張 超 吳鎮(zhèn)邦 張 強(qiáng)

1.東莞市精邦機(jī)械科技有限公司，廣東東莞 523000；2.廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，廣東東莞 523000

消費(fèi)者日常接觸的電氣設(shè)備，如家用電器、燈具、音視頻設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等都對(duì)設(shè)備電源斷開后的殘余電壓有相關(guān)要求，日常消費(fèi)者接觸較少的醫(yī)用電氣設(shè)備及機(jī)械電氣設(shè)備也有相關(guān)要求，甚至要求更高。由于消費(fèi)者日常接觸更多的是使用插頭與電網(wǎng)電源連接的設(shè)備，因此本文將試圖針對(duì)插頭連接電源的設(shè)備在插頭放電測(cè)試中的要求和關(guān)鍵注意事項(xiàng)進(jìn)行探討，針對(duì)目前測(cè)試中遇到的一些問題提出解決方案。

1 標(biāo)準(zhǔn)要求

標(biāo)準(zhǔn)要求的總原則是保護(hù)使用者的安全，對(duì)預(yù)定要用電源插頭與電網(wǎng)電源連接的設(shè)備，其設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)確保在插頭從電源插座拔出后，當(dāng)接觸插頭的插腳或插銷時(shí)，不得因電容器貯存的電荷而產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。通常當(dāng)電容量超過0.1 μ F，則設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)有放電裝置，以盡快的將電壓衰減至標(biāo)準(zhǔn)要求值以下。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)要求概述

不同電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此要求和描述稍有不同，標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)比見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)比

1.2 放電裝置

如GB 4943.1—2011中所述有關(guān)的時(shí)間常數(shù)τ=RC，是指設(shè)備一次電路的等效電容量（μ F）和等效放電電阻值（MΩ）的乘積。

從下面放電電壓的計(jì)算公式（1）可知，設(shè)計(jì)放電裝置，增大一次電路的等效放電電阻值，將加快貯存電壓的衰減。

一種典型的放電裝置如下圖1典型的放電裝置，將1.5MΩ的泄放電阻R9、R10并在抑制無(wú)線電干擾電容器X1的前面，即可在電源斷開后快速的將貯存的電容衰減。典型的放電裝置如圖1所示。

圖1 典型的放電裝置

2 插頭放電測(cè)試方法及要點(diǎn)

2.1 插頭放電測(cè)試方法

目前國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室對(duì)于插頭放電測(cè)試大多數(shù)采用存儲(chǔ)示波器測(cè)試法[5]，主要是通過穩(wěn)壓變頻源給樣品供電，使用示波器及配套高壓探頭測(cè)試樣品電源斷開后的放電波形，從示波器上讀取電壓衰減曲線和數(shù)值。

2.2 插頭放電測(cè)試要點(diǎn)

（1）被測(cè)樣品供電為額定電壓（如GB 4706.1—2005）或需要考慮電源容差（如GB 4943.1—2011），視具體標(biāo)準(zhǔn)要求而定。標(biāo)有額定電壓范圍的器具，應(yīng)以額定電壓范圍的上限考慮。

（2）分析電路圖在通/斷開關(guān)可能處于的任一位置確定電壓斷開時(shí)會(huì)引起較大電壓的開關(guān)狀態(tài)，如無(wú)法直接判定測(cè)試時(shí)需要開關(guān)處于不同位置時(shí)進(jìn)行測(cè)試。注意部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只需在開關(guān)置于“斷開”位置進(jìn)行（如GB 4706.1—2005）。

（3）被測(cè)樣品通常是由50/60Hz的正弦波供電，示波器應(yīng)抓取電源從峰值斷開的放電波形，例如，器具以220V供電，則峰值電壓應(yīng)為約312V。除非標(biāo)準(zhǔn)有特殊規(guī)定，例如GB 8898—2011就規(guī)定為了找到最不利的情況，試驗(yàn)可以重復(fù)10次。

