關(guān)于帶有負(fù)離子發(fā)生器的家電產(chǎn)品的檢測(cè)方法初探

金程程　羅鵬程

摘要：當(dāng)前，有許多使用負(fù)離子發(fā)生器和靜電沉降裝置的家用電器，例如空氣凈化器、冷卻風(fēng)扇和加濕器。負(fù)離子發(fā)生器和靜電沉降裝置的工作原理幾乎相同。在本文中將分析如何使用負(fù)離子發(fā)生器檢測(cè)家用電器，將以空氣凈化器為例進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

關(guān)鍵詞：負(fù)離子發(fā)生器;家電產(chǎn)品;檢測(cè)方法

隨著消費(fèi)者需求的變化，健康和殺菌已成為消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一，健康和技術(shù)如紫外線除螨劑，臭氧清潔劑，果蔬破壁劑，負(fù)離子加濕器等。具有典型含量的小型家用電器已成為消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，離子發(fā)生器正越來(lái)越多地用于家用電器中。通常意義上的負(fù)離子是指帶有負(fù)電荷的陽(yáng)離子，這種離子具有良好的空氣凈化效果，極大地保護(hù)了人們的呼吸系統(tǒng)健康。在醫(yī)學(xué)上稱它們?yōu)榭諝饩S生素。在自然界中，宇宙射線、瀑布效應(yīng)、雷電和閃電等常見的自然現(xiàn)象中都會(huì)有負(fù)離子的自然發(fā)生。但是城市中的負(fù)離子數(shù)量很少，有幾種產(chǎn)生離子的方法。但是，最常用的方法是電暈放電方法。常見的負(fù)離子家用電器包括加濕器和空氣凈化器，市售的負(fù)離子加濕器是基于加濕器的，如果添加了一個(gè)生成負(fù)離子的功能模塊，在正極和負(fù)極之間使用高電壓會(huì)削弱空氣并產(chǎn)生負(fù)極。負(fù)離子傾向于積累，從而導(dǎo)致較大比例的較大離子。如果這些負(fù)離子移動(dòng)不到30cm，它們只會(huì)在通風(fēng)口附近消失。負(fù)離子的濃度很高，因此，如果您使用負(fù)離子加濕器，則可以使用風(fēng)扇來(lái)增加負(fù)氧離子的覆蓋率。因此，必須選擇可以產(chǎn)生小的負(fù)離子的產(chǎn)物。但即使是較小的負(fù)離子可以散布100cm以上，并且細(xì)胞膜的直徑僅為0.4～1nm，因此只有少量的負(fù)離子實(shí)際上可以通過(guò)人體屏障發(fā)揮作用，讓使用者真正感受到負(fù)離子對(duì)健康的正面作用。

以負(fù)離子發(fā)生器為例。經(jīng)過(guò)一系列處理后，該設(shè)備處理輸入的DC或AC電源以獲得純的DC負(fù)高壓，利用直流電將電流直接連通到金屬或碳鋼制作的功能處理芯片上，通過(guò)芯片將電流壓縮產(chǎn)生高電暈，以電暈為推進(jìn)力將電流所化電子放射出來(lái)，但是電子不能長(zhǎng)時(shí)間存在于空氣中，而是立即被空氣中的氧分子捕獲，從而產(chǎn)生負(fù)離子。如果電離器離用戶較遠(yuǎn)，則沒(méi)有實(shí)際效果。根據(jù)其產(chǎn)生原理，在用戶附近時(shí)有高壓的危險(xiǎn)。電離器如何避免在人體中產(chǎn)生高壓，在本文中，我們將從標(biāo)準(zhǔn)開始，然后對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證和分析。

一、常見帶有負(fù)離子發(fā)生器的家電產(chǎn)品的校驗(yàn)方法

作為分析的示例，請(qǐng)使用實(shí)驗(yàn)室中找到的空氣凈化器?？諝鈨艋魇且环N設(shè)備。但是，在負(fù)離子發(fā)生電極附近沒(méi)有保護(hù)裝置和接地的金屬外殼。紅色圓圈內(nèi)有兩個(gè)負(fù)離子發(fā)生器放電電極。但是，如何防止負(fù)離子發(fā)生器的高壓側(cè)危及人身安全呢？應(yīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于空氣凈化器來(lái)說(shuō)，通常有一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)及一個(gè)特殊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)負(fù)離子發(fā)生器的性能做審核，負(fù)離子發(fā)生器必須滿足耐電流沖擊、使用壽命長(zhǎng)、方便使用、危險(xiǎn)事故不易發(fā)生的特點(diǎn)。

