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浅谈如何确保家用电器电气安全使用问题
    

  摘要:本文拟从如何规范地进行家用电器电气安全质量检测的角度分析,并结合笔者多年从事电气质量检测的实际经验,谈谈如何确保家用电器电气安全使用问题。因此,采用先进的测试技术,实现电气安全综合测试系统的任务迫在眉睫。
  
  关键词:电器安全;测试系统设计;测试试验
  
  1关于家用电器测试分析
  目前,世界各主要国家和地区家用电器安全标准均以IEC60335系列标准为基础。我国标准GB4706.1亦等同采用IEC60335-1。所以本文着重对IEC60335-1规定的各项电气安全性能指标测试标准进行了分析。
  1.1泄漏电流测试
  泄漏电流是指在没有故障且不另行施加电压的情况下,电器中相互绝缘的金属零件之间,或带电零件与接地零件之间,通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流,也包括当人体触及电器设备时,由设备经人体到达大地的电流或由设备经人体又回到设备的电流。泄漏电流包括两部分,一部分是通过绝缘电阻的传导电流I1;另一部分是通过分布电容的位移电流I2。后者容抗为Xc=1/2πfc与电源频率成反比,分布电容电流随频率升高而增加,所以泄漏电流随电源频率升高而增加。
  1.2耐压测试标准分析
  把一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上,并持续一段规定的时间,如果其间的绝缘性足够好,加在上面的电压就只会产生很小的漏电流。对一般被测设备,耐压测试是测量火线与机壳之间的漏电流值,基本规定是:以两倍于被测物的工作电压再加1000V作为测试的标准电压,部分产品的测试电压可能高于这一规定值。
  按照IEC60335的规定,测试电压必须在5s内逐渐地上升到所要求的试验电压值(例如5kV等),保证试验电压值稳定加在被测绝缘体上不少于5s,此时所测回路的漏电流值与标准规定的泄漏电流且该电流等于器具额定电流1.5倍或25A(两者中取较大者),让该电流轮流在接地端子或接地触点与每个易触及金属部件之间通过。在器具的接地端子或器具输入插口的接地触点与易触及金属部件之间测量电压降。由电流和该电压降计算出电阻,该电阻不应超过0.1Ω。
  2电气安全测试系统设计
  电气安全测试系统由PC机、DSP以及测试回路构成,通过串口通信,实现了自动综合测试,人机界面友好,下面分别介绍组成总系统的三个分系统。
  2.1泄漏电流测试系统设计
  泄漏电流测试系统原理图如图1所示,由隔离变压器将220V交流电放大一定的倍数后供给测试回路,开关K1、K2、K3由DSP给出的控制信号进行控制。K1用于控制相位转换开关,K2用于表面对地测试切换,K3用于表面间测试切换。实现了相线对表面、火线对表面、表面间以及表面对地泄漏电流的测试。
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  图1泄漏电流测试系统原理图
  由于被测设备泄漏电流的频率并不知道,所以在测试泄漏电流之前,将被测信号通过过零比较器转变为方波送入DSP计数器的Cap端,计算出泄漏电流的频率值,由此去决定AD采样频率,通过AD采样,计算出泄漏电流的大小。DSP的AD采样频率最高可达32.5MHz,满足采集0~1MHz交流信号的要求,同时将数据通过串口发送给上位机,实时显示波形,使用户对泄漏电流各种参数有更全面的认识。
  2.2耐压测试系统设计
  测试系统有三大模块:程控电源模块、信号采集调理模块和计算机控制系统。测试系统框图见图2。程控电源模块由输出为0~140V的程控电源和高压变压器构成,在DSP控制下程控电源输出电压经变压器升压可以得到设定的输出电压值;信号采集调理模块包括传感器、信号调理电路,测试回路漏电流通过传感器进入信号采集和调理电路,在信号采集和调理电路中对漏电流信号进行I/V转换变成满足A/D输入范围的电压信号;DSP和计算机构成PC计算机控制系统,控制测试过程电压升降、A/D转换、数据的处理和分析。
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  图2耐压测试系统框图
  耐压测试需要监测的参数是:变压器输出高电压的值和测试回路的漏电流值。测试系统中所使用的升压变压器二次绕组有0~5000V和0~5V两路电压输出,当变压器二次绕组高压输出从0~5000V变化时,变压器二次绕组低压输出从0~5V之间变化,两路输出之间具有良好的线性关系。
