負(fù)載對(duì)插座溫升影響的比對(duì)分析

趙攀攀 吳 偉 沈子韜

（浙江方圓檢測(cè)集團(tuán)股份有限公司 杭州 310018）

引言

隨著越來越多的智能家電進(jìn)入家庭，電器的使用已經(jīng)對(duì)人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。人們從最初滿足生活需要，到現(xiàn)在追求品質(zhì)，許多電氣附件產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)到材料、設(shè)計(jì)均有了巨大的改變，唯一不變的就是電氣安全。

檢測(cè)行業(yè)作為市場(chǎng)產(chǎn)品的監(jiān)督者，對(duì)電氣安全的檢查更是重中之重。插座作為生活、生產(chǎn)中常見的電器附件，插座產(chǎn)品的安全關(guān)系著所有使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)于插座產(chǎn)品的檢測(cè)需要更加嚴(yán)格的要求。溫升參數(shù)作為插座產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)最主要的指標(biāo)之一，數(shù)值的大小直接與樣品是否安全掛鉤。

在實(shí)際使用的情況下，插座上均會(huì)接有一定的電器作為負(fù)載，在220 V的條件下運(yùn)行；而在檢測(cè)過程，依據(jù)GB/T 2099.1中第19章溫升的標(biāo)準(zhǔn)，插座的溫升試驗(yàn)僅對(duì)試驗(yàn)電流有明確的規(guī)定，試驗(yàn)中也基本以無負(fù)載的情況下進(jìn)行溫升的測(cè)量。此外，近幾年業(yè)內(nèi)對(duì)于負(fù)載電壓的是否會(huì)對(duì)插座溫升造成一定的影響始終存在爭(zhēng)議[1]，沒有較為系統(tǒng)的結(jié)論。

為此,本文通過三臺(tái)不同的溫升臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，比對(duì)無負(fù)載與有負(fù)載對(duì)同一插座溫升的影響，進(jìn)一步分析不同電壓是否會(huì)對(duì)插座溫升產(chǎn)生影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

本文試驗(yàn)樣品采用德力西E086ZS 2103170型號(hào)的家用單相兩極帶接地暗裝式插座（如圖1所示），額定電流為10 A，額定電壓為250 V～。樣品螺紋直徑為3.8 mm，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，扭力螺絲刀扭矩應(yīng)設(shè)定為0.8 N·m。

圖1 試驗(yàn)所使用的樣品

試驗(yàn)所使用的溫升臺(tái)編號(hào)分別為3060DA06、12181DA17、12163CA17。每次使用的測(cè)試導(dǎo)線均為1 100 mm，接溫升臺(tái)端剝線30 mm，接端子端剝線10 mm；每次試驗(yàn)所使用的標(biāo)準(zhǔn)松木盒均相同，松木盒內(nèi)留有90 mm長(zhǎng)的導(dǎo)線；測(cè)試時(shí)間均為1 h，同時(shí)為消除氧化層對(duì)試驗(yàn)溫升的影響，各處接線點(diǎn)均利用400目砂紙進(jìn)行了15次的打磨，以確保溫升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。具體試驗(yàn)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)準(zhǔn)備的各項(xiàng)數(shù)值

表2 試驗(yàn)初始環(huán)境溫度T0（℃）

1.2 試驗(yàn)主要內(nèi)容

本文以研究分析有無負(fù)載是否會(huì)在檢測(cè)過程中對(duì)同一插座溫升造成影響為主要目的，主要研究，在其余條件相同的情況下下，給同一型號(hào)的插座樣品接上負(fù)載是否會(huì)導(dǎo)致溫升數(shù)據(jù)有所不同。

本試驗(yàn)主要分為兩部分：

1）在試驗(yàn)電流及試驗(yàn)電壓相同的條件下進(jìn)行不同溫升臺(tái)間比對(duì)。通過對(duì)比3060DA06及12181DA17插座開關(guān)溫升測(cè)試臺(tái)，測(cè)試同一組樣品L-N極之間的溫升，判斷溫升臺(tái)是否會(huì)對(duì)試驗(yàn)造成一定的影響，為進(jìn)一步消除試驗(yàn)后熱電偶顯示數(shù)據(jù)的誤差做準(zhǔn)備。

