許照銀

【摘要】本文對現(xiàn)調(diào)飲料機的過熱原因進行了分析，對過熱測試方法和各種過熱保護方法進行了解析。

【關(guān)鍵詞】絕緣系統(tǒng)；溫控器；熱熔斷器；耐高溫；隔熱

對于產(chǎn)品或者零件過熱的防護，一直是電氣產(chǎn)品安全的重要課題?，F(xiàn)調(diào)飲料機中無論是制冷單元還是制熱單元在使用過程中都會產(chǎn)生很大的熱量，而這些熱量會影響到電氣零件甚至整個電氣系統(tǒng)的正常工作。所以在進行產(chǎn)品設(shè)計的同時，必須設(shè)計好產(chǎn)品的過熱防護措施。一般我們通過溫升實驗來檢查現(xiàn)調(diào)飲料機的過熱保護系統(tǒng)是否完備。而一旦出現(xiàn)過熱防護不足時，可以采取很多方法來解決，諸如隔熱、使用耐熱等級高的材料、主動散熱與被動散熱、提高絕緣系統(tǒng)等級、增設(shè)溫控器、過熱保護器及熱熔斷體等等。

1.過熱原因類別

對于現(xiàn)調(diào)飲料機，出現(xiàn)過熱的情況主要有以下幾個原因：

1）空間不足。隨著各類餐飲店及飲料零售店的出現(xiàn)，緊湊化小型化成為了對現(xiàn)調(diào)飲料機產(chǎn)品的趨勢要求。而隨著產(chǎn)品內(nèi)部空間的縮小，零部件的散熱成了一大難題。不同的零部件之間交叉影響，很容易出現(xiàn)溫升不合格的情況。

2）零件耐溫級別過低。在產(chǎn)品開發(fā)初期，零件的選型尤為重要。不同零件耐溫級別千差萬別。在零件處于不同的位置時，要確保其有足夠的耐溫性能。

3）加熱單元?，F(xiàn)調(diào)飲料機除了能配出可口的飲料，還能對飲料的溫度進行控制，當(dāng)存在加熱飲料的功能時，必須使用加熱單元。而加熱單元必須使用發(fā)熱元件，如何合理的控制發(fā)熱元件的熱量，顯得非常重要。

4）異常情況。當(dāng)現(xiàn)調(diào)飲料機出現(xiàn)電路故障時，電流的增大會導(dǎo)致元件發(fā)熱加劇，嚴重時會發(fā)生燒毀甚至著火的情況，所以現(xiàn)調(diào)飲料機對于異常情況下的過熱防護務(wù)必要更加重視。

2.溫升實驗

對于產(chǎn)品的過熱防護系統(tǒng)，溫升試驗是最好的測試方法之一。一般把設(shè)備按照規(guī)定好的距離安裝到測試角上，在一些關(guān)鍵位置貼好熱偶線測溫點，并測量各線圈初始電阻，在正常狀態(tài)下啟動運行，提供1.06倍的額定電壓，運行直到各個溫度值達到穩(wěn)定狀態(tài)時，記錄各個點最大溫度，測量線圈末了電阻，計算線圈溫升值。最后判定各個溫度點溫度值是否滿足相應(yīng)的限值要求。在測試過程中要注意以下幾個方面：

1）熱偶線的選擇。常用的熱偶線主要有T型、K型和S型。其中T型因為價格低廉經(jīng)常成為首選。但在選擇熱線時一定要考慮到可能探測溫度范圍。熱偶線存在會隨著溫度接近其探測限值而減少其準確度的不足，因此務(wù)必根據(jù)可能的溫度值選定具備高溫度限值，高精確度的熱偶線進行檢測。

2）初始電阻值的記錄。對于含線圈的電機變壓器等元件，需要記錄初始電阻值。但是溫度的差異對于電阻值的差異影響非常大。而現(xiàn)調(diào)飲料機因為不斷的運行和測試，其元件的溫度不能及時回復(fù)到室溫。所以務(wù)必在元件的溫度降到或達到室溫時進行初始電阻值的記錄。

3）末了電阻值的測量。在停機之后，有時元件溫度會因為失去了冷卻風(fēng)扇的散熱而上升，而有的元件則會因自然冷卻而下降。往往在數(shù)秒內(nèi)溫度變化會非常大。所以務(wù)必在第一時間采集得到正確的電阻值。

3.隔熱

在現(xiàn)調(diào)飲料機中，諸如壓縮機，電加熱管，電機等核心零件在工作中會產(chǎn)生很多的熱量。而往往因為緊湊的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，有限的空間布置，這些發(fā)熱零件周圍有時不得不布置一些耐溫低的零件。可以在發(fā)熱零件與耐低溫零件之間設(shè)置隔熱擋板。同時為了防止人在使用產(chǎn)品的過程中誤觸及發(fā)熱零件，也須設(shè)置隔熱擋板將發(fā)熱零件隔離起來。

