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電熱器具輸入功率項目不合格原因初探

發表時間:2023-01-21 17:48:20

電熱器具輸入功率項目不合格在各級產品質量監督抽查、產品檢測中常有發生，尤其是以電阻絲發熱為加熱原理的電熱器具，比如，常見的電吹風、電暖器、電熱水壺、電熱水器、電飯鍋、電熱毯等產品。

有人說“產品質量是生產出來的，不是檢驗出來的”，還有人說“產品質量是設計出來的”，本文試從設計的角度出發，探討一下以電阻絲發熱為加熱原理的電熱器具輸入功率項目不合格的常見原因。

一、為避免發熱等項目的不合格，產品在設計時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》中對家用電器的輸入功率偏差要求如下：

輸入功率越大，對產品的使用性能也通常有正面的效果，比如，電吹風可以更快地吹干頭發，電熱水壺可以更快地燒開熱水，但是，產品的發熱也越嚴重。很多企業在電熱器具設計時通常會把器具的額定輸入功率盡可能標得大一些，以示產品有較好的使用性能，一方面又把器具的實際功率盡可能設計的小些，避免產品發熱嚴重，導致溫升過高，產品誤動作等問題。因此，有些企業在產品設計時會盡可能把產品的實際輸入功率設計在接近額定輸入功率的下限。

二、為減低成本，選用了比較細的電阻絲作為發熱元件

根據歐姆定律，為了得到相同的功率，只要發熱元件的電阻相同即可。但是，為了得到相同的電阻，發熱元件可以使用較粗較長的電阻絲繞制，也可以使用較細較短的電阻絲繞制。電阻的計算公式如下：

R=ρ×L/S

ρ– 電阻絲的電阻率；

L – 電阻絲的長度；

S – 電阻絲的橫截面積。

有些企業為了減低成本，選用細而短的電阻絲繞制發熱元件，雖然功率相同，但在較細的電阻絲上通過相同的大小的電流將使得發熱元件的溫升較高，比如有的電吹風在工作時目視能夠看見電阻絲發紅。為了產品溫升合格，避免產品局部過熱造成危險，只好進一步保證產品的輸入功率處于下偏差附近。

三、在計算發熱絲電阻時，未考慮發熱絲阻值在發熱狀態時的變化

電阻絲通常都具有正溫度系數特性，電熱產品在工作的過程中，隨著溫度的逐漸上升，發熱絲的電阻阻值會逐漸增大。

有些企業只是按照電阻絲常溫時的電阻率來進行設計，隨著發熱絲溫度的升高，電阻增大，根據歐姆定律，產品的輸入功率自然減小，這必然導致在工作狀態下電熱器具整機輸入功率項目不合格。

以上三個原因都將導致產品的實際輸入功率比標稱的額定輸入功率小，這也正是為什么在各級抽查中輸入功率項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”額定輸入功率。

考慮到輸入功率值的正態分布因素，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計是避免輸入功率虛標這一問題的重要原則。

此外，還有幾個因素也是值得重視的。

四、對于組合型電熱器具，對其它部件的輸入功率和容差估計不準確

以電吹風為例，產品的輸入功率通常包括了發熱絲的功率以及電動機的輸入功率大兩部份。電動機的銘牌通常只要求標輸出功率，未必有標輸入功率。電動機即使有標輸入功率，其標稱值與實際值也客觀地可能存在偏差。不同制造水平企業生產的電動機，其偏差的大小也存在差異。因此，要對電動機的輸入功率及其偏差有個準確的估計并加以驗證，電動機的輸入功率及其偏差會對整機產品的輸入功率及其偏差做出貢獻。

如果產品還有其他消耗電能的部件，相應地，還要對其他部件的輸入功率和偏差做出估計。

五、在設計驗證階段，檢驗的樣本數不足

設計驗證是產品設計的重要階段。

產品的輸入功率是呈正態分布的，為得到客觀的分布狀態，產品小批量生產時，應有足夠的樣本量用于檢測，對于小家電產品，通常應有近100臺的樣本比較合適。有些企業僅通過數臺樣機的監測數據即完成產品設計開發項目的驗收，難于保證大批量生產的產品合格。

六、在設計驗證和批量生產階段，輸入功率檢測結果不準確

由于諸多原因，有不少企業自行檢測的產品輸入功率檢測結果并不準確。比如，使用的電參數測量儀表精度不夠，量程設置不合適，測量功率時器具未達到穩定的工作狀態，測量功率時輸入電壓波動太大，等等。

為了判斷輸入功率測量結果是否準確，建議企業可以針對輸入功率項目開展測量結果的重復性和再現性研究，只有測量結果的重復性和再現性達到要求，檢測結果才是可行的。

關于測量儀器的選擇以及測量結果的重復性和再現性均有專門的資料可供參考，在此不再贅述。

測量輸入功率時，試驗電壓該如何控制？生產過程中應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，敬請期待。

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