電磁灶電磁輻射試驗方法研究

袁曉曦 李滟 周紀軍 張艷艷

1.中國家用電器研究院 北京 100037；

2.九陽股份有限公司 浙江杭州 310018

1 引言

磁場和電場的相互作用變化能夠產(chǎn)生電磁波，其在空間中傳播的現(xiàn)象，即稱為電磁輻射。在科學技術(shù)高速發(fā)展的今天，隨著人們生活水平的不斷提高，家用電器產(chǎn)品種類的不斷增多，生活環(huán)境中的電磁輻射也越發(fā)復雜，而我們對于這種通過視覺、聽覺、觸覺等都無法直觀感受到的電磁輻射，很難做到正確地看待。電磁輻射在人們的日常生活中無處不在，過量的電磁輻射會給人體帶來危害并對健康造成影響。因此，我們需要對電磁輻射有正確的認識，正視其存在，無需過度擔憂，通過理解電磁輻射的意義，從而科學有效地建立正確的電磁輻射防護意識。

2 電磁輻射

2.1 定義及分類

電磁輻射的實質(zhì)是電磁波，分別在電場和磁場相互垂直的方向上進行能量的傳播。

電磁波因其波長及頻率的不同，產(chǎn)生存在的形式也多種多樣，例如無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線等。其中，無線電波的波長最長，伽馬射線的波長最短；無線電波的頻率最低，伽馬射線的頻率最高。

輻射對物質(zhì)產(chǎn)生影響時，體現(xiàn)出的效應不盡相同，因此可分為電離輻射與非電離輻射。電離輻射是一種能夠使物質(zhì)發(fā)生電離現(xiàn)象的輻射，即能夠使組成物質(zhì)的原子或分子中的電子成為自由態(tài)，其特點是波長短、頻率高、能量高，例如X射線和伽瑪射線等；非電離輻射僅能夠產(chǎn)生較低的能量，無法使組成物質(zhì)的原子或分子發(fā)生電離現(xiàn)象，例如無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線等。

電磁輻射的來源主要分為天然的和人為的。天然的電磁輻射是指在自然界中，例如雷電、黑子運動、火山噴發(fā)等自然現(xiàn)象，會對大范圍地區(qū)產(chǎn)生嚴重的電磁干擾；人為的電磁輻射通常由人工制造的各種用電系統(tǒng)運行而產(chǎn)生，其在正常工作時能夠產(chǎn)生各種不同波長和頻率的電磁波，例如衛(wèi)星信號系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)、生活用電系統(tǒng)等。

2.2 產(chǎn)生的影響

目前，電磁輻射已經(jīng)成為人們生活環(huán)境中除空氣污染、水源污染、噪聲污染外，又一類能夠危害人體健康的重要污染源。過量的電磁輻射能夠影響人體的感官系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生破壞作用，甚至誘發(fā)機體癌變?，F(xiàn)如今，各個行業(yè)的新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，隨之而來的電磁輻射影響也越發(fā)多種多樣，越來越多頻率段上的電磁輻射強度呈顯著上升趨勢，電磁輻射在人們的生活中無處不在。

電磁輻射能夠使生物產(chǎn)生與生命現(xiàn)象有關(guān)的響應，即電磁輻射的生物學效應。從對人體健康角度考慮，可主要分為熱效應和非熱效應。由于電磁波的頻段不同，對人體自身產(chǎn)生的效應也會不同，通常非熱效應的影響主要由低頻電磁輻射產(chǎn)生，熱效應的影響主要由高頻電磁輻射產(chǎn)生。

人體自身受到電磁輻射帶來的影響時，若產(chǎn)生的損傷自身尚未及時得到恢復，而再次受到電磁輻射，損傷便會在原有的程度上疊加，產(chǎn)生累計效應。這種情況長時間發(fā)生會給人體帶來永久性損傷，甚至危及生命。因此，長時間、多頻次作用于人體的電磁輻射，即使是微功率、極低頻的，仍存在誘發(fā)多種病變的可能性，需要人們對其警惕，具備防范意識。

在人們的日常生活中，能夠主動遠離一些諸如放射性物質(zhì)產(chǎn)生的輻射，避免與之產(chǎn)生不必要的接觸。但是，家用電器的使用遍布在人們生活中的每個環(huán)節(jié)，其產(chǎn)生的電磁輻射是無法回避的。家用電器已經(jīng)成為人們家庭生活中不可或缺的一部分，與此同時，家用電器產(chǎn)生的電磁輻射也越來越引起人們的重視，其對人體健康可能造成的影響也成為了人們關(guān)注的問題。

3 電磁灶電磁輻射試驗方法

電磁灶的工作原理是將交流電經(jīng)過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電，再通過高頻轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，高頻交流電作用于感應加熱線圈，產(chǎn)生高頻交變磁場，高頻交變電磁場產(chǎn)生的磁力線穿過灶具面板作用于鍋具，在鍋具底部形成感應電流，這種磁場和電場的作用，產(chǎn)生電磁感應，在鍋具內(nèi)形成“渦流”。由于鍋具內(nèi)“渦流”的不斷運動，產(chǎn)生了電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象，使得鍋具自身溫度持續(xù)升高，從而達到加熱鍋具內(nèi)物體的目的。

圖1 電磁灶電磁輻射測量布置圖

由此可見，作為感應炊具的電磁灶，本身并不是發(fā)熱源，其工作方式是通過電磁感應，將磁場和電場的變化作用于鍋具，使鍋具成為發(fā)熱源。因此，配套電磁灶使用的鍋具，應為金屬材質(zhì)或合金材質(zhì)等具有高磁導率材質(zhì)的容器，但也正由于鍋具材料具有的導磁性能，導致其無法完全吸收電磁灶產(chǎn)生的全部電磁場，使得一定量的電磁輻射會伴隨電磁灶的正常工作而向空間傳播。

