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電熱器具輸入功率項目不合格原因初探
發(fā)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(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查、產(chǎn)品檢測中常有發(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、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，不是檢驗出來的”，還有人說“產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計出來的”，本文試從設(shè)計的角度出發(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目不合格的常見原因。

一、為避免發(fā)熱等項目的不合格，產(chǎn)品在設(shè)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(chǎn)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(fā)，電熱水壺可以更快地燒開熱水，但是，產(chǎn)品的發(fā)熱也越嚴重。很多企業(yè)在電熱器具設(shè)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(chǎn)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(shè)計的小些，避免產(chǎn)品發(fā)熱嚴重，導致溫升過高，產(chǎn)品誤動作等問題。因此，有些企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計時會盡可能把產(chǎn)品的實際輸入功率設(shè)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(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(yè)為了減低成本，選用細而短的電阻絲繞制發(fā)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(fā)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(fā)紅。為了產(chǎn)品溫升合格，避免產(chǎn)品局部過熱造成危險，只好進一步保證產(chǎn)品的輸入功率處于下偏差附近。

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

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)熱絲的電阻阻值會逐漸增大。

有些企業(yè)只是按照電阻絲常溫時的電阻率來進行設(shè)計，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，這必然導致在工作狀態(tài)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(chǎn)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(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(chǎn)品的輸入功率通常包括了發(fā)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(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品的輸入功率及其偏差做出貢獻。

如果產(chǎn)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(shè)計驗證階段，檢驗的樣本數(shù)不足

設(shè)計驗證是產(chǎn)品設(shè)計的重要階段。

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，應有足夠的樣本量用于檢測，對于小家電產(chǎn)品，通常應有近100臺的樣本比較合適。有些企業(yè)僅通過數(shù)臺樣機的監(jiān)測數(shù)據(jù)即完成產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)項目的驗收，難于保證大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品合格。

六、在設(shè)計驗證和批量生產(chǎn)階段，輸入功率檢測結(jié)果不準確

由于諸多原因，有不少企業(yè)自行檢測的產(chǎn)品輸入功率檢測結(jié)果并不準確。比如，使用的電參數(shù)測量儀表精度不夠，量程設(shè)置不合適，測量功率時器具未達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，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(jié)果是否準確，建議企業(yè)可以針對輸入功率項目開展測量結(jié)果的重復性和再現(xiàn)性研究，只有測量結(jié)果的重復性和再現(xiàn)性達到要求，檢測結(jié)果才是可行的。

關(guān)于測量儀器的選擇以及測量結(jié)果的重復性和再現(xiàn)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(chǎn)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。