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電熱器具輸入功率項(xiàng)目不合格原因初探
發(fā)表時(shí)間:2023-01-21 17:48:20
電熱器具輸入功率項(xiàng)目不合格在各級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查、產(chǎn)品檢測(cè)中常有發(fā)生，尤其是以電阻絲發(fā)熱為加熱原理的電熱器具，比如，常見的電吹風(fēng)、電暖器、電熱水壺、電熱水器、電飯鍋、電熱毯等產(chǎn)品。

有人說“產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)出來的，不是檢驗(yàn)出來的”，還有人說“產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來的”，本文試從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，探討一下以電阻絲發(fā)熱為加熱原理的電熱器具輸入功率項(xiàng)目不合格的常見原因。

一、為避免發(fā)熱等項(xiàng)目的不合格，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)就選擇了輸入功率的下限

GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分 通用要求》中對(duì)家用電器的輸入功率偏差要求如下：


輸入功率越大，對(duì)產(chǎn)品的使用性能也通常有正面的效果，比如，電吹風(fēng)可以更快地吹干頭發(fā)，電熱水壺可以更快地?zé)_熱水，但是，產(chǎn)品的發(fā)熱也越嚴(yán)重。很多企業(yè)在電熱器具設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)把器具的額定輸入功率盡可能標(biāo)得大一些，以示產(chǎn)品有較好的使用性能，一方面又把器具的實(shí)際功率盡可能設(shè)計(jì)的小些，避免產(chǎn)品發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致溫升過高，產(chǎn)品誤動(dòng)作等問題。因此，有些企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)盡可能把產(chǎn)品的實(shí)際輸入功率設(shè)計(jì)在接近額定輸入功率的下限。

二、為減低成本，選用了比較細(xì)的電阻絲作為發(fā)熱元件

根據(jù)歐姆定律，為了得到相同的功率，只要發(fā)熱元件的電阻相同即可。但是，為了得到相同的電阻，發(fā)熱元件可以使用較粗較長(zhǎng)的電阻絲繞制，也可以使用較細(xì)較短的電阻絲繞制。電阻的計(jì)算公式如下：

R=ρ×L/S

ρ– 電阻絲的電阻率；

L – 電阻絲的長(zhǎng)度；

S – 電阻絲的橫截面積。

有些企業(yè)為了減低成本，選用細(xì)而短的電阻絲繞制發(fā)熱元件，雖然功率相同，但在較細(xì)的電阻絲上通過相同的大小的電流將使得發(fā)熱元件的溫升較高，比如有的電吹風(fēng)在工作時(shí)目視能夠看見電阻絲發(fā)紅。為了產(chǎn)品溫升合格，避免產(chǎn)品局部過熱造成危險(xiǎn)，只好進(jìn)一步保證產(chǎn)品的輸入功率處于下偏差附近。

三、在計(jì)算發(fā)熱絲電阻時(shí)，未考慮發(fā)熱絲阻值在發(fā)熱狀態(tài)時(shí)的變化

電阻絲通常都具有正溫度系數(shù)特性，電熱產(chǎn)品在工作的過程中，隨著溫度的逐漸上升，發(fā)熱絲的電阻阻值會(huì)逐漸增大。

有些企業(yè)只是按照電阻絲常溫時(shí)的電阻率來進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨著發(fā)熱絲溫度的升高，電阻增大，根據(jù)歐姆定律，產(chǎn)品的輸入功率自然減小，這必然導(dǎo)致在工作狀態(tài)下電熱器具整機(jī)輸入功率項(xiàng)目不合格。

以上三個(gè)原因都將導(dǎo)致產(chǎn)品的實(shí)際輸入功率比標(biāo)稱的額定輸入功率小，這也正是為什么在各級(jí)抽查中輸入功率項(xiàng)目不合格通常都是功率偏小的主要原因。也就是所謂的“虛標(biāo)”額定輸入功率。

考慮到輸入功率值的正態(tài)分布因素，以額定輸入功率值為中心值，或者以額定輸入功率偏差要求上下限值的中間值為中心值來開展設(shè)計(jì)是避免輸入功率虛標(biāo)這一問題的重要原則。

此外，還有幾個(gè)因素也是值得重視的。

四、對(duì)于組合型電熱器具，對(duì)其它部件的輸入功率和容差估計(jì)不準(zhǔn)確

以電吹風(fēng)為例，產(chǎn)品的輸入功率通常包括了發(fā)熱絲的功率以及電動(dòng)機(jī)的輸入功率大兩部份。電動(dòng)機(jī)的銘牌通常只要求標(biāo)輸出功率，未必有標(biāo)輸入功率。電動(dòng)機(jī)即使有標(biāo)輸入功率，其標(biāo)稱值與實(shí)際值也客觀地可能存在偏差。不同制造水平企業(yè)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，其偏差的大小也存在差異。因此，要對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸入功率及其偏差有個(gè)準(zhǔn)確的估計(jì)并加以驗(yàn)證，電動(dòng)機(jī)的輸入功率及其偏差會(huì)對(duì)整機(jī)產(chǎn)品的輸入功率及其偏差做出貢獻(xiàn)。

如果產(chǎn)品還有其他消耗電能的部件，相應(yīng)地，還要對(duì)其他部件的輸入功率和偏差做出估計(jì)。

五、在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，檢驗(yàn)的樣本數(shù)不足

設(shè)計(jì)驗(yàn)證是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要階段。

產(chǎn)品的輸入功率是呈正態(tài)分布的，為得到客觀的分布狀態(tài)，產(chǎn)品小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)有足夠的樣本量用于檢測(cè)，對(duì)于小家電產(chǎn)品，通常應(yīng)有近100臺(tái)的樣本比較合適。有些企業(yè)僅通過數(shù)臺(tái)樣機(jī)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)即完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目的驗(yàn)收，難于保證大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品合格。

六、在設(shè)計(jì)驗(yàn)證和批量生產(chǎn)階段，輸入功率檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確

由于諸多原因，有不少企業(yè)自行檢測(cè)的產(chǎn)品輸入功率檢測(cè)結(jié)果并不準(zhǔn)確。比如，使用的電參數(shù)測(cè)量?jī)x表精度不夠，量程設(shè)置不合適，測(cè)量功率時(shí)器具未達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，測(cè)量功率時(shí)輸入電壓波動(dòng)太大，等等。

為了判斷輸入功率測(cè)量結(jié)果是否準(zhǔn)確，建議企業(yè)可以針對(duì)輸入功率項(xiàng)目開展測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性研究，只有測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性達(dá)到要求，檢測(cè)結(jié)果才是可行的。

關(guān)于測(cè)量?jī)x器的選擇以及測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性均有專門的資料可供參考，在此不再贅述。

測(cè)量輸入功率時(shí)，試驗(yàn)電壓該如何控制？生產(chǎn)過程中應(yīng)該怎樣管理才能保證電熱器具輸入功率合格？筆者擬另行文探討，如有興趣，敬請(qǐng)期待。