)體維修店的維修工人動(dòng)手能力較強(qiáng)，但并不了解送修的品牌電動(dòng)工具原廠設(shè)計(jì)參數(shù)和原廠配件，由于其不具備原廠提供的零部件，加之維修方法不規(guī)范，往往在修理中僅僅滿足于讓工具具備一定的使用功能重新工作即可，從而忽視工具應(yīng)有的安全性，可能對(duì)操作者造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失等潛在危險(xiǎn)。

其中，常見(jiàn)危險(xiǎn)來(lái)自于電擊危險(xiǎn)和機(jī)械危險(xiǎn)。例如：電源線低于國(guó)標(biāo)規(guī)定的線徑和牌號(hào)，或是使用劣質(zhì)的未經(jīng)CCC認(rèn)證的電源線；使用可接通鎖定的電源開(kāi)關(guān)（部分電動(dòng)工具的開(kāi)關(guān)所涉及的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是不允許在接通位置鎖定的）；石材切割機(jī)的結(jié)構(gòu)上可以安裝水管帶水源工作，但未安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（PRCD、RCD）等保護(hù)裝置；調(diào)換的劣質(zhì)電機(jī)轉(zhuǎn)子光軸（只有基本絕緣）達(dá)不到雙重絕緣要求以及角向磨光機(jī)開(kāi)關(guān)正反倒裝等。

我國(guó)在2006年2月發(fā)布國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3787-2006《手持式電動(dòng)工具的管理、使用、檢查和維修安全技術(shù)規(guī)程》，該標(biāo)準(zhǔn)于2006年6月1日起實(shí)施，可用作為生產(chǎn)、銷售、維修單位和監(jiān)督管理部門(mén)對(duì)手持式電動(dòng)工具產(chǎn)品安全性能考核的依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括管理要求，安全操作規(guī)程，使用前、使用中的要求，定期檢查、檢修內(nèi)容和基本的介電強(qiáng)度、絕緣電阻試驗(yàn)要求。該標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于使用維護(hù)和檢查，對(duì)手持式電動(dòng)工具維修的具體要求和規(guī)定較為簡(jiǎn)單。

2 實(shí)驗(yàn)

角向磨光機(jī)是一種常見(jiàn)的、具有代表性的手持式電動(dòng)工具。其轉(zhuǎn)速高（空載轉(zhuǎn)速每分鐘可達(dá)上萬(wàn)轉(zhuǎn)），同時(shí)滿足單手握持的功能要求，且小規(guī)格的角向磨光機(jī)外形體積小、功率高，危險(xiǎn)性較強(qiáng)，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的構(gòu)成規(guī)定了大量警示內(nèi)容。本文中的實(shí)驗(yàn)以角向磨光機(jī)這種量大面廣的電動(dòng)工具為例。

1）碳刷

碳刷是與電動(dòng)工具的“心臟”，即與轉(zhuǎn)子接觸的部件。不同材質(zhì)（硬度）和尺寸的碳刷會(huì)影響角向磨光機(jī)的性能和安全。選取硬度對(duì)于原裝碳刷偏大或偏小的碳刷進(jìn)行更換，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：硬度較大的碳刷導(dǎo)致工具運(yùn)行時(shí)火花偏大，材質(zhì)越硬火花越大，溫升越高，但是均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；電磁兼容的騷擾電壓測(cè)量值惡化，甚至不合格。此外，硬度較高的碳刷會(huì)造成換向器磨損加劇，最終降低工具的使用壽命。而換上硬度偏軟的碳刷，騷擾電壓測(cè)量值較好，但也導(dǎo)致了碳刷使用壽命的下降，出現(xiàn)磨損速度加快、碳粉堆積嚴(yán)重的現(xiàn)象。在碳刷尺寸的選取上，我們也更換了部分尺寸偏小的碳刷，由于碳刷和刷握間隙變大，造成工作時(shí)碳刷擺動(dòng)加大，碳刷尺寸大小雖與溫升有所聯(lián)系，但是影響不大。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，騷擾電壓電平也普遍增加。在15組產(chǎn)品中，有3組產(chǎn)品因碳刷磨損過(guò)度而在耐久性實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行更換。同時(shí)，有1組產(chǎn)品29 h后因冒煙而停機(jī)，拆機(jī)后發(fā)現(xiàn)該組產(chǎn)品碳刷尺寸較小，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，電刷位置偏移，造成電刷與換向器接觸不良、瞬間電流過(guò)大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 碳刷更換實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2）電源線

電源線是電動(dòng)工具的重要組成部分，材質(zhì)一般采用聚氯乙烯或者橡膠護(hù)套電纜。按照GB 3883.3-2007《手持式電動(dòng)工具的安全 第二部分：砂輪機(jī)、拋光機(jī)和盤(pán)式砂光機(jī)的專用要求》規(guī)定，對(duì)于額定能力大于155 mm的角向磨光機(jī)和大于130 mm的直向砂輪機(jī)，電纜線應(yīng)至少采用重型氯丁橡膠護(hù)層軟線(60245IEC66)。電源線是裸露在工具表面的重要關(guān)鍵元件，經(jīng)受拉扯和彎曲易損傷。實(shí)際使用中，為獲取更大的移動(dòng)空間，電源線常常被操作者私自延長(zhǎng)或改裝。在電纜彎曲和電纜拉伸試驗(yàn)中，嘗試用不同類型材質(zhì)或不同線徑的電源線來(lái)更換原廠的電源線，發(fā)現(xiàn)電源線線徑變小往往會(huì)導(dǎo)致電纜彎曲實(shí)驗(yàn)不合格，甚至導(dǎo)致溫升試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值超標(biāo)。由此不難看出，電源線和電線護(hù)套、進(jìn)線孔的匹配以及電源線固定裝置的位置均十分關(guān)鍵。另外，在更換I類工具的電源線時(shí)，應(yīng)特別注意接地線必須使用黃綠雙色線，接地裝置必須有鎖定裝置。

