家用电器产品电容器放电试验

家用电器产品电容器放电试验

周贵华

贵州省机械电子产品质量检验检测院贵州贵阳550016

摘要：电器产品电源端口的电容残余电压测试是电器产品安全性检测的重要指标之一，本文在智能坐便器家电产品拔出插头电容器放电试验中，要充分考虑产品的工作状态、开关位置对电容器放电测试结果的影响，以及如何合理的选择电容器放电电阻值。

关键词：家电产品；拔出插头；X电容；放电电阻

在使用、维护或维修电器产品时，使用人员或维修人员在电器设备下电后，由于设备内部电容的储能，使得电路在断电后人可接触到的导体部分的电压(On电源插头的火线、零线、地之间的任意两两组合)不能立刻下降到人体可承受的电压值以下。从人员防电击保护的目的出发，对使用人员可能接触到产品的供电端子、或维修人员打开机器外壳后接触到内部的电路导体，要求在产品断电后的规定的时间内，使用人员或维修人员能够接触到的导体部分的残余电压需要满足相关产品安全标准要求。

1标准限值和测试要求

智能坐便器测试所采用的安全标准为GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》，其特殊要求为GB4706.53-2008《家用和类似用途电器的安全坐便器的特殊要求》。电容器放电测试项目在标准22.5条款中做相关要求，即“打算通过一个插头来与电源连接的器具，其结构应能使其在正常使用中当触碰该插头的插脚时，不会因有充过电的电容而引起的电击危险。电容器额定容量大于0.1uF时，认为会引起电击危险。”测试方法为“器具以额定电压供电，然后将其任何一个开关置于“断开”位置，器具在电压峰值时从电源断开。在断开后的1s时，用一个不会对测量值产生明显影响的仪器，测量插头各插脚间的电压。此电压不应超过34V”。

2产品电容器放电测试

家用智能坐便器产品由开关电源模块供电，坐便器的清洁用水经可控硅控制至加热棒RL加热，电源两极之间X电容的标称电容量为0.47uF，未安装放电电阻，该产品具有手动机械开关。

为了进行电容器放电测试，根据标准要求，需要进行以下几个方面的确认：①不会对测量值产生明显影响的仪器；②产品正常使用的工作状态确定；③产品开关状态位置的选择。

2.1不会对测量值产生明显影响的仪器

实验室一般采用示波器进行测量，示波器探头输入阻抗一般为1MΩ或者10MΩ，如果用该输入阻抗的示波器探头测试，电容器电荷会通过示波器输入阻抗的电阻进行放电，从而对测试结果产生很大影响，为避免这一情况，IECEE在CTL年会上表决通过了DSH-0716决议，决议要求实验室在该条款测试时应使用输入阻抗为100MΩ±5MΩ，输入电容量为25pF或更小的电容器并联组成的仪器来测量电容器放电时间。

2.2产品正常使用的工作状态确定

根据GB4706.53-2008《家用和类似用途电器的安全座便器的特殊要求》标准3.1.9对正常工作定义为“器具按周期运行，开始每周期为10min，坐便器盖打开或盖上，取其中较不利情况。如果周期不能自动终止，器具运行15s，或者按使用说明书规定的一段时间，取其较长者。如果提供暖风烘干，烘干周期应在喷淋周期结束后立即启动，除非是自动控制程序”。按照以上正常工作状态进行电容放电时间测试，每个试验周期内智能坐便器上水加热期间，如果立刻进行电容器放电时间测试，可控硅导通，电容器C的电荷将通过加热棒RL回路进行放电，测试结果满足标准限值要求，测试结果见图2所示。当坐便器清洗水加热完成，可控硅断开加热棒回路，此时进行电容器放电时间测试，由于没有加热棒RL的放电回路，电容器C的电荷无回路进行释放，测试结果不满足标准限值要求。由于智能坐便器使用者在日常中频繁使用，坐便器的清洁用水是否在处在保温加热，使用者在拔出电源插头时并不会在意，因此试验人员应充分了解产品的电路回路和产品的工作状态，在测试时，根据具体情况合理选择最不利条件。

2.3产品开关状态的选择

根据GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第一部分通用要求》标准22.5中对产品开关状态要求为“将其任何一个开关置于“断开”位置”，如果手动机械开关K处于断开位置，此时器具在关机状态下，拔出插头1s所测电压几乎接近0V，满足标准限值要求。但在日常使用中，使用者通常不会置开关于断开位置后才拔掉电源插头，常见情况是开关K处于接通位置时，在待机状态下，拔出插头，此种情况下插头1s后所测电压为300V，超过标准限值的34V，测试结果不满足标准限值。在现实生活中，像智能坐便器等产品，在设计上通常设有弱电“待机开关”，在待机状态下拔出电源插头是可以预见的“正常操作”，如果仅从标准字面上去理解，将未能模拟出实际使用中可能出现的状况，存在安全隐患，有不合理之处。其它电子产品标准如GB8898、GB4943.1、GB9706.1等安全标准，都需要开关在任意状态进行测试，统一各实验室测试结果，有效避免以此带来的安全隐患。

3电容器电荷释放回路及放电电阻选择

目前电容器电荷释放回路通常采用放电电阻的设计，GB4706.1-2005标准要求在拔出电源插头1s后，插头上插脚间的电压不应超过34V，由于此时外部电源处于断开位置，电源输入端电路为RC零输入相应特性，电容器开始通过放电电阻释放贮存的电荷。电容器上贮存的电压与放电时间之间的关系可以通过理论计算来估算，拔出插头后插销两极间的电压值或放电时间常数，电容器放电理论公式如下：U(t)=U(0)×e（-t/τ）（t≥0）（1）式中：时间常数τ=RCR—电路的等效放电电阻阻值（MΩ）；C—电路的等效电容容量（uF）；t—放电时间（s）。最大的U(0)=240×1.414=339V，电源两级之间的标称电容C为0.47uF，要使拔出插头1s后插脚间电压不超过34V，由公式1可知：U(1)=339×e（-1/R×0.47×10-6）≤34V，可以计算出放电电阻R≤0.925MΩ。放电电阻值应小于该值才能通过测试。

4结束语

智能坐便器结合了陶瓷卫浴与家电产品的设计，加之开关电源广泛运用到产品设计中，对传统家电产品设计提出了更新的要求。电容器放电要求是电子产品设计的一个重要安全项目，只有充分考虑到产品的使用状态、模式状态才能保证产品通过标准测试，建议电路设计者尽量合理的设计电容器放电回路，为电容器贮存电荷提供良好的释放回路，充分考虑电路在正常使用时对使用者电击的危险。产品的电气安全要求是否合格，关系到消费者的人身安全，因此使用高精度、对测量结果影响最小的设备成为合格性检测的保障。本文所研制的自动测量设备，适用范围广’通用性强，可以满足IT、Av、家电、工业产品等众多标准测试要求，可以达到单个设备测量不同电路放电残余电压的能力，降低了测量设备对测试的影响。实现测试自动化，测试结果读取的数字化显示，提高了测试效率。测量精度满足IECEECTL决议对测量电压的误差要求，提高测试结果准确率高，误差较小，有效避免人员、环境对测量结果的影响，适合在广大检测机构和工厂进行专业测量和自检推广应用。

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