（一）防止產(chǎn)生觸電現(xiàn)象

負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)品是Ⅰ類設(shè)備的Ⅰ類和Ⅱ類設(shè)備。當(dāng)陰性發(fā)生器的輸出端子接觸第一接地的金屬外殼或金屬擋板時(shí)，將使用通用的負(fù)離子發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)作為審核。B型測(cè)試探頭接觸母頭發(fā)電機(jī)的輸出端子是被禁止使用的。否則，應(yīng)按Ⅱ型結(jié)構(gòu)對(duì)負(fù)離子發(fā)生器進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于Ⅲ類負(fù)離子發(fā)生器的Ⅱ類設(shè)備，不要使用13號(hào)測(cè)試探針與負(fù)離子發(fā)生器的電流輸出端口相接觸[1]。本文用來(lái)距離的負(fù)離子發(fā)生器應(yīng)用Ⅱ型結(jié)構(gòu)的輸出標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，應(yīng)為其在電極附近沒(méi)有任何保護(hù)措施，只在輸出端子的外部有一個(gè)用于保護(hù)的絕緣殼層，并且絕緣殼之間的間隙很小，因此第13個(gè)測(cè)試探針不會(huì)碰到負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子，因此符合電氣要求。

（二）電氣輸出強(qiáng)度

例如，考慮Ⅰ類設(shè)備。當(dāng)負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子暴露于第一接地的金屬外殼或金屬屏障時(shí)，負(fù)離子發(fā)生器將執(zhí)行基本絕緣強(qiáng)度測(cè)試。對(duì)于Ⅱ類設(shè)備和Ⅱ類負(fù)離子發(fā)生器，應(yīng)測(cè)試負(fù)離子發(fā)生器的增強(qiáng)絕緣的電氣強(qiáng)度。負(fù)離子發(fā)生器電壓應(yīng)視為基本絕緣體或增強(qiáng)絕緣體。本文中用于檢測(cè)的負(fù)離子發(fā)生器類型為特殊類型，與高壓電流相接的部分應(yīng)當(dāng)做好精密的絕緣措施防止觸電。實(shí)驗(yàn)室中的耐壓測(cè)試儀范圍不能滿足要求。該產(chǎn)品尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試，樣品無(wú)法承受這種高壓沖擊，結(jié)果無(wú)法預(yù)測(cè)。除標(biāo)準(zhǔn)要求外，高壓發(fā)電機(jī)的電氣強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也有特殊要求。高于額定頻率的正弦電壓被施加到變壓器的初級(jí)端子，并且在變壓器的次級(jí)繞組中產(chǎn)生兩倍的工作電壓。在低于額定頻率兩倍的測(cè)試頻率下，測(cè)試時(shí)間為60秒，而在更高測(cè)試頻率下，測(cè)試時(shí)間至少為15秒，這應(yīng)無(wú)故障。負(fù)離子發(fā)生器輸出端子的實(shí)際工作電壓為-9.4kV。在測(cè)試期間，將正弦波電壓施加到負(fù)離子發(fā)生器的輸入端，以在負(fù)離子發(fā)生器的輸出端產(chǎn)生18.8kV的工作電壓，但是負(fù)離子發(fā)生器沒(méi)有問(wèn)題。

