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案例問題
某制造商實驗室申請CNAS認可現場評審被開不符合項：提交的電磁灶安規測試經歷報告顯示未對“工作電壓超過250V的部件”進行電氣強度試驗。那電磁灶中“工作電壓超過250V的部件”電氣強度試驗電壓是多少呢?
案例分析
筆者認為，電磁灶中有工作電壓超過250V的部件，在GB4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》標準13、16、29章中都應注意，不能降低要求按220V工作電壓考核。
想要計算電氣強度試驗電壓，有必要先了解電磁灶工作原理，考慮超過250V部件的工作電壓。
01 電磁灶的基本原理
電磁灶是利用電磁感應原理將電能轉換為熱能的工作原理。由整流電路將50/60Hz的交流電壓轉換成直流電壓（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再經過控制電路將直流電壓轉換成頻率為20-35KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈產生高速變化的磁場，當磁場內的磁力線通過金屬器皿底部金屬體內產生無數的小渦流，使器皿本身自行高速發熱。
圖1 電磁灶原理
（圖片來源于網絡）
圖2 電磁灶主回路電路
（圖片來源于網絡）
電磁灶主回路電路示例如圖2所示，市電經橋式整流器變換為直流電，再經電壓諧振變換器變換成頻率為20-35kHz的交流電。電壓諧振變換器是低開關損耗的零電壓型（ZVS）變換器，功率開關管的開關動作由單片機控制，并通過驅動電路完成。
02 電磁灶的基本原理
根據電路原理，橋式整流后的電路，包括濾波電容C2、線圈盤、IGBT對“大地（產品放在大地上，或人站在大地上觸及產品外殼構成另一電極）”的工作電壓可能超過器具的額定電壓220Vr.m.s。
某電磁灶實測典型工作點對大地的工作電壓結果如下：
圖3 某電磁灶線圈盤OUT1 – 大地 電壓波形
（圖片來源于實拍）
電壓峰值344 Vpeak，此值將用于GB 4706.1-2005標準29.1.5 電氣間隙的考核；
電壓有效值 155 Vr.m.s，沒有超過250V。
圖4 某電磁灶線圈盤OUT2 – 大地 電壓波形
（圖片來源于實拍）
電壓峰值1040 Vpeak，此值將用于GB 4706.1-2005標準29.1.5 電氣間隙的考核；
電壓有效值 481 Vr.m.s，超過250V，此值將用于GB 4706.1-2005標準13.3、16.3、29.2條款試驗。
值得指出，不同品牌、不同型號的電磁灶該部位的工作電壓不盡相同。
03 計算13、16章電氣強度試驗電壓
對于工作電壓481 Vr.m.s部件與易觸及部件之間加強絕緣，電氣強度試驗電壓為
Ux = 2.4 U +2400 = 2.4 × 481 + 2400 = 3554 V
顯然比額定電壓 “>150且≤250 V”部件加強絕緣的試驗電壓3000 V要高。
04 實際電氣強度試驗操作
有人“偷懶”在進行“工作電壓481 Vr.m.s部件與易觸及部件之間”加強絕緣3554V電氣強度試驗，高壓試驗裝置一個探頭接被測電磁灶的插頭，另一探頭連接覆蓋在微晶面板和控制面板上的金屬箔。這是錯誤的試驗方法。
根據物理學“等勢體”原理，此時 “工作電壓220 Vr.m.s部件與易觸及部件之間” 原本只需要承受3000 V耐壓試驗，而“受連累”一起經受3554 V耐壓試驗。
正確的做法是，切斷“工作電壓481 Vr.m.s部件”與“工作電壓220 Vr.m.s部件”的電路連接，3554 V耐壓只施加在“工作電壓481 Vr.m.s部件”與“易觸及部件”之間。
05 29.1.5電氣間隙脈沖電壓的計算
用于確定表16電氣間隙的電壓應是額定脈沖電壓與工作電壓峰值和額定電壓峰值之差的和，即
脈沖電壓 = 2500 + （1040 – 220 × 1.414） = 3229 V
標準條款
GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》（IEC 60335-1:2004，IDT ）標準
3.1.3工作電壓 working voltage
器具以額定電壓并在正常工作條件下運行時，考慮的那部分所承受的最高電壓。
注1：考慮控制器和開關裝置不同位置的影響。
注2：工作電壓考慮了諧振電壓。
注3：在確定工作電壓時，可忽略瞬間電壓的影響。
13.3 按照GB/T 17627. 1 (eqv IEC 61180-1)的規定，斷開器具電源后，器具絕緣立即經受頻率為50 Hz或60 Hz的電壓，歷時1 min.