試驗(yàn)要求樣品在一定時(shí)間內(nèi)的空間變化穩(wěn)定性要好，確保各溫升臺(tái)測(cè)試結(jié)果的差異中盡可能不包含樣品對(duì)試驗(yàn)的影響。除溫升臺(tái)之外，導(dǎo)線、試驗(yàn)電流、測(cè)試時(shí)間等應(yīng)盡可能保持一致，確保試驗(yàn)在相同或誤差允許范圍內(nèi)的環(huán)境下進(jìn)行。

2）在試驗(yàn)電流及試驗(yàn)設(shè)備相同的條件下，不同電壓間比對(duì)。通過對(duì)比12163CA17溫升臺(tái)所做的實(shí)載溫升及3060DA06與12181DA17溫升臺(tái)所做的無負(fù)載溫升，測(cè)試不同有負(fù)載和無負(fù)載的不同情況下，同一組樣品間L-N極的溫升，以進(jìn)一步得出試驗(yàn)所需要的溫度比對(duì)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)要求樣品穩(wěn)定性較好。除電壓外，導(dǎo)線、試驗(yàn)電流、測(cè)試時(shí)間等應(yīng)盡可能保持一致，確保試驗(yàn)在相同或誤差允許范圍內(nèi)的環(huán)境下進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果修正

在完成試驗(yàn)后，由于試驗(yàn)初始環(huán)境溫度T0存在著一定的偏差，需要對(duì)溫升后的溫度進(jìn)行一定的修正。本試驗(yàn)中，以三臺(tái)溫升設(shè)備初始環(huán)境溫度最低者為基準(zhǔn)，對(duì)溫升試驗(yàn)穩(wěn)定后熱電偶所顯示的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，再利用修正后的值進(jìn)行進(jìn)一步的比對(duì)判斷。具體修正公式如下：

式中：

T0—試驗(yàn)的初始環(huán)境溫度；

T01—溫度較高值；

T02—溫度基準(zhǔn)溫度；

T—熱電偶所顯示的溫升后穩(wěn)定溫度；

T1—經(jīng)過修正后的溫升后溫度，即需要進(jìn)行比對(duì)分析的溫度數(shù)據(jù)。

1.4 認(rèn)定無影響的條件

本文主要對(duì)有無負(fù)載是否會(huì)在檢測(cè)過程中對(duì)同一插座溫升造成影響進(jìn)行分析。首先需要明確如何認(rèn)定為無影響。通過文獻(xiàn)資料了解到，徐倩，金偉斌[2]在對(duì)插座溫升不確定度的分析中，溫升測(cè)試系統(tǒng)的不確定度為1.28 K，即單點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)應(yīng)表示為：

式中：

t(測(cè))—試驗(yàn)的得出的溫升數(shù)據(jù)；

t—包含系統(tǒng)不確定度后的溫升數(shù)據(jù)。

由此，參考徐倩等人文章內(nèi)容，本次試驗(yàn)中首先對(duì)所使用的溫升臺(tái)進(jìn)行不確定度計(jì)算。通過對(duì)同一組樣品的測(cè)試分析，三臺(tái)溫升檢測(cè)設(shè)備的不確定度分別為1.44 K、1.35 K、1.10 k。

由此，為進(jìn)一步檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果，本文以單一極三組數(shù)據(jù)的平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，若各溫升臺(tái)的溫升數(shù)據(jù)均在各自的不確定度范圍內(nèi)，則認(rèn)定插座溫升試驗(yàn)操作正確，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在此條件下，以修正后的所有數(shù)據(jù)平均值為基礎(chǔ)，若修正后的溫度數(shù)據(jù)與平均值的差值在±1 ℃內(nèi)，則判斷溫度數(shù)值無明顯影響。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

2.1 試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)

試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 2099.1-2008中有關(guān)暗裝插座溫升試驗(yàn)的規(guī)定進(jìn)行安裝，按要求將熱電偶的測(cè)量端固定在插座L、N兩個(gè)端子測(cè)量點(diǎn)上，另懸空一根單獨(dú)的熱電偶用于采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。本試驗(yàn)中每一組試驗(yàn)均采用三只完全相同且全新拆封的樣品，編號(hào)為1、2、3 8、9，分別記錄每一只樣品L極與N極的實(shí)際溫升后溫度數(shù)據(jù)。

