金 勇 傅俊雅

（ 浙江省質(zhì)量檢測科學研究院，杭州 310018 ）

手持式電動工具維修風險和零件選配技術(shù)研究

金 勇 傅俊雅

（ 浙江省質(zhì)量檢測科學研究院，杭州 310018 ）

模擬手持式電動工具維修情況，對手持式電動工具的電源線、開關(guān)、碳刷以及抑制電容電感等關(guān)鍵零部件進行更換試驗，按照相關(guān)的國家標準要求分別對替換后的安全、電磁兼容等項目進行測試和數(shù)據(jù)比對。分析常見的手持式電動工具關(guān)鍵零部件被替換為非原廠零件的特征。

手持式電動工具 維修 零部件更換

0 前言

手持式電動工具是一種在實際操作或使用中經(jīng)常需要移動或攜帶的工具，受其工作環(huán)境不固定，運行條件差，電氣絕緣、電源線、開關(guān)等零部件易損壞的影響，工具的安全性也隨之降低。工具經(jīng)常在操作者的單手或雙手握持下工作，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，即會引發(fā)事故，造成人員傷害或財產(chǎn)損失。

手持式電動工具的主要零部件為定子、轉(zhuǎn)子、機械部件、碳刷、開關(guān)、抑制電容和電感、電源線以及外殼等。目前，市場上銷售電動工具大多為II類工具，其典型特征是兩腳插頭，無接地裝置，采用雙重絕緣或者加強絕緣進行安全防護。由于手持式電動工具結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品內(nèi)部空間較小，雙重絕緣結(jié)構(gòu)對內(nèi)部布線和零部件選用、模具的設計和制造等均提出了較高要求。

1 我國電動工具維修現(xiàn)狀

我國電動工具行業(yè)中，目前只有極少數(shù)國際品牌單獨設立售后維修中心。大多國內(nèi)品牌均由銷售商負責產(chǎn)品的維修及售后工作。國內(nèi)品牌電動工具銷售商一般提供口頭保修承諾，3個月內(nèi)負責維修。因此，有些用戶超載使用電動工具，一旦發(fā)生損壞即可要求銷售商在承諾的保修期限中免費維修。如超過保修期，用戶往往委托個體維修店進行修理。雖然個體維修店的維修工人動手能力較強，但并不了解送修的品牌電動工具原廠設計參數(shù)和原廠配件，由于其不具備原廠提供的零部件，加之維修方法不規(guī)范，往往在修理中僅僅滿足于讓工具具備一定的使用功能重新工作即可，從而忽視工具應有的安全性，可能對操作者造成人身傷害和財產(chǎn)損失等潛在危險。

其中，常見危險來自于電擊危險和機械危險。例如：電源線低于國標規(guī)定的線徑和牌號，或是使用劣質(zhì)的未經(jīng)CCC認證的電源線；使用可接通鎖定的電源開關(guān)（部分電動工具的開關(guān)所涉及的國家標準是不允許在接通位置鎖定的）；石材切割機的結(jié)構(gòu)上可以安裝水管帶水源工作，但未安裝剩余電流動作保護器（PRCD、RCD）等保護裝置；調(diào)換的劣質(zhì)電機轉(zhuǎn)子光軸（只有基本絕緣）達不到雙重絕緣要求以及角向磨光機開關(guān)正反倒裝等。

我國在2006年2月發(fā)布國家推薦性標準GB/T 3787-2006《手持式電動工具的管理、使用、檢查和維修安全技術(shù)規(guī)程》，該標準于2006年6月1日起實施，可用作為生產(chǎn)、銷售、維修單位和監(jiān)督管理部門對手持式電動工具產(chǎn)品安全性能考核的依據(jù)。標準內(nèi)容包括管理要求，安全操作規(guī)程，使用前、使用中的要求，定期檢查、檢修內(nèi)容和基本的介電強度、絕緣電阻試驗要求。該標準側(cè)重于使用維護和檢查，對手持式電動工具維修的具體要求和規(guī)定較為簡單。