3.1 試驗方法

依據(jù)IEC 62233:2005[1]標準要求，對于每個烹飪區(qū)，沿著四條垂直的線（A、B、C、D）在離器具邊緣30 cm處進行測量。（如圖1所示為電磁灶電磁輻射測量布置圖）在烹飪區(qū)的上方1 m和下方0.5 m處測量。

3.2 技術(shù)要求

依據(jù)IEC 62233:2005[1]標準要求，所有測量點的Wn值不能超過100%。

實際測量值應與50 Hz時磁感應強度的參考值BRL直接比較?？梢杂晒剑?）得到最終加權(quán)結(jié)果：

其中：

Wn——單次測量的加權(quán)結(jié)果；

Brms——磁感應強度的有效值；

BRL——在fc0處磁感應強度的參考值。fc0為電網(wǎng)頻率，如fc0=50 Hz或60 Hz。f為f1～fn之間任意頻率。BRL與f的對應關(guān)系見表1。

3.3 測量方法

采用磁場暴露儀，磁場探頭的傳感器是包含三個互相垂直、測量面積為100 cm2±5 cm2的同心線圈，它們用來提供各向同性的敏感度。參考傳感器的外直徑不超過13 cm。測量方法的原理見圖2。

磁感應強度的測量值是在每一個方向上對100 cm2區(qū)域內(nèi)測量的平均值。磁感應強度的最終值為每個方向上測量值的矢量疊加。

4 測試實例及結(jié)果分析

4.1 測試實例

本次試驗分別選取了底部尺寸相同的三種不同材質(zhì)鍋具，以及底部尺寸不同的三種相同材質(zhì)鍋具，加入鍋具容量一半的水，使用相同電磁灶的最大檔位工作狀態(tài)，在距離電磁灶30 cm、20 cm、10 cm、0 cm處進行測量，測量點位于電磁灶的上方、下方、左方、右方、前方、后方，記錄6個方向中產(chǎn)生的最大數(shù)值。

如圖3所示，所選用鍋具底部有效接觸直徑均為180 mm，左圖為合金材質(zhì)，中圖為不銹鋼材質(zhì)，右圖為搪瓷鋼材質(zhì)，所得測量結(jié)果見表2。

圖2 測量方法的原理圖

圖3 電磁灶電磁輻射測量布置圖一

圖4 電磁灶電磁輻射測量布置圖二

如圖4所示，所選用鍋具材質(zhì)均為搪瓷鋼材質(zhì)，左圖鍋具底部有效接觸直徑120 mm，中圖鍋具底部有效接觸直徑160 mm，右圖鍋具底部有效接觸直徑200 mm，所得測量結(jié)果見表3。

表1 時變電場和磁場中的一般公眾暴露的參考值

表2 電磁灶電磁輻射測量結(jié)果一

表3 電磁灶電磁輻射測量結(jié)果二

4.2 結(jié)果分析

第一組測試在底部尺寸相同的三種不同材質(zhì)鍋具上進行，由測量結(jié)果可以看出，在同等底部尺寸條件下，搪瓷鋼材質(zhì)鍋具的測量值較大，測量結(jié)果更加惡劣。

第二組測試在材質(zhì)相同的三種不同尺寸鍋具上進行，由測量結(jié)果可以看出，底部直徑較大的，所得到的測量值較小，而底部直徑較小的，所得到的測量值較大。底部直徑越小，測量結(jié)果越惡劣。

從兩組數(shù)據(jù)可以看出，使用搪瓷鋼材質(zhì)鍋具進行電磁灶電磁輻射測量，能夠得到更大的測量值，反映出電磁灶產(chǎn)生較大電磁輻射的狀態(tài)。而使用越小尺寸的鍋具，所得的測量值越大，表明了不同尺寸的鍋具，帶來的電磁輻射影響存在一定差異。依據(jù)IEC 62233:2005[1]標準要求，在距離為30 cm處進行測量，結(jié)果均符合要求。但隨著測量距離的減小，在10 cm處的測量結(jié)果則不能滿足限值要求，在0 cm處的測量結(jié)果甚至高出限值2～3倍。

綜上所述，在電磁灶電磁輻射測量過程中，應選擇電磁灶的最大檔位，使用其能夠正常工作的最小尺寸，且選擇搪瓷鋼材質(zhì)鍋具進行試驗，記錄電磁灶各方向上最大的電磁輻射測量值。

5 結(jié)論

早在本世紀初，歐盟就出臺了對電磁場評估的標準，并針對家用電器電磁輻射給出了強制性要求。在我國，相關(guān)標準還處于起步階段，目前沒有相應的國家標準實施。然而在現(xiàn)實生活中，不少家用電器產(chǎn)品，特別是感應炊具類產(chǎn)品，都存在著測量值過高的問題。此次試驗選取的電磁灶，是國內(nèi)消費市場中主流的便攜式電磁灶，占據(jù)著絕大多數(shù)的市場份額。此次測量結(jié)果反映出，使用鍋具的尺寸越小，與電磁灶距離越近，得到的相應測量值越大。人們在日常生活中使用電磁灶時，往往忽視這些客觀因素，從而在無意間遭受到更多的電磁輻射。因此，合理使用鍋具，保持一定的距離，能夠有效降低電磁輻射對人們健康的不利影響。