4.耐熱材料

常用的電線耐溫標稱值一般為60度，90度，105度等，在電氣室環(huán)境溫度較高的情況下往往達不到耐溫要求。而一般的耐高溫玻璃纖維套管溫度往往可以達到200多度。故可以將二者配合使用。除了電線和電線護套外，塑料材料的耐溫性能對于現(xiàn)調(diào)飲料機的過熱保護系統(tǒng)也起到了重要作用。在IEC體系中，塑料的耐熱特性一般通過球壓測試來進行檢驗。球壓測試通過烤箱來進行。塑料在正常溫升中測得的溫度加上40攝氏度，在非正常溫升中測得的溫度加上25攝氏度，兩者之間取較大的值作為烤箱的設(shè)定溫度。但對于一般塑料材料設(shè)定溫度不能低于75攝氏度，對于支撐帶電部的塑料材料設(shè)定溫度不能低于125攝氏度。壓力球壓好并烘烤1個小時之后取出，塑料上的壓痕不得超過2毫米。而在UL體系之中，一般用相對溫度指數(shù)RTI來表示塑料的耐熱級別。相對溫度指數(shù)RTI一般分為三個，分別是電氣性能RTI，沖擊RTI和機械RTI。RTI越高，表明該材料耐熱等級越高。一般來說，對于靠近壓縮機、電機、加熱管、變壓器等發(fā)熱源的電線和塑料，務(wù)必采用耐溫高的類型。而在產(chǎn)品外部用于外觀展示的塑料，一般因為工作時溫度較低而可以選用耐溫稍低一些的類型。

5.主動散熱與被動散熱

常見的主動散熱方式為冷卻風(fēng)扇，使用冷卻風(fēng)扇可以很好的為發(fā)熱零件解決散熱問題。而被動散熱常用于發(fā)熱量不太大的場合，通常使用散熱孔、散熱片。在某些特殊場合，也可以使用主動散熱與被動散熱相結(jié)合的方式。

6.絕緣系統(tǒng)

絕大部分現(xiàn)調(diào)飲料機中都會使用電機，變壓器等零件。而這些零件都會用到絕緣系統(tǒng)。絕緣系統(tǒng)是由兩種或兩種以上絕緣材料組成的。一般包括漆包線、絕緣紙、套管、骨架等等。

在UL 1446中把絕緣系統(tǒng)分為多個不同的等級，如Class 105， Class 120， Class 130等等。每個不同的等級都要經(jīng)過嚴格地試驗。如果電機或者變壓器的環(huán)境溫度過高，則可采用絕緣等級較高的絕緣系統(tǒng)來提高過熱防護等級。

7.溫控器

溫控器是控制產(chǎn)品維持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)工作的自動控制元件。一般現(xiàn)調(diào)飲料機中需要用到溫控器的場合有結(jié)冰控制和加熱溫度控制。結(jié)冰控制主要是用溫控器控制飲料溫度，一般與產(chǎn)品性能相關(guān)性較大，與過熱防護關(guān)聯(lián)不大。但用于加熱溫度控制的溫控器則對產(chǎn)品安全至關(guān)重要。溫控器主要有雙金屬片式、液漲式、壓力式幾種。雙金屬片式是最常見的一種。隨著溫度的變化，雙金屬片會因受熱發(fā)生變形，頂開觸點，從而斷開電路。而當(dāng)溫度下降到一定程度時，雙金屬片又會恢復(fù)原來的形狀，松開觸點，閉合電路。液漲式溫控器主要通過熱脹冷縮的原理來控制膜盒，從而最終控制開關(guān)的通斷。溫控器主要有以下重要的參數(shù)：

1）動作次數(shù)：由于需要經(jīng)常的開閉，動作次數(shù)成為溫控器最重要的參數(shù)之一。常見的溫控器動作次數(shù)由數(shù)千次到數(shù)十萬次不等。對于現(xiàn)調(diào)飲料機來說，至少應(yīng)選擇一萬次以上動作次數(shù)的溫控器。

2）動作溫度：溫控器的動作溫度往往是一個范圍，而且會隨著使用次數(shù)的增加發(fā)生細微的變化。在選擇溫控器時一定要考慮到以后可能的變化，做好提前的防范設(shè)計。

3）額定電流：在選擇溫控器時一定要注意溫控器可能承受的最大工作電流，溫控器的額定電流至少是最大工作電流的110%。

8.過熱保護器

與溫控器不同的是，過熱保護器主要是用于壓縮機，電機，變壓器等零件的過熱防護上。尤其是電氣產(chǎn)品出現(xiàn)一些內(nèi)部故障時，比如短路，過載等，變壓器、電機等繞組線圈可能會急劇發(fā)熱。為了確保這些零件不會在異常狀態(tài)下發(fā)熱過大，過熱保護器是很好的選擇之一。

9.熱熔斷體

熱熔斷體又稱為溫度保險絲，是不可復(fù)位的熱敏保護元件。熱熔斷體價格便宜，體積小，安裝簡單，可靠性高，廣泛應(yīng)用于各種電器設(shè)備中。動作溫度也是熱熔斷體最重要的參數(shù)之一，一般而言，在動作溫度正負10攝氏度內(nèi)，熱熔斷體都有可能熔斷。

參考文獻

[1]IEC 60335-1：2010 （Edition 5.0） Household and similar electrical appliances Safety Part 1： General requirements

[2]IEC 60335-2-75：2002 （Second Edition） Household and similar electrical appliances Safety Part 2 75： Particular requirements for commercial dispensing appliances and vending machines

[3]IEC 60730-1：1999 （Third Edition） Automatic electrical controls for household and similar use Part 1： General requirements

[4]GB 4706.1 2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》

[5]GB 4706.72 2008《家用和類似用途電器的安全 商用售賣機的特殊要求》

[6]GB 14536.1 2008《家用和類似用途電自動控制器 第1部分：通用要求》

[7]UL 471：2010 （Tenth Edition） Standard for Commercial Refrigerators and Freezers

[8]UL 1446：2005（Fifth Edition） Systems of Insulating Materials – General