摘要：本文擬從如何規(guī)范地進(jìn)行家用電器電氣安全質(zhì)量檢測(cè)的角度分析,并結(jié)合筆者多年從事電氣質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),談?wù)勅绾未_保家用電器電氣安全使用問(wèn)題。因此，采用先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣安全綜合測(cè)試系統(tǒng)的任務(wù)迫在眉睫。
　　
　　關(guān)鍵詞：電器安全；測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)；測(cè)試試驗(yàn)
　　
　　1關(guān)于家用電器測(cè)試分析
　　目前，世界各主要國(guó)家和地區(qū)家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)均以IEC60335系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1亦等同采用IEC60335-1。所以本文著重對(duì)IEC60335-1規(guī)定的各項(xiàng)電氣安全性能指標(biāo)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析。
　　1.1泄漏電流測(cè)試
　　泄漏電流是指在沒有故障且不另行施加電壓的情況下，電器中相互絕緣的金屬零件之間，或帶電零件與接地零件之間，通過(guò)其周圍介質(zhì)或絕緣表面所形成的電流，也包括當(dāng)人體觸及電器設(shè)備時(shí)，由設(shè)備經(jīng)人體到達(dá)大地的電流或由設(shè)備經(jīng)人體又回到設(shè)備的電流。泄漏電流包括兩部分，一部分是通過(guò)絕緣電阻的傳導(dǎo)電流I1；另一部分是通過(guò)分布電容的位移電流I2。后者容抗為Xc=1/2πfc與電源頻率成反比，分布電容電流隨頻率升高而增加，所以泄漏電流隨電源頻率升高而增加。
　　1.2耐壓測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分析
　　把一個(gè)高于正常工作的電壓加在被測(cè)設(shè)備的絕緣體上，并持續(xù)一段規(guī)定的時(shí)間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會(huì)產(chǎn)生很小的漏電流。對(duì)一般被測(cè)設(shè)備，耐壓測(cè)試是測(cè)量火線與機(jī)殼之間的漏電流值，基本規(guī)定是：以兩倍于被測(cè)物的工作電壓再加1000V作為測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)電壓，部分產(chǎn)品的測(cè)試電壓可能高于這一規(guī)定值。
　　按照IEC60335的規(guī)定，測(cè)試電壓必須在5s內(nèi)逐漸地上升到所要求的試驗(yàn)電壓值（例如5kV等），保證試驗(yàn)電壓值穩(wěn)定加在被測(cè)絕緣體上不少于5s，此時(shí)所測(cè)回路的漏電流值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流且該電流等于器具額定電流1.5倍或25A（兩者中取較大者），讓該電流輪流在接地端子或接地觸點(diǎn)與每個(gè)易觸及金屬部件之間通過(guò)。在器具的接地端子或器具輸入插口的接地觸點(diǎn)與易觸及金屬部件之間測(cè)量電壓降。由電流和該電壓降計(jì)算出電阻，該電阻不應(yīng)超過(guò)0.1Ω。
　　2電氣安全測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　電氣安全測(cè)試系統(tǒng)由PC機(jī)、DSP以及測(cè)試回路構(gòu)成，通過(guò)串口通信，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)綜合測(cè)試，人機(jī)界面友好，下面分別介紹組成總系統(tǒng)的三個(gè)分系統(tǒng)。
　　2.1泄漏電流測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　泄漏電流測(cè)試系統(tǒng)原理圖如圖1所示，由隔離變壓器將220V交流電放大一定的倍數(shù)后供給測(cè)試回路，開關(guān)K1、K2、K3由DSP給出的控制信號(hào)進(jìn)行控制。K1用于控制相位轉(zhuǎn)換開關(guān)，K2用于表面對(duì)地測(cè)試切換，K3用于表面間測(cè)試切換。實(shí)現(xiàn)了相線對(duì)表面、火線對(duì)表面、表面間以及表面對(duì)地泄漏電流的測(cè)試。
　　
　　圖1泄漏電流測(cè)試系統(tǒng)原理圖
　　由于被測(cè)設(shè)備泄漏電流的頻率并不知道，所以在測(cè)試泄漏電流之前，將被測(cè)信號(hào)通過(guò)過(guò)零比較器轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄋ腿隓SP計(jì)數(shù)器的Cap端，計(jì)算出泄漏電流的頻率值，由此去決定AD采樣頻率，通過(guò)AD采樣，計(jì)算出泄漏電流的大小。DSP的AD采樣頻率最高可達(dá)32.5MHz，滿足采集0～1MHz交流信號(hào)的要求，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給上位機(jī)，實(shí)時(shí)顯示波形，使用戶對(duì)泄漏電流各種參數(shù)有更全面的認(rèn)識(shí)。
　　2.2耐壓測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　測(cè)試系統(tǒng)有三大模塊：程控電源模塊、信號(hào)采集調(diào)理模塊和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)框圖見圖2。程控電源模塊由輸出為0～140V的程控電源和高壓變壓器構(gòu)成，在DSP控制下程控電源輸出電壓經(jīng)變壓器升壓可以得到設(shè)定的輸出電壓值；信號(hào)采集調(diào)理模塊包括傳感器、信號(hào)調(diào)理電路，測(cè)試回路漏電流通過(guò)傳感器進(jìn)入信號(hào)采集和調(diào)理電路，在信號(hào)采集和調(diào)理電路中對(duì)漏電流信號(hào)進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換變成滿足A/D輸入范圍的電壓信號(hào)；DSP和計(jì)算機(jī)構(gòu)成PC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),控制測(cè)試過(guò)程電壓升降、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的處理和分析。
　　
　　圖2耐壓測(cè)試系統(tǒng)框圖
　　耐壓測(cè)試需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)是：變壓器輸出高電壓的值和測(cè)試回路的漏電流值。測(cè)試系統(tǒng)中所使用的升壓變壓器二次繞組有0～5000V和0～5V兩路電壓輸出，當(dāng)變壓器二次繞組高壓輸出從0～5000V變化時(shí)，變壓器二次繞組低壓輸出從0～5V之間變化，兩路輸出之間具有良好的線性關(guān)系。