（4）應(yīng)用一個(gè)內(nèi)阻抗不影響測(cè)量值的儀表來(lái)測(cè)量，GB 4943.1—2011規(guī)定當(dāng)測(cè)量電壓衰減時(shí)，使用輸入阻抗由一個(gè)（100±5）MΩ的電阻器和一個(gè)輸入電容量為25pF或更小的電容器并聯(lián)組成的儀器得到結(jié)果，CTL決議（DSH 0716）也有類似的要求。

（5）CTL決議（DSH 0753）中要求為了更好的保證結(jié)果的一致性和重復(fù)性，應(yīng)使用電子式的電壓感應(yīng)裝置控制在電壓峰值時(shí)切斷電源。

3 目前測(cè)試中的問題

3.1 準(zhǔn)確性問題

采用存儲(chǔ)示波器測(cè)試法時(shí)，通常使用1000x或100x的高壓探頭，這就使得測(cè)試精度不高，電壓的測(cè)試分辨力為2V或4V等，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大，在低電壓值時(shí)影響尤為突出，綜合電壓測(cè)試精度在10%左右。

需要手動(dòng)的多次通斷樣品供電電源，不容易抓取到與理論值相近的電壓峰值，電壓峰值的偏差將直接影響試驗(yàn)結(jié)果。

另外，由于示波器的設(shè)置和操作對(duì)測(cè)試人員要求較高，特別是取樣率、觸發(fā)耦合方式等設(shè)置，以及測(cè)試過程中光標(biāo)的移動(dòng)、讀數(shù)等操作，容易由于人員的因素而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 時(shí)效性問題

采用存儲(chǔ)示波器測(cè)試法時(shí)，整個(gè)測(cè)試過程較為煩瑣，包括樣品準(zhǔn)備、示波器連接和參數(shù)設(shè)置、多次通斷樣品供電電源及操作示波器抓取電壓峰值衰減曲線、操作示波器讀取測(cè)試結(jié)果、記錄測(cè)試結(jié)果和保持電壓衰減曲線（需要時(shí)）。一般來(lái)說(shuō)，就算是操作熟練的測(cè)試人員仍需要0.5h左右完成測(cè)試，當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果臨界限值時(shí)或者需要測(cè)試相對(duì)地的放電時(shí)，所需時(shí)間更長(zhǎng)。

4 解決方案

針對(duì)以上情況，有必要從測(cè)試的準(zhǔn)確性、便捷性和時(shí)效性方面出發(fā)，尋求解決方案，以保證滿足國(guó)內(nèi)外企業(yè)及客戶對(duì)檢測(cè)服務(wù)要求越來(lái)越高的需求。

目前檢測(cè)儀器設(shè)備市場(chǎng)上有專用的殘余放電測(cè)試儀，其中東莞市精邦機(jī)械科技有限公司通過專業(yè)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)，如圖2殘余放電測(cè)試儀，現(xiàn)版本的殘余放電測(cè)試儀具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試界面清晰，可實(shí)現(xiàn)一鍵操作得出準(zhǔn)確試驗(yàn)結(jié)果，具有自動(dòng)在波峰處斷電，自動(dòng)抓取實(shí)驗(yàn)波形等特點(diǎn)，一般測(cè)試能夠在3～5min內(nèi)完成，能夠很好地解決采用存儲(chǔ)示波器測(cè)試法時(shí)遇到的時(shí)效性問題。

圖2 殘余放電測(cè)試儀

測(cè)試儀可顯示測(cè)試初始電壓，斷開EUT供電后1、2s后的電壓，衰減初始電壓37%時(shí)的時(shí)間，整個(gè)放電過程的波形等，如圖3測(cè)試界面所示。另外，由于采用了NI USB-6008多功能數(shù)據(jù)采集卡和交互式數(shù)據(jù)記錄軟件，可將電壓測(cè)試精度在控制1%，因此也能夠解決采用存儲(chǔ)示波器測(cè)試法時(shí)遇到的準(zhǔn)確性問題。

圖3 測(cè)試界面