2 實驗

角向磨光機是一種常見的、具有代表性的手持式電動工具。其轉(zhuǎn)速高（空載轉(zhuǎn)速每分鐘可達上萬轉(zhuǎn)），同時滿足單手握持的功能要求，且小規(guī)格的角向磨光機外形體積小、功率高，危險性較強，因此國家標準中對其產(chǎn)品說明書的構(gòu)成規(guī)定了大量警示內(nèi)容。本文中的實驗以角向磨光機這種量大面廣的電動工具為例。

1）碳刷

碳刷是與電動工具的“心臟”，即與轉(zhuǎn)子接觸的部件。不同材質(zhì)（硬度）和尺寸的碳刷會影響角向磨光機的性能和安全。選取硬度對于原裝碳刷偏大或偏小的碳刷進行更換，試驗發(fā)現(xiàn)：硬度較大的碳刷導致工具運行時火花偏大，材質(zhì)越硬火花越大，溫升越高，但是均在標準范圍之內(nèi)；電磁兼容的騷擾電壓測量值惡化，甚至不合格。此外，硬度較高的碳刷會造成換向器磨損加劇，最終降低工具的使用壽命。而換上硬度偏軟的碳刷，騷擾電壓測量值較好，但也導致了碳刷使用壽命的下降，出現(xiàn)磨損速度加快、碳粉堆積嚴重的現(xiàn)象。在碳刷尺寸的選取上，我們也更換了部分尺寸偏小的碳刷，由于碳刷和刷握間隙變大，造成工作時碳刷擺動加大，碳刷尺寸大小雖與溫升有所聯(lián)系，但是影響不大。從實驗結(jié)果看，騷擾電壓電平也普遍增加。在15組產(chǎn)品中，有3組產(chǎn)品因碳刷磨損過度而在耐久性實驗中進行更換。同時，有1組產(chǎn)品29 h后因冒煙而停機，拆機后發(fā)現(xiàn)該組產(chǎn)品碳刷尺寸較小，長時間運行后，電刷位置偏移，造成電刷與換向器接觸不良、瞬間電流過大。實驗結(jié)果見表1。

表1 碳刷更換實驗結(jié)果

2）電源線

電源線是電動工具的重要組成部分，材質(zhì)一般采用聚氯乙烯或者橡膠護套電纜。按照GB 3883.3-2007《手持式電動工具的安全 第二部分：砂輪機、拋光機和盤式砂光機的專用要求》規(guī)定，對于額定能力大于155 mm的角向磨光機和大于130 mm的直向砂輪機，電纜線應至少采用重型氯丁橡膠護層軟線(60245IEC66)。電源線是裸露在工具表面的重要關(guān)鍵元件，經(jīng)受拉扯和彎曲易損傷。實際使用中，為獲取更大的移動空間，電源線常常被操作者私自延長或改裝。在電纜彎曲和電纜拉伸試驗中，嘗試用不同類型材質(zhì)或不同線徑的電源線來更換原廠的電源線，發(fā)現(xiàn)電源線線徑變小往往會導致電纜彎曲實驗不合格，甚至導致溫升試驗結(jié)果數(shù)值超標。由此不難看出，電源線和電線護套、進線孔的匹配以及電源線固定裝置的位置均十分關(guān)鍵。另外，在更換I類工具的電源線時，應特別注意接地線必須使用黃綠雙色線，接地裝置必須有鎖定裝置。

3）開關(guān)