　　測(cè)試開始在設(shè)定的升壓時(shí)間間隔內(nèi)，變壓器二次繞組低壓側(cè)輸出的電壓經(jīng)隔離變壓器和信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)入DSP2812中的12位ADC進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給計(jì)算機(jī)并與計(jì)算機(jī)設(shè)定值相比較，直到輸出電壓符合設(shè)定電壓值，我們就認(rèn)為實(shí)際輸出測(cè)試電壓滿足了我們?cè)O(shè)定值的要求。
　　耐壓測(cè)試系統(tǒng)漏電流的測(cè)試范圍是0～20mA，測(cè)試開始時(shí)，被測(cè)設(shè)備漏電流通過(guò)電流互感器，然后經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換電路將采樣電流轉(zhuǎn)換成電壓在DSP內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算，最終得到被測(cè)設(shè)備在設(shè)定電壓條件下的泄漏電流值，通過(guò)和安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流值相比較，就可以檢驗(yàn)設(shè)備耐壓測(cè)試是否合格。
　　2.3接地電阻測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　接地電阻測(cè)試系統(tǒng)有三大模塊：程控電源模塊、信號(hào)采集調(diào)理模塊和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)框圖見圖3。程控電源模塊由輸出為0～140V的程控電源和升流器構(gòu)成，在DSP控制下程控電源輸出電壓經(jīng)升流器升流可以得到設(shè)定的輸出電流值；信號(hào)采集調(diào)理模塊包括傳感器、信號(hào)調(diào)理電路，測(cè)試回路電壓通過(guò)傳感器進(jìn)入調(diào)理電路，在調(diào)理電路中變成滿足A/D輸入范圍的電壓信號(hào)；DSP2812和計(jì)算機(jī)構(gòu)成PC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),控制測(cè)試過(guò)程電流升降、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的處理和分析。
　　接地電阻測(cè)試需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)是：升流器輸出大電流的值和測(cè)試回路的電壓值。測(cè)試開始在設(shè)定的升流時(shí)間間隔內(nèi)，升流變壓器輸出電流值通過(guò)穿孔式互感器和信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)入DSP，DSP中的12位ADC
　　
　　圖3接地電阻測(cè)試系統(tǒng)框圖
　　進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送給計(jì)算機(jī)并與計(jì)算機(jī)設(shè)定值相比較，直到輸出電流符合設(shè)定電流值，我們就認(rèn)為實(shí)際輸出測(cè)試電流滿足了我們?cè)O(shè)定值的要求。
　　接地電阻測(cè)試系統(tǒng)接地電阻的測(cè)試范圍是0～600mΩ，測(cè)試開始時(shí)，被測(cè)設(shè)備接地電阻上的壓降通過(guò)電壓互感器和信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)入DSP2812內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算，最終得到被測(cè)設(shè)備在設(shè)定電流條件下的接地電阻值，通過(guò)和安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接地電阻值相比較，就可以檢驗(yàn)設(shè)備接地電阻測(cè)試是否合格。
　　3測(cè)試試驗(yàn)
　　3.1泄漏電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)
　　在泄漏電流測(cè)試試驗(yàn)中，使用數(shù)字信號(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)不同頻率(0～1MHz)不同幅值的信號(hào)施加于人體網(wǎng)絡(luò)的兩端，模擬真實(shí)用電設(shè)備不同頻率不同幅值泄漏電流通過(guò)人體情況，試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)在0～1MHz的頻率范圍內(nèi)，對(duì)0～20mA范圍內(nèi)泄漏電流的測(cè)試精度達(dá)到±1.5%。
　　3.2接地電阻實(shí)驗(yàn)
　　在接地電阻測(cè)試試驗(yàn)中，接地測(cè)試端子兩端外接表
　　1泄漏電流測(cè)試數(shù)據(jù)

　　實(shí)際電阻模擬真實(shí)用電設(shè)備接地電阻，施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電流后，測(cè)試端子兩端壓降，即可測(cè)試出外接電阻值。如表2所示：阻值在0～600mΩ范圍內(nèi)精度為±1.5%。
　　表2接地電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　3.3耐壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)
　　在耐壓強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)中，通過(guò)測(cè)試端子外接高阻箱模擬真實(shí)用電設(shè)備實(shí)際絕緣阻抗，升壓至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓后，測(cè)試回路漏電流值。如表3所示：漏電流在0～20mA范圍內(nèi)系統(tǒng)測(cè)試精度達(dá)到±1.5%。表3耐壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　
　　4結(jié)論
　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：各指標(biāo)測(cè)量誤差均小于±1.5%，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所需精度要求。同時(shí)該系統(tǒng)結(jié)合了PC機(jī)和DSP作為控制、測(cè)試核心，真實(shí)地再現(xiàn)測(cè)試指標(biāo)的實(shí)際波形，使用戶對(duì)電氣安全指標(biāo)的各項(xiàng)參數(shù)有更加全面、直觀的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)泄漏電流、接地電阻、耐壓強(qiáng)度的測(cè)試，可以判斷出被測(cè)家用電器中絕緣部分以及接地端子的合格情況，為家用電器故障分析提供了可靠的保障。同時(shí)該儀器采用最新IEC標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)制定最新相關(guān)GB標(biāo)準(zhǔn)提供了實(shí)物參考模型。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]GB4706.1-2005家用和類似用途電器的安全標(biāo)準(zhǔn)第一部分:通用要求