3）開(kāi)關(guān)

開(kāi)關(guān)是電動(dòng)工具的關(guān)鍵元器件之一，可接通或斷開(kāi)電源、起到外接電源軟線接線端子作用。更換開(kāi)關(guān)，例如將機(jī)械式更換為電子調(diào)速式，由于增加了可控硅或二極管這類非線性工作器件，將導(dǎo)致騷擾電壓超標(biāo)。更換尺寸偏小的開(kāi)關(guān)同樣導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的爬電距離、電氣間隙不合格。開(kāi)關(guān)的額定值是選用開(kāi)關(guān)的重點(diǎn)，選用開(kāi)關(guān)額定值偏小，可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)不合格。在電動(dòng)工具的維修中禁止使用無(wú)額定值的劣質(zhì)開(kāi)關(guān)，必須使用操作循環(huán)次數(shù)達(dá)50 000次（即5E4）的電動(dòng)工具專用開(kāi)關(guān)。另外，部分電動(dòng)工具的高速運(yùn)轉(zhuǎn)特性要求工具的開(kāi)關(guān)必須使用反自鎖（即斷開(kāi)位置鎖定，接通位置不可鎖定），如維修、更換開(kāi)關(guān)時(shí)忽視該要求，該工具重新使用時(shí)存在的安全隱患極大。如不能保證工具的結(jié)構(gòu)完整，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)和推拉開(kāi)關(guān)時(shí)極易引起倒置（即開(kāi)關(guān)正裝或倒裝）。以角向磨光機(jī)為例，維修時(shí)，開(kāi)關(guān)如果被倒置（反轉(zhuǎn)），可能導(dǎo)致使用時(shí)電源接通的誤動(dòng)作，造成人身傷害。

4）干擾抑制器

手持式電動(dòng)工具的干擾抑制器一般由并接在電源開(kāi)關(guān)兩端的電容和串接在電路中的電感組成。由于碳刷與換向片之間觸點(diǎn)斷開(kāi)導(dǎo)致尖峰電壓的產(chǎn)生和電流的突變，由此產(chǎn)生的電磁騷擾通過(guò)電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)，影響供電質(zhì)量。通過(guò)嘗試使用不同容量電容電感的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電容量的增加導(dǎo)致騷擾電壓低頻段的改善，影響不大。但是，如果在維修中漏裝電容，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，低頻段的騷擾電壓電平值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于安裝電容的測(cè)試結(jié)果。見(jiàn)圖1。

圖1 不同電容值對(duì)騷擾電壓的影響

此外，電機(jī)定轉(zhuǎn)子的更換也會(huì)影響工具的電磁兼容性能。在大多情況下，更換后的定轉(zhuǎn)子不是來(lái)自原廠，因此電機(jī)的工藝往往遜于原廠的定轉(zhuǎn)子，從而導(dǎo)致干擾源的騷擾增加。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了幫助電動(dòng)工具制造企業(yè)提高維修質(zhì)量，打擊假冒偽劣產(chǎn)品，本文對(duì)經(jīng)維修更換開(kāi)關(guān)、電源線、碳刷和抑制電容電感等零部件的電動(dòng)工具安全性能作了研究，并編制《手持式電動(dòng)工具修配指南（建議稿）》。針對(duì)我國(guó)國(guó)情，對(duì)從事電動(dòng)工具維修的人員、設(shè)備設(shè)施、維修報(bào)告和記錄、維修期間的測(cè)試項(xiàng)目、維修后的標(biāo)識(shí)作了具體的要求。該研究既能協(xié)助執(zhí)法人員在銷售現(xiàn)場(chǎng)快速查處偽劣假冒的電動(dòng)工具產(chǎn)品，也可以指導(dǎo)工廠或維修人員對(duì)工具的維修結(jié)果進(jìn)行核查。

[1]GB/T 3787—2006 手持式電動(dòng)工具的管理、使用、檢查和維修安全技術(shù)規(guī)程 [S].2011.

[2]張品達(dá).電動(dòng)工具用電刷及刷握.電動(dòng)工具[J]. 1998.2.

[3]GB 3883.3—2007 手持式電動(dòng)工具的安全 第二部分：砂輪機(jī)、拋光機(jī)和盤(pán)式砂光機(jī)的專用要求[S].2011.

Research on Repair Risk and Component Matching Technology of Hand-held Electric Tools

Jin Yong, Fu Junya
(Zhejiang Institute of Quality Inspection Science, Hangzhou 310018, China)

We simulate key parts changing in maintenance and repair when using non original parts, mainly power supply cord, switch, brush and capacitor and inductance, doing lots of tests and data comparison according to the national standards of safety and electromagnetic compatible. We find out common characteristics that key parts are replaced by non-original parts in hand-held electric tools.

Hand-held electric tools Maintenance Component replacement

TM08

A

1674-2796（2014）05-0015-04

質(zhì)檢公益性行業(yè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（編號(hào)：2012104015-5）

2014-07-22

金勇（1972-），男，大學(xué)，高工，主要從事電氣產(chǎn)品的檢測(cè)認(rèn)證和實(shí)驗(yàn)室管理工作。