王伯燕 張兆明 屈新芳 葉至壯 徐傳芳

WANG Boyan1 ZHANG Zhaoming1 QU Xinfang1 YE Zhizhuang1 XU Chuanfang2

1. 中家院（北京）檢測(cè)認(rèn)證有限公司 北京 100176；2. 安徽中認(rèn)倍佳科技有限公司 安徽滁州 239000

1. CHEARI (Beijing) Certification & Testing Co., Ltd. Beijing 100176;2. Anhui CQC-CHEARI Technology Co., Ltd. Chuzhou 239000

1 引言

泄漏電流是考核家用電器安全性能的主要指標(biāo)之一，是評(píng)價(jià)家用電器產(chǎn)品絕緣性能的重要參數(shù)。家電產(chǎn)品的用戶絕大多數(shù)都不是專業(yè)人士，他們對(duì)電氣安全的知識(shí)了解不多，確保用戶的人身安全至關(guān)重要。GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中的泄漏電流分為13.2條款工作溫度下的泄漏電流和16.2潮態(tài)試驗(yàn)后的泄漏電流。

GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）標(biāo)準(zhǔn)中給出了兩種泄漏電流定義：

接觸電流是當(dāng)人或動(dòng)物觸及電氣裝置或電氣設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)可觸及部分時(shí)，通過(guò)其軀體的電流。

保護(hù)導(dǎo)體電流是流過(guò)保護(hù)導(dǎo)體的電流。

家電產(chǎn)品工作溫度下的泄漏電流其實(shí)測(cè)試的是接觸電流，其測(cè)量方法參考GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）標(biāo)準(zhǔn)，不同類型家電產(chǎn)品的接觸電流的限值在GB 4705.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中給出，同時(shí)IECEE也在實(shí)驗(yàn)室操作文件（OD文件）中給出了一些操作要求。由于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)滯后于IEC標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)诜治霈F(xiàn)行國(guó)標(biāo)的時(shí)候也需要及時(shí)關(guān)注相關(guān)IEC標(biāo)準(zhǔn)的更新和變化趨勢(shì)。接觸電流只有在人或動(dòng)物（或等效電路）作為電流通路的一部分時(shí)存在，當(dāng)用戶接觸工作中的家電產(chǎn)品時(shí)就會(huì)有接觸電流流經(jīng)人體，接觸電流的大小直接影響人身安全。因此接觸電流是衡量家用電器安全性能的主要指標(biāo)之一，將接觸電流限制在一個(gè)很小值，這對(duì)提高產(chǎn)品安全性能具有重要作用。

本文以最常見(jiàn)的單相家電產(chǎn)品為例探討接觸電流的標(biāo)準(zhǔn)要求、測(cè)試設(shè)備要求及測(cè)量方法。

2 接觸電流的測(cè)量

接觸電流的測(cè)量原理是使用一個(gè)“電阻-電容”RC人體阻抗模擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬人體接觸用電產(chǎn)品時(shí)的觸電情況，可以確定被測(cè)樣品的接觸電流值。

2.1 接觸電流測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

用于接觸電流測(cè)試的模擬網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。該網(wǎng)絡(luò)中RS=1.5 kΩ，代表人體皮膚電阻；CS=0.22 μF，代表皮膚電容，兩者并聯(lián)代表兩接觸點(diǎn)間總的人體皮膚的接觸阻抗；RB=500 Ω，代表人體內(nèi)部電阻。由于家用電器使用的正弦頻率電源對(duì)人體電流效應(yīng)閾值的影響，引入了R1、C1構(gòu)成RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償該影響。R1=10 kΩ，C1=0.022 μF。為了保證測(cè)試精度，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)需通過(guò)校準(zhǔn)以保證其直流輸入電阻、傳輸阻抗、不同頻率下的輸入電壓和輸出電壓符合GB/T 12113-2003標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖1 加權(quán)的接觸電流的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)

