關(guān)于干衣機(jī)陶瓷PTC發(fā)熱體功率檢測(cè)技術(shù)的研究

馬 雄 白 偉 嚴(yán) 磊 魏 凱 宗文超

（格力大松（宿遷）生活電器有限公司 宿遷 223800）

引言

隨著國(guó)內(nèi)外消費(fèi)升級(jí)浪潮的不斷推進(jìn)，消費(fèi)者對(duì)干衣機(jī)的需求日漸增強(qiáng)，尤其每年南方“回南天”期間干衣機(jī)出貨量巨大。潮濕環(huán)境下衣物烘干已成為全民最基礎(chǔ)的消費(fèi)需求，由此干衣機(jī)市場(chǎng)規(guī)模連年增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。衣柜式干衣機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于收納，在過(guò)去幾年線上市場(chǎng)規(guī)模取得了高速擴(kuò)張。為保障性能的穩(wěn)定性，目前衣柜式干衣機(jī)整機(jī)功率測(cè)試方法比較復(fù)雜：先手工安裝衣柜，先進(jìn)行加熱預(yù)熱，待功率穩(wěn)定后進(jìn)行功率測(cè)試，測(cè)試完成后再拆下衣柜，整個(gè)功率測(cè)試過(guò)程繁瑣且效率低下，無(wú)法滿足產(chǎn)線的高效率的生產(chǎn)需求，無(wú)法快速滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)銷售需求。因此亟需開發(fā)一種可以快速測(cè)試衣柜式干衣機(jī)整機(jī)工作功率的檢測(cè)方法，達(dá)到滿足在線快速檢測(cè)整機(jī)功率的效果。

1 本研究的重點(diǎn)思路

1）利用動(dòng)態(tài)電源循環(huán)線體，對(duì)干衣機(jī)進(jìn)行預(yù)加熱，整機(jī)流入性能房后其功率值可穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。可快速接上功率測(cè)試設(shè)備進(jìn)行功率值及其他性能指標(biāo)測(cè)試檢驗(yàn)。解決干衣機(jī)無(wú)法在流水線體預(yù)熱問(wèn)題，如圖1所示。

2）通過(guò)陶瓷PTC(電阻與溫度的關(guān)系）特性及功率[1]計(jì)算公式：P= U2/R，基于測(cè)試空間環(huán)境溫度變化后PTC電阻隨溫度的上升與下降，影響整機(jī)功率值的下降及上升，通過(guò)探索和研究一種快速測(cè)試陶瓷PTC功率的方法。

2 PTC （R-T）特性闡述說(shuō)明

PTC陶瓷體的電阻與其自身溫度有關(guān)。當(dāng)溫度低于Tmin時(shí),電阻隨溫度的上升與下降,呈現(xiàn)負(fù)的溫度系數(shù)。如R-T[2]曲線中的A段，若溫度在Tmin與Tmax之間，陶瓷體的電阻隨溫度上升而急劇增大，呈現(xiàn)正的溫度系數(shù)，如曲線中的B段，具有應(yīng)用價(jià)值的也就是這一段。當(dāng)溫度高于T max后，陶瓷體的電阻又隨溫度上升而下降。在常溫下PTC是低電阻，在加上電壓后，電流較大，溫度上升。但當(dāng)PTC陶瓷體充分發(fā)熱后，電阻增大，電流減小，發(fā)熱功率P= U2/R比散熱功率小，故溫度下降；溫度下降后又導(dǎo)致電阻減小，電流增大，加大發(fā)熱功率，溫度反而上升，這樣的負(fù)反饋將使發(fā)熱體的溫度維持恒定。

3 過(guò)程分析及方法介紹

衣柜式干衣機(jī)整機(jī)功率值主要受到內(nèi)部無(wú)刷直流風(fēng)扇轉(zhuǎn)速（風(fēng)量）及測(cè)試空間環(huán)境溫度兩大因素影響；

3.1 過(guò)程能力進(jìn)行分析

首先通過(guò)對(duì)無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速值一致性分析，判定對(duì)整機(jī)功率值影響程度。隨機(jī)取30件無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速值數(shù)據(jù)采樣分析，再通過(guò)Minitab軟件對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速一致性過(guò)程能力進(jìn)行分析（圖2）。

圖2 無(wú)刷直流風(fēng)扇轉(zhuǎn)速值一致性過(guò)程能力分析

1）能力直方圖

直方圖的左右兩側(cè)的參考線分別為L(zhǎng)SL和USL，無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的所有測(cè)試值均在規(guī)定界限之內(nèi)，直方圖及兩條的重疊整體正態(tài)曲線和組內(nèi)正態(tài)曲線可見，表面風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速近似服從正態(tài)分別，能夠滿足分析的要求。直方圖中央綠色的參考線為目標(biāo)值，貼合與正態(tài)曲線的波峰。

2）過(guò)程數(shù)據(jù)

無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的樣本均值為：3 350 rtm與目標(biāo)值3 350 rtm一致。

3）指數(shù)分析

整體能力指數(shù)（Pp）和潛在（組內(nèi)）能力指數(shù)（Cp）約為1.7，均大于基準(zhǔn)值1.33，表明過(guò)程能力充足。Ppk和Cpk約為：1.7左右，表明分別沒(méi)有分離；Cpm=1.63＞1.33，表明數(shù)據(jù)與目標(biāo)值非常接近；