1）試驗(yàn)初始溫度

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在持懷疑的態(tài)度下進(jìn)行試驗(yàn)，由此確定試驗(yàn)的初始溫度均需在25.00 ℃以下，試驗(yàn)中實(shí)際的環(huán)境溫度符合溫升試驗(yàn)的要求。同時(shí)，由于試驗(yàn)的初始環(huán)境溫度T0存在偏差，試驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)需要以最低環(huán)境溫度24.56 ℃為基準(zhǔn)，進(jìn)行進(jìn)一步的修正。

2）試驗(yàn)實(shí)際測(cè)量溫度

表3的數(shù)據(jù)為，在無負(fù)載狀態(tài)下，通過兩臺(tái)不同的溫升設(shè)備進(jìn)行溫升試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中3060DA06為恒壓源，12181DA17為恒流源。試驗(yàn)過程中試驗(yàn)電流基本穩(wěn)定在10 A，存在細(xì)微的波動(dòng)，對(duì)整體的試驗(yàn)結(jié)果并無明顯影響，因此在本試驗(yàn)中忽略不計(jì)。

表3 溫升后實(shí)測(cè)溫度T（℃）（無負(fù)載）

表4數(shù)據(jù)為，在接通負(fù)載的狀態(tài)下，通過12163CA17溫升臺(tái)測(cè)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過調(diào)節(jié)負(fù)載使樣品處于250 V交流電、10 A電流的情況下進(jìn)行測(cè)試，負(fù)載運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱量已通過試驗(yàn)室空調(diào)進(jìn)行調(diào)整，因此可忽略不計(jì)。

表4 溫升后實(shí)測(cè)溫度T（℃）（有負(fù)載）

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正

由于測(cè)試的環(huán)境溫度存在差異，因此以3060DA06溫升臺(tái)的最低環(huán)境溫度24.56 ℃為基準(zhǔn)，對(duì)其余兩處進(jìn)行修正。具體修正結(jié)果如表5所示。

表5 溫升后修正溫度T1（℃）

表5數(shù)據(jù)顯示，修正后的溫度數(shù)據(jù)穩(wěn)定在36.06～37.66 ℃之間，平均值為37.03 ℃，并未出現(xiàn)負(fù)載對(duì)溫度數(shù)據(jù)有較大影響的情況。

3 結(jié)果分析與討論

1）從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來看，3060DA06與12181DA17兩臺(tái)溫升設(shè)備雖差別不大，但在試驗(yàn)過程中，由于3060DA06溫升臺(tái)為恒壓源，在實(shí)際測(cè)試過程中觀察到電流在9.88 ～10.23 A之間存在波動(dòng)，輸出電流的穩(wěn)定性有所不足；但溫升測(cè)試的結(jié)果數(shù)據(jù)在該設(shè)備的不確定度范圍內(nèi)，可以認(rèn)定實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2）試驗(yàn)中通過對(duì)照試驗(yàn)的方法，首先利用兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比對(duì)消除恒流源與恒壓源的區(qū)別對(duì)溫升造成的影響，同時(shí)獲取無負(fù)載溫升的數(shù)據(jù)。再利用三臺(tái)不同的溫升設(shè)備比對(duì)分析負(fù)載對(duì)于溫升的影響，從圖2可知，在樣品穩(wěn)定性較好的情況下，所有溫升試驗(yàn)后的穩(wěn)定溫度均分布在37±1 ℃的范圍內(nèi)，有無負(fù)載對(duì)于溫升試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的影響并不明顯。

圖2 修正后溫度數(shù)據(jù)分布圖

3）樣品L極溫度平均值為37.05 ℃，最大值為37.66 ℃，最小值為36.06 ℃，最大最小差值為1.60 ℃；N極溫度平均值為37.01 ℃，最大值為37.56 ℃，最小值為36.26 ℃，最大最小差值為1.30 ℃。若以各自平均值為基礎(chǔ)，所有的數(shù)值均在不確定度的范圍內(nèi)，可以認(rèn)定實(shí)驗(yàn)數(shù)值準(zhǔn)確可靠。在此基礎(chǔ)上確定有無負(fù)載對(duì)溫升試驗(yàn)無明顯影響。