（三）電氣輸出間隔

在電氣輸出間隔實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)按照負(fù)離子發(fā)生器的具體參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。另外，為了區(qū)分兩種不同的離子對(duì)電流的要求，還需要對(duì)兩種離子進(jìn)行測(cè)試，以確定不同離子的相關(guān)參數(shù)，幫助開發(fā)人員進(jìn)行更詳盡的設(shè)計(jì)。對(duì)于gb4706.1標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，如果工作電壓大于額定電壓，則施加到標(biāo)準(zhǔn)表16中間隙的額定電壓為額定脈沖電壓加電壓之間的差。當(dāng)然，最大工作功率和最大整流電壓之間存在著便于計(jì)算比較的比例。而對(duì)于IEC603351標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，該負(fù)離子發(fā)生器在直流條件下的輸出電壓小于30kHz，因此間隙限制必須以標(biāo)準(zhǔn)表16或標(biāo)準(zhǔn)iec606641表F中較大者為準(zhǔn)。對(duì)于IEC603351標(biāo)準(zhǔn)，僅限于標(biāo)準(zhǔn)表16或標(biāo)準(zhǔn)IEC606641表F.Ta越高，負(fù)離子發(fā)生器滿足要求的次數(shù)越少，無(wú)論表16t中指定的值如何IEC603351標(biāo)準(zhǔn)的大小或大或小，負(fù)離子發(fā)生器都應(yīng)符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

（四）爬電能力

爬電距離必須符合gb4706.1表17的要求，其極限值必須根據(jù)工作電壓確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表17，負(fù)離子發(fā)生器的工作電壓為220V。對(duì)于本文舉例的負(fù)離子發(fā)生器來(lái)說(shuō)，負(fù)離子發(fā)生器不能標(biāo)準(zhǔn)中的滿足要求。應(yīng)用負(fù)離子發(fā)生器凈化空氣的48種家用電器技術(shù)，均滿足抗沖擊性和特殊標(biāo)準(zhǔn)電強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)法對(duì)爬電距離及電氣輸出間隔作出有效的測(cè)試，整體設(shè)計(jì)難以符合具體的應(yīng)用需求[3]。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)試方式予以應(yīng)用能夠表明，在具體的應(yīng)用當(dāng)中。無(wú)法對(duì)其具體的標(biāo)準(zhǔn)予綜合性的滿足，由此在對(duì)負(fù)離子發(fā)生器予以設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要在負(fù)離子發(fā)生器所擁有的輸出端子之上，對(duì)保護(hù)性的阻抗力充分的增加，以此對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需求予以有效的滿足。

二、負(fù)離子發(fā)生器的合格標(biāo)準(zhǔn)

首先，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1的8.1.4，必須確定負(fù)離子發(fā)生器的輸出滿足保護(hù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)第22章中所寫的要求，而不是滿足充電部分的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)相應(yīng)章節(jié)中的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)中試用電流通過(guò)保護(hù)阻抗后再將其連接到電源上，電容不應(yīng)當(dāng)超過(guò)0.1uF。如果電容過(guò)大或者電壓過(guò)大，保護(hù)阻抗難以承受過(guò)大的電流，將出現(xiàn)用電危險(xiǎn)事故，則放電不應(yīng)超過(guò)45uC。如果峰值電壓超過(guò)15kV，則不得超過(guò)放電功率。在350mJ時(shí)，負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子被視為未充電。

（一）電流測(cè)量

標(biāo)準(zhǔn)8.1.4顯示了將GB/T12113一起使用時(shí)的注意事項(xiàng)。標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是用于在工作溫度下測(cè)量泄漏電流的人機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖。電流方法與在工作溫度下測(cè)量泄漏電流的方法一致，并且可以使用泄漏電流計(jì)進(jìn)行測(cè)試。

（二）放電量測(cè)量

在負(fù)離子發(fā)生器的CD側(cè)實(shí)際測(cè)量的電壓為9.4kW。因?yàn)樗?50V以上且15kV以下，所以必須測(cè)量輸出端子的放電容量，而不是放電的容量或能量。根據(jù)輸入電壓/時(shí)間曲線上記錄的總面積，使用標(biāo)稱值為2000Q的非電感電阻器進(jìn)行電測(cè)量，增加面積時(shí)不考慮電壓極性。為了對(duì)放電容量做一個(gè)測(cè)試，必須在關(guān)閉電源后立即測(cè)量2000Q無(wú)感電阻器的端電壓，移除S1并立即閉合S2，然后將2000f2電阻器連接到電路。通過(guò)在電壓/時(shí)間曲線上記錄電阻兩端的總面積來(lái)計(jì)算放電容量?？梢允褂镁哂屑晒δ艿氖静ㄆ髦苯訙y(cè)量。因此，可以直接計(jì)算出示波器曲線中包含的面積，然后將其除以2000，以獲得負(fù)離子發(fā)生器的放電容量。