開關(guān)是電動工具的關(guān)鍵元器件之一，可接通或斷開電源、起到外接電源軟線接線端子作用。更換開關(guān)，例如將機械式更換為電子調(diào)速式，由于增加了可控硅或二極管這類非線性工作器件，將導致騷擾電壓超標。更換尺寸偏小的開關(guān)同樣導致結(jié)構(gòu)上的爬電距離、電氣間隙不合格。開關(guān)的額定值是選用開關(guān)的重點，選用開關(guān)額定值偏小，可能導致開關(guān)堵轉(zhuǎn)試驗和溫升試驗不合格。在電動工具的維修中禁止使用無額定值的劣質(zhì)開關(guān)，必須使用操作循環(huán)次數(shù)達50 000次（即5E4）的電動工具專用開關(guān)。另外，部分電動工具的高速運轉(zhuǎn)特性要求工具的開關(guān)必須使用反自鎖（即斷開位置鎖定，接通位置不可鎖定），如維修、更換開關(guān)時忽視該要求，該工具重新使用時存在的安全隱患極大。如不能保證工具的結(jié)構(gòu)完整，撥動開關(guān)和推拉開關(guān)時極易引起倒置（即開關(guān)正裝或倒裝）。以角向磨光機為例，維修時，開關(guān)如果被倒置（反轉(zhuǎn)），可能導致使用時電源接通的誤動作，造成人身傷害。

4）干擾抑制器

手持式電動工具的干擾抑制器一般由并接在電源開關(guān)兩端的電容和串接在電路中的電感組成。由于碳刷與換向片之間觸點斷開導致尖峰電壓的產(chǎn)生和電流的突變，由此產(chǎn)生的電磁騷擾通過電源線傳導到電網(wǎng)，影響供電質(zhì)量。通過嘗試使用不同容量電容電感的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電容量的增加導致騷擾電壓低頻段的改善，影響不大。但是，如果在維修中漏裝電容，測試數(shù)據(jù)顯示，低頻段的騷擾電壓電平值遠遠高于安裝電容的測試結(jié)果。見圖1。

圖1 不同電容值對騷擾電壓的影響

此外，電機定轉(zhuǎn)子的更換也會影響工具的電磁兼容性能。在大多情況下，更換后的定轉(zhuǎn)子不是來自原廠，因此電機的工藝往往遜于原廠的定轉(zhuǎn)子，從而導致干擾源的騷擾增加。

3 結(jié)束語

為了幫助電動工具制造企業(yè)提高維修質(zhì)量，打擊假冒偽劣產(chǎn)品，本文對經(jīng)維修更換開關(guān)、電源線、碳刷和抑制電容電感等零部件的電動工具安全性能作了研究，并編制《手持式電動工具修配指南（建議稿）》。針對我國國情，對從事電動工具維修的人員、設備設施、維修報告和記錄、維修期間的測試項目、維修后的標識作了具體的要求。該研究既能協(xié)助執(zhí)法人員在銷售現(xiàn)場快速查處偽劣假冒的電動工具產(chǎn)品，也可以指導工廠或維修人員對工具的維修結(jié)果進行核查。

[1]GB/T 3787—2006 手持式電動工具的管理、使用、檢查和維修安全技術(shù)規(guī)程 [S].2011.

[2]張品達.電動工具用電刷及刷握.電動工具[J]. 1998.2.

[3]GB 3883.3—2007 手持式電動工具的安全 第二部分：砂輪機、拋光機和盤式砂光機的專用要求[S].2011.

Research on Repair Risk and Component Matching Technology of Hand-held Electric Tools

Jin Yong, Fu Junya
(Zhejiang Institute of Quality Inspection Science, Hangzhou 310018, China)

We simulate key parts changing in maintenance and repair when using non original parts, mainly power supply cord, switch, brush and capacitor and inductance, doing lots of tests and data comparison according to the national standards of safety and electromagnetic compatible. We find out common characteristics that key parts are replaced by non-original parts in hand-held electric tools.

Hand-held electric tools Maintenance Component replacement

TM08

A

1674-2796（2014）05-0015-04

質(zhì)檢公益性行業(yè)專項經(jīng)費資助項目（編號：2012104015-5）

2014-07-22

金勇（1972-），男，大學，高工，主要從事電氣產(chǎn)品的檢測認證和實驗室管理工作。