  测试开始在设定的升压时间间隔内,变压器二次绕组低压侧输出的电压经隔离变压器和信号调理电路后进入DSP2812中的12位ADC进行高速A/D转换,转换后的数字量传送给计算机并与计算机设定值相比较,直到输出电压符合设定电压值,我们就认为实际输出测试电压满足了我们设定值的要求。
  耐压测试系统漏电流的测试范围是0~20mA,测试开始时,被测设备漏电流通过电流互感器,然后经I/V转换电路将采样电流转换成电压在DSP内进行相应的A/D转换和计算,最终得到被测设备在设定电压条件下的泄漏电流值,通过和安全标准规定的泄漏电流值相比较,就可以检验设备耐压测试是否合格。
  2.3接地电阻测试系统设计
  接地电阻测试系统有三大模块:程控电源模块、信号采集调理模块和计算机控制系统。测试系统框图见图3。程控电源模块由输出为0~140V的程控电源和升流器构成,在DSP控制下程控电源输出电压经升流器升流可以得到设定的输出电流值;信号采集调理模块包括传感器、信号调理电路,测试回路电压通过传感器进入调理电路,在调理电路中变成满足A/D输入范围的电压信号;DSP2812和计算机构成PC计算机控制系统,控制测试过程电流升降、A/D转换、数据的处理和分析。
  接地电阻测试需要监测的参数是:升流器输出大电流的值和测试回路的电压值。测试开始在设定的升流时间间隔内,升流变压器输出电流值通过穿孔式互感器和信号调理电路后进入DSP,DSP中的12位ADC
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  图3接地电阻测试系统框图
  进行高速A/D转换,A/D转换后的数字量传送给计算机并与计算机设定值相比较,直到输出电流符合设定电流值,我们就认为实际输出测试电流满足了我们设定值的要求。
  接地电阻测试系统接地电阻的测试范围是0~600mΩ,测试开始时,被测设备接地电阻上的压降通过电压互感器和信号调理电路进入DSP2812内进行相应的A/D转换和计算,最终得到被测设备在设定电流条件下的接地电阻值,通过和安全标准规定的接地电阻值相比较,就可以检验设备接地电阻测试是否合格。
  3测试试验
  3.1泄漏电流测试实验
  在泄漏电流测试试验中,使用数字信号发生器调节不同频率(0~1MHz)不同幅值的信号施加于人体网络的两端,模拟真实用电设备不同频率不同幅值泄漏电流通过人体情况,试验结果表明,系统在0~1MHz的频率范围内,对0~20mA范围内泄漏电流的测试精度达到±1.5%。
  3.2接地电阻实验
  在接地电阻测试试验中,接地测试端子两端外接表
  1泄漏电流测试数据
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  实际电阻模拟真实用电设备接地电阻,施加标准规定电流后,测试端子两端压降,即可测试出外接电阻值。如表2所示:阻值在0~600mΩ范围内精度为±1.5%。
  表2接地电阻试验数据
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  3.3耐压强度实验
  在耐压强度测试试验中,通过测试端子外接高阻箱模拟真实用电设备实际绝缘阻抗,升压至标准规定电压后,测试回路漏电流值。如表3所示:漏电流在0~20mA范围内系统测试精度达到±1.5%。表3耐压强度实验数据。
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  4结论
  实验数据表明:各指标测量误差均小于±1.5%,达到标准所需精度要求。同时该系统结合了PC机和DSP作为控制、测试核心,真实地再现测试指标的实际波形,使用户对电气安全指标的各项参数有更加全面、直观的认识。通过对泄漏电流、接地电阻、耐压强度的测试,可以判断出被测家用电器中绝缘部分以及接地端子的合格情况,为家用电器故障分析提供了可靠的保障。同时该仪器采用最新IEC标准,为我国制定最新相关GB标准提供了实物参考模型。
  
  参考文献
  [1]GB4706.1-2005家用和类似用途电器的安全标准第一部分:通用要求


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    时间:2011年02月27日 14:36:03 来源: 作者:夏建峰 上一篇:离心式排水泵无底阀的改进应用 下一篇:一种新型离心鼓风机轴承座密封装置  (电脑版  手机版)
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