（三）對(duì)電路阻抗的要求

電路阻抗在構(gòu)建過(guò)程中，主要是指在對(duì)二型結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接以及相應(yīng)的充電部分，以及具體的導(dǎo)電部分進(jìn)行綜合性的研究過(guò)程中所存在的阻抗，在其具體的應(yīng)用過(guò)程中以及相應(yīng)的設(shè)備出現(xiàn)各類故障之時(shí)，能夠使相應(yīng)的電流始終處于具體的安全范圍之內(nèi)。該標(biāo)準(zhǔn)在構(gòu)建過(guò)程中擁有22.27以及2242的具體安全規(guī)定。保護(hù)阻抗所具有的連接部分在構(gòu)建過(guò)程中，需要對(duì)雙重絕緣以及具體的強(qiáng)化絕緣要求予以滿足，并且相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)在構(gòu)建的過(guò)程中。能夠?qū)ο鄳?yīng)準(zhǔn)則中13章、16章中，對(duì)于電壓測(cè)試在應(yīng)用過(guò)程中雙重絕緣測(cè)試以及相應(yīng)的補(bǔ)充絕緣測(cè)試予以充分的使用，以此對(duì)其是否有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)予以符合進(jìn)行綜合性的探究。而保護(hù)阻抗在構(gòu)建的過(guò)程中，會(huì)構(gòu)建在負(fù)離子發(fā)生器所用的電源輸出端以及相應(yīng)的高壓輸出端的范圍之內(nèi)，由此，在設(shè)計(jì)負(fù)離子發(fā)生器的電路阻抗的抗性時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)碾妷杭半娏?，通常使用時(shí)長(zhǎng)為一分鐘的三千瓦電流持續(xù)通過(guò)以測(cè)試電路阻抗的性質(zhì)[4]。

保護(hù)阻抗在構(gòu)建過(guò)程中需要以兩個(gè)具有高度獨(dú)立性的部分予以充分的組成，相應(yīng)的阻抗，在構(gòu)建的過(guò)程中需要擁有高度的穩(wěn)定性，并且在設(shè)備的使用過(guò)程中對(duì)于其綜合使用壽命不會(huì)產(chǎn)生一定程度的現(xiàn)實(shí)變化。如若保護(hù)阻抗所具有的任何部分處于斷開或短路的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，則需要在其第4節(jié)所存的電容機(jī)電容放電過(guò)程中進(jìn)行綜合性的測(cè)試，通過(guò)目測(cè)檢查等諸多模式，使其能夠?qū)η皟蓚€(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行綜合性的滿足，而保護(hù)阻抗在具體的輸出端，需要對(duì)其電阻的組成與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效的探究，而對(duì)于最后一個(gè)電阻而言，需要對(duì)其進(jìn)行一次性的動(dòng)態(tài)分析，并且需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中8.1.4部分的要求進(jìn)行電流及放電的綜合性測(cè)量。對(duì)于負(fù)離子發(fā)生器來(lái)說(shuō)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試，所有這些都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格的要求才會(huì)帶來(lái)安全的產(chǎn)品。

三、總結(jié)

本文以空氣凈化器的負(fù)離子發(fā)生器為例，詳細(xì)的介紹了負(fù)離子發(fā)生器的測(cè)試方法以及合格標(biāo)準(zhǔn)，以此為參考幫助科研人員在新型負(fù)離子發(fā)生器中的設(shè)計(jì)。細(xì)節(jié)處的參數(shù)需要更加的注意，防止負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生漏電等不良事故，維護(hù)購(gòu)買者使用者的良好使用體驗(yàn)，促進(jìn)新型科技方面的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：金程程（1992—），女，漢族，浙江杭州人，本科，助理工程師，研究方向：家電檢測(cè);羅鵬程（1995—），男，浙江慈溪人，本科，助理工程師，研究方向：家電檢測(cè)。