实验室工程师知识点分享：认识家用电器标准及电气安规性能和测试方法，避免踩坑！

一、家用电器的分类
 
      家用电器是指用于家庭和类似家庭使用条件的日常生活用电器。
      家电一般按用途大致可划分以下9类产品：
     1. 空调器具：主要用于调节室内空气温度、湿度以及过滤空气之用，如电风扇、空调器、空气清洁器等。
     2. 制冷器具：利用制冷装置产生低温以冷却和保存食物、饮料，如电冰箱、冰柜等。
     3. 清洁器具：用于清洁衣物或室内环境，如洗衣机、吸尘器等。
     4. 熨烫器具：用于熨烫衣服，如电熨斗等。
     5. 取暖器具：通过电热组件，使电能转换为热能，供人们取暖，如电加热器、电热毯等。
     6. 保健器具：用于身体保健的家用小型器具，如电动按摩器、负离子发生器、周林频谱仪等。
     7. 整容器具：如电吹风、电动剃须刀等。
     8. 照明器具：如各种室内外照明灯具、整流器、启动器等。
     9.家用电子器具：是指家庭和个人用的电子产品。种类比较多，主要有以下几类：
       (1)音响产品：如组合音响、收录音机等
       (2)视频产品：如黑白电视机、彩色电视机、录像机、VCD、DVD等
       (3)计时产品：如电子手表、电子钟等
       (4)计算产品：如计算器、 家用计 算机等
       (5)娱乐产品：如电子玩具、电子乐器、电子游戏机等
       (6)其它家用电子产品：如家用通讯产品、电子稳压器、红外遥控器、电子炊具等。
 
 
二、家用电器安规标准概述
 
       家用电器产品安规标准，是为了保证人身安全和使用环境不受任何危害而制定的，是家用电器产品在设计、制造时必须遵照执行的标准文件，严格执行标准中的各项规定，家用电器的安全就有了可靠保证。贯彻实施这一系列国家标准，对提高产品质量及其安全性能将产生极大影响。
       安全标准涉及的安全方面，分为对使用者和对环境两部分。
 
       第一是防止人体触电
 
       触电会严重危及人身安全，如果一个人身上较长时间流过大于自身的摆脱电流(IEC报告，60公斤体重成年男子为10mA，妇女为70%，儿童为40%)严重一点可能会造死亡。防触电是产品安全设计的重要内容，要求产品在结构上应保证用户无论在正常工作条件下，还是在故障条件下使用产品，均不会触及到带有超过规定电压的元器件，以保证人体与大地或其它容易触及的导电部件之间形成回路时，流过人体的电流在规定限值以下。据统计，每年中国地区因触电造成死亡人数均超过3000人，其中因家用电器造成触电死亡人数超过1000人。因此，防触电保护是安全标准中首先应当考虑的问题。              
 
       第二是防止过高的温升  

       过高的温升不仅直接影响使用者的安全，而且还会影响产品其它安全性能，如造成局部自燃，或释放可燃气体造成火灾；高温还可使绝缘材料性能下降，或使塑料软化造成短路、电击； 高温还可使带电组件、支承件或保护件变形，改变安全间隙引发短路或电击的危险。
       因此，产品在正常或故障条件下工作时应当能够防止由于局部高温过热而造成人体烫伤，并能防止起火和触电。由于家用电器是关系到安全的产品，必须首先制订和贯彻实施安全标准，以保证产品品质，国际电工委员会(IEC)出版物制订了安全标准，IEC60335-1《家用和类似用途电器的安全通用要
求》，对各类家用和类似用途电器安全通用要求作出了规定。在该标准基础上，根据各类家用电器的性能，制订不同的安全特殊要求标准，达到保护用户使用安全的目的。这一系列标准都是针对某一特定品的特殊安全要求，结合一定时期内，各个产品的具体情况，对通用安全标准中有关章、条、款、项的内容进行补充、增加和更换。凡在特殊安全标准中未作补充、增加和替换的章、条、款、项，应该执行通用安全标准中相应的章、条、款、项的规定，即安全特殊要求必须与通用要求配合使用。
 
三、家用电器的基本安全要求
 
      家用电器都是在通电后才能工作，而且大多数家用电器使用的都是220V交流电，属于非安全电压。此外，有的家用电器，例如电视机本身会产生1万伏以上的高压，人体一旦接触这样高的电压，发生触电，就会有生命危险。还有的家用电器中某些元器件存在着爆炸危险，如显像管等。所谓安全性就是指人们在使用家用电器时免遭危害的程度。因此，安全性是衡量家用电器的首要质量指标。举例在IEC60335-1《家用和类似用途电器的安全通用要求》的标准中，要求家用电器必须有良好的绝缘性能和防护措施，以保护消费者使用的安全。如：规定了防触电保护，过载保护，防辐射、毒性和类似危害的措施。上述标准还规定了家用电器的设计和制造，应保证在正常使用中安全可靠地运行，即使在使用中可能出现误操作，也不会给使用者和周围环境带来危害。
 