用于此試驗的高壓電源在其輸出電壓調整到相應試驗電壓后，應能在輸出端子之間提供一個短路電流Is。電路的過載釋放器對低于跳閘電流Ir的任何電流均不動作。不同高壓電源的Is和Ir值見表5。
試驗電壓施加在帶電部件和易觸及部件之間，非金屬部件用金屬箔覆蓋。對在帶電部件和易觸及部件之間有中間金屬件的Ⅰ類結構，要分別跨越基本絕緣和附加絕緣來施加電壓。
注1：應注意避免電子電路元件的過應力。
試驗電壓值按表4的規定。
表4 電氣強度試驗電壓
絕緣 | 試驗電壓/V | |||
額定電壓a | 工作電壓（U） | |||
安全特低電壓SELV | ≤150 | ＞150且≤250b | ＞250V | |
基本絕緣 | 500 | 1 000 | 1 000 | 1.2U+700 |
附加絕緣 | 1 250 | 1 750 | 1.2U+1450 | |
加強絕緣 | 2 500 | 3 000 | 2.4U+2400 | |
a 對多相器具，額定電壓是指相線與中性線或地線之間的電壓。對480V的多相器具，試驗電壓按照額定電壓在＞150V和≤250V的范圍內的規定。 b 對額定電壓≤150V的器具，測試電壓施加到工作電壓在>150V且≤250V范圍內的部件上。 | ||||
在試驗期間不應出現擊穿。
注2：可忽略不造成電壓下降的輝光放電。
16.3 在16.2試驗之后，絕緣要立即經受1 min頻率為50 Hz或60 Hz基本正弦波的電壓。表7中給出了適用于不同類型絕緣的試驗電壓值。絕緣材料的易觸及部分，要用金屬箔覆蓋。
注1：注意金屬箔的放置，以使絕緣的邊緣處不出現閃絡。
表7 試驗電壓
絕緣 | 試驗電壓/V | |||
額定電壓a | 工作電壓（U） | |||
安全特低電壓SELV | ≤150 | >150V和≤250Vb | ＞250V | |
基本絕緣c | 500 | 1250 | 1250 | 1.2U+950 |
附加絕緣c | —— | 1250 | 1750 | 1.2U+1 450 |
加強絕緣 | —— | 2500 | 3000 | 1.2U+2 400 |
a 對多相器具，額定電壓是指相線與中線或地線之間的電壓。以在＞150V且≤250V的范圍內的額定電壓值作為480V多相器具的試驗電壓。 b 對額定電壓≤150V的器具，測試電壓施加到工作電壓在>150V且≤250V范圍內的部件上。 | ||||
對入口襯套處、軟線保護裝置處或軟線固定裝置處的電源軟線用金屬箔后，在金屬箔與易觸及金屬部件之間施加試驗電壓，將所有夾緊螺釘用表14中規定力矩的三分之二值夾緊。對0類和Ⅰ類器具，試驗電壓為1250 V，對Ⅱ類器具，試驗電壓為1750 V。
注2：13.3的注3對試驗用的高壓電源做了規定。
注3：對同時帶有加強絕緣和雙重絕緣的Ⅱ類結構，要注意施加在加強絕緣上的電壓不對基本絕緣或附加絕緣造成過應力。
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