4）性能指標(biāo)

預(yù)期整體合計(jì)PPM為0.28，即無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的預(yù)期不合格率為：0.28×10＾6，表明每百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品中大約1個(gè)轉(zhuǎn)速不符合要求。

5）綜上數(shù)據(jù)分析

說(shuō)明此款風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一致性好,生產(chǎn)過(guò)程管控能力富余，轉(zhuǎn)速對(duì)整機(jī)功率值的影響甚微，可忽略此因素影響，見表1。

表1 過(guò)程能力判斷參考標(biāo)準(zhǔn)

3.2 測(cè)試方法

1）根據(jù)陶瓷PTC（電阻與溫度的關(guān)系）自身特性，測(cè)試性能房環(huán)境溫度控制在23±2 ℃，整機(jī)加熱工作時(shí)間80 s的時(shí)長(zhǎng)后功率輸出值處于一個(gè)穩(wěn)定范圍上下波動(dòng)，此在條件環(huán)境下驗(yàn)證判斷測(cè)試空間環(huán)境溫度對(duì)整機(jī)功率值的影響（圖3）。

圖3 相同測(cè)試環(huán)境下同一臺(tái)整機(jī)安裝衣柜與不安裝衣柜功率測(cè)試值

2）取一臺(tái)干衣機(jī)套上衣罩拉上衣罩拉鏈前記錄當(dāng)前溫度測(cè)試儀顯示的空間溫度：24.5 ℃，拉上衣罩拉鏈后開啟整機(jī)加熱工作運(yùn)行80 s后，拉開衣罩再次記錄衣罩內(nèi)環(huán)境溫度為：29.2 ℃，此次功率測(cè)試值顯示整機(jī)功率為：967 W。

3）取同一臺(tái)干衣機(jī)待完全冷卻后，測(cè)試性能房環(huán)境溫度為：24.5 ℃，不安裝衣柜直接開機(jī)運(yùn)行80 s后，性能房空間溫度24.7 ℃，整機(jī)功率值為：1 013 W；

通過(guò)如上驗(yàn)證測(cè)試空間環(huán)境溫度變化對(duì)整機(jī)功率值的影響，環(huán)境溫度相差5 ℃帶衣罩與不帶衣罩整機(jī)功率值相差近45 W。環(huán)境溫度變化1 ℃功率值有近10 W左右差異。

4 方案驗(yàn)證

為更進(jìn)一步驗(yàn)證確認(rèn)安裝與不安裝衣罩整機(jī)測(cè)試功率的關(guān)系，對(duì)200臺(tái)整機(jī)進(jìn)行安裝衣罩和不安裝衣罩進(jìn)行整機(jī)功率值測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)Minitab質(zhì)量分析工具進(jìn)行直方圖數(shù)據(jù)分析（圖4）。

圖4 整機(jī)功率測(cè)試兩種狀態(tài)直方圖

4.1 驗(yàn)證過(guò)程

安裝衣罩測(cè)試功率與未安裝衣罩測(cè)試功率值的標(biāo)準(zhǔn)差約7.16，兩者均值差約36，同步采用散點(diǎn)圖對(duì)兩者功率測(cè)試值關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析（圖5）。

圖5 安裝與不安裝衣柜功率

4.2 結(jié)果

1）通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，可以得出前后兩者存在正相關(guān)特性。因此，可以得出利用測(cè)試空間環(huán)境溫度變化后整機(jī)功率值的差異性[3]，可以通過(guò)不安裝衣罩的測(cè)試并通過(guò)功率值補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢钥焖龠M(jìn)行整機(jī)功率值測(cè)試，結(jié)果可靠。

2）依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析情況，可以制定不帶衣柜干衣機(jī)整機(jī)功率測(cè)試條件和標(biāo)準(zhǔn)，具體對(duì)比如表2。

表2 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)功率

5 總結(jié)

通過(guò)在流水線線體與性能檢驗(yàn)房上部空間，增加10 m左右的可循環(huán)滾動(dòng)的供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)循環(huán)滾動(dòng)速度可根據(jù)生產(chǎn)線體線速進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)此款產(chǎn)品的預(yù)加熱后整機(jī)功率穩(wěn)定時(shí)間為需70 s左右，依據(jù)此時(shí)間再調(diào)整線速與供電系統(tǒng)滾動(dòng)速度，保證線體裝配好的裝機(jī)插入到電源后流入到性能房時(shí)間在70 s，性能房檢驗(yàn)員可快速拔掉已預(yù)熱完成的產(chǎn)品插入到檢驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行功率值及相關(guān)性能指標(biāo)測(cè)試此檢驗(yàn)過(guò)程僅需要12 s時(shí)間有效解決需要在檢驗(yàn)房安裝衣柜先預(yù)熱再功率性能測(cè)試的繁瑣方式，大大提升的產(chǎn)品測(cè)試效率及可靠性（圖6）。

圖6 利用供電循環(huán)系統(tǒng)解決單機(jī)預(yù)熱等待時(shí)間