2.2 可觸及導(dǎo)電零部件的選擇

接觸電流測(cè)試位置的選擇，即用戶使用家電產(chǎn)品時(shí)可接觸到的導(dǎo)電零部件的選擇，可以參考GB/T 12113-2003標(biāo)準(zhǔn)及IEC 60990:2016標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾個(gè)部位：

（1）通過(guò)金屬鉸鏈連接的門和組件，例如冰箱門、烤箱門等；（2）帶有可觸及導(dǎo)電部分的標(biāo)簽，例如家電外殼上的金屬標(biāo)簽；

（3）附著在噴漆或陽(yáng)極氧化表面上的零件；

（4）金屬材質(zhì)的操作手柄。

如果用戶可觸及導(dǎo)電零部件偶爾與其他零部件有電氣連接的，需要分別在與其他零部件有電氣連接和沒(méi)有電氣連接的兩種情況下都進(jìn)行測(cè)量，最終選取最不利的情況。

2.3 電壓表

為了保證測(cè)量網(wǎng)絡(luò)電壓U2的測(cè)試精度，使用的電壓表需要符合下述要求：

（1）能響應(yīng)下列測(cè)量值：

a.直流，在做直流測(cè)量時(shí)；

b.真有效值，在做有效值測(cè)量時(shí)；c.峰值，在做峰值測(cè)量時(shí)；

（2）輸入阻抗≥1 MΩ；

（3）測(cè)量交流信號(hào)時(shí)，輸入容抗≤200 pF；

（4）測(cè)試交流信號(hào)時(shí)，頻率響應(yīng)范圍至少為15 Hz～1 MHz。

（5）測(cè)試儀表的精度參考IECEE在2019年發(fā)布的實(shí)驗(yàn)室操作文件OD-5014中有關(guān)電壓表的測(cè)試精度要求，見(jiàn)表1所示。

表1 電壓表測(cè)試精度要求（被測(cè)電壓小于1000 V）

實(shí)驗(yàn)室常用電壓表的內(nèi)阻見(jiàn)表2所示。

表2 常用電壓表內(nèi)阻

由表2可知，除了勝利VC890C+型數(shù)字萬(wàn)用表的直流200 mV檔位內(nèi)阻不符合OD-5014文件要求，其他幾種型號(hào)電壓表都可以滿足測(cè)試要求。

2.4 測(cè)試電路

接觸電流測(cè)試時(shí)，被測(cè)樣品需使用隔離變壓器供電，或與地絕緣。對(duì)于帶有保護(hù)接地的I類家電產(chǎn)品，測(cè)試電路如圖2所示；測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的A端電極依次施加到每個(gè)可觸及的零部件或者易觸及絕緣材料表面的金屬箔；B端電極連接到電源的L極或N極，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單相家電產(chǎn)品測(cè)試時(shí)通過(guò)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)P實(shí)現(xiàn)正常極性和相反極性兩種狀態(tài)。

圖2 單相家電產(chǎn)品接觸電流試驗(yàn)電路

2.5 被測(cè)樣機(jī)的狀態(tài)

接觸電流在家電產(chǎn)品正常工作的所有可能的條件下進(jìn)行。正常工作包括：電源開關(guān)接通、斷開、待機(jī)、啟動(dòng)、預(yù)熱以及按照產(chǎn)品使用說(shuō)明中用戶的控制界面可進(jìn)行的任意設(shè)置。設(shè)置不同工況和故障條件（包括斷開保護(hù)阻抗和無(wú)線電干擾濾波器，I類家電產(chǎn)品與地絕緣）的原則是測(cè)得更大的接觸電流。

2.6 不同儀表測(cè)試比較

為了驗(yàn)證不同電壓表的測(cè)試精度，使用泄漏電流能力驗(yàn)證測(cè)試盒進(jìn)行比對(duì)測(cè)試，筆者分別使用Fluke 87型數(shù)字萬(wàn)用表、橫河WT310E數(shù)字電參數(shù)儀、安捷倫3012A示波器進(jìn)行接觸電流測(cè)試。測(cè)試條件為：測(cè)試盒供電電壓254.4 V，供電頻率50 Hz，測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表3所示。

表3 不同電壓表測(cè)試比對(duì)

電源N極電壓測(cè)試數(shù)據(jù)極差為23.6 mV，計(jì)算接觸電流極差為0.047 mA；電源L極電壓測(cè)試數(shù)據(jù)極差為6.93 mV，計(jì)算接觸電流極差為0.014 mA。這四種電壓表的內(nèi)阻都符合OD-5014文件要求，所以電壓測(cè)試結(jié)果差異很小。

家電產(chǎn)品接觸電流的測(cè)量，首先要正確理解和掌握家用電器標(biāo)準(zhǔn)中“接觸電流”的概念、測(cè)量方法，同時(shí)還需要掌握相關(guān)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、引用標(biāo)準(zhǔn)以及IECEE的OD指導(dǎo)文件要求，明確加權(quán)接觸電流測(cè)試設(shè)備的相關(guān)要求。針對(duì)不同的家電產(chǎn)品，選取合適的測(cè)試設(shè)備，正確搭建測(cè)試電路，然后按照被測(cè)家電產(chǎn)品的使用說(shuō)明書在正常使用的每種設(shè)置下多次測(cè)量，最終得到該產(chǎn)品最大加權(quán)接觸電流，進(jìn)而驗(yàn)證該產(chǎn)品的加權(quán)接觸電流是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)

明確了現(xiàn)行國(guó)標(biāo)對(duì)于接觸電流的相關(guān)要求，同時(shí)我們還需要及時(shí)關(guān)注IEC標(biāo)準(zhǔn)的更新和發(fā)展，IEC新版標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于家電產(chǎn)品接觸電流的新要求。

現(xiàn)行GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)與IEC 60335-1: 2020標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于接觸電流的測(cè)試要求的差異見(jiàn)表4。

相對(duì)于現(xiàn)行的GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)，新版IEC 60335-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家電產(chǎn)品的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了細(xì)化，對(duì)于0I類和I類家電產(chǎn)品引入了低阻抗電流表，來(lái)替代模擬人體網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)提高了0I類和I類家電產(chǎn)品中的II類結(jié)構(gòu)的泄漏電流的限值要求。

表4 GB 4706.1-2005與IEC 60335-1: 2016標(biāo)準(zhǔn)中接觸電流要求的差異

IEC 60990: 2016標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試使用的低阻抗電流表是指內(nèi)阻不超過(guò)0.5 Ω的電流表。實(shí)驗(yàn)室常用電流表的內(nèi)阻見(jiàn)表5。峰值因數(shù)（CF）是波形峰值和有效值的比值。橫河WT310E數(shù)字電參數(shù)儀的峰值因數(shù)表示可以輸入測(cè)量量程的多少倍峰值，可以選擇3或6，默認(rèn)設(shè)置是3。

表5 常用電流表內(nèi)阻

由表5可見(jiàn)，F(xiàn)luke 289C數(shù)字萬(wàn)用表、橫河WT310E數(shù)字電參數(shù)儀和SB15B數(shù)字電流表的內(nèi)阻符合IEC 60990: 2016標(biāo)準(zhǔn)要求，可以作為低電阻電流表使用。儀表的精度參考IECEE在2019年發(fā)布的實(shí)驗(yàn)室操作文件OD-5014中有關(guān)泄漏電流儀表的測(cè)試精度要求見(jiàn)表6。

表6 電流表測(cè)試精度要求

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)用戶接觸工作中的家電產(chǎn)品時(shí)就會(huì)有接觸電流流經(jīng)用戶身體，接觸電流的大小會(huì)直接影響用戶的人身安全。在理解產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一定要追溯到一些基礎(chǔ)的方法標(biāo)準(zhǔn)上，同時(shí)還要關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)，才能對(duì)測(cè)量方法有一個(gè)正確的理解。本文對(duì)加權(quán)接觸電流標(biāo)準(zhǔn)要求、測(cè)試位置、測(cè)試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)電路等方面的分析對(duì)比，為檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)家電產(chǎn)品接觸電流的測(cè)試提供參考。