四、家用电器安全防护
 
       家用电器安全防护分为两大类：一类是按防触电保护方式分；另一类是按防水程度分。在说明家用电器5种防触电保护方式之前，先介绍几个基本概念： 
       基本概念：
       1. 基本绝缘(Basic Insulation) 施加于带电部件对电击提供人基本防护的绝缘。是指在电器中的带电部件上 ，用绝缘材料将带电部件封闭起来，对防触电起基本保护作用的绝缘，如套有绝缘材料的铜、铝等金属导线。从结构上，这种绝缘都置于带电部件上，直接与带电部件接触。
       2. 附加绝缘(Supplementary Insulation) 在基本绝缘万一损坏时，为对电击提供保护而另外施加于基本绝缘的独立绝缘。如电热毯、电热丝外包覆的塑料套管。
       3. 双重绝缘(Double Insulation) 由基本绝缘和附加绝缘构成的绝缘系统。同时具有基本绝缘和附加绝缘起防触电保护作用的绝缘，一旦基本绝缘失效时，由附加绝缘起保护作用。如电视机电源线就采用双重绝缘。
       4.加强绝缘(Reinforced Insulation) 在IEC60335规定的条件下，提供与双重绝缘等效的防电击等级，而施加于带电部件的单一绝缘。它提供的防触电保护程度相当于双重绝缘，但它是一种单独的绝缘结构，可以由几个不能像基本绝缘或附加绝缘那样单独试验的绝缘层组成。 

  
      五种防触电保护方式：
      1. O类电器：依靠基本绝缘防止触电的电器。它没有接地保护，在容易接近的导电部分和设备固定布线中的保护导体之间，没有连接措施。在基本绝缘损坏的情况下，便依赖于周围环 境进行保护的设备。一般这种设备使用在工作环境良好的场合。近年来对家用电器的安全要求日益严格，O类电器已日渐
减少，老式单速拉线开关控制的吊扇是O类电器。 
      2. OⅠ类电器：至少整体具有基本绝缘和带有一个接地端子的电器，电源软线中没有接地导线、插头上也没有接地保护插脚，不能插入带有接地端的电源插座。老式国产波动式电动洗衣机大多是OⅠ类电器。如图片所示，只备有接地端子，而没有将接地线接到接地端子上，使用时由用户用接地线将机壳直接接地。  
 
      3.Ⅰ类电器(Class I) 除依靠基本绝缘进行防触电保护外，还包括一项附加安全措施，方法是将易触及导电部件和已安装在固定线路中的保护接地导线连接起来，使容易触及的导电部分在基本绝缘失效时，也不会成为带电体。例如，冰箱都是Ⅰ类电器—连接地线。
      4. Ⅱ类电器(Class II) 不仅仅依赖基本绝缘，而且还具有附加的安全预防措施。一般是采用双重绝 缘或加强绝缘结构，但对保护接地是否依赖安装条件，不作规定。例如，电热毯大多是Ⅱ类电器。
      5. Ⅲ类电器(Class III) 这类电器是依靠隔离变压器获得安全特低电压供电来进行防触电保护。同时在电器内部的电路的任何部位，均不会产生比安全特低电压高的电压。 国际电工委员会(IEC)出版物中的安全特低电压，是指为防止触电事故而采用的特定电源供电的电压系列。这个电压的上限值，在任何情况下，两个导体间或任一导体与地之间，均不得超过交流(50～500Hz)有效值50V。我国规定安全特低电压额定值等级为42V、36V、24V、12V、6V，当电器设备采用了超过 24V的安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的保护措施。目前使用的移动式照明灯多属Ⅲ类电器。
 
五、家用电器安全性能的简易测试方法
 
      为了确保家用电器具有良好的电气性能，对于电热电器和电动电器要进行泄漏电流和绝缘电气强度试验。在家用电器产品标准中，一般规定要测试工作温度下的电气绝缘和泄漏电流， 试验比较复杂。

为了简化，下面介绍的三种电器安全性能测试，均是在冷态、不连接电源情况下进行。
      1. 绝缘电阻测试
          家用电器产品绝缘电阻是评价其绝缘质量好坏的重要标志之一。绝缘电阻是指家用电器带电部分与外露非带电金属部分之间的电阻。随着家用电器工业迅速发展和这类产品的普及率大大提高，为确保使用者人身安全，对家用电器的绝缘质量要求也越来越严格。国际电工委员会(IEC)标准规定测量带电部件与壳体之 间的绝缘电阻时，基本绝缘条件的绝缘电阻值不应小于2MΩ；加强绝缘条件的绝缘电阻值不应小于7MΩ；Ⅱ类电器的带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔离的金属部件之间，绝缘电阻值不小于2MΩ；Ⅱ类电器的仅用基本绝缘与带电部件隔离的金属部件和壳体之间，绝缘电阻值不小于5MΩ。 
     2. 泄漏电流测试
         家用电器的泄漏电流是指电器在加电压作用下，所测试量测到的漏电流，对于各类家用电器，各国家标准也都规定了泄漏电流不应超过的上限值，产品出厂前都要进行测试。测试时施加电压为家用电器额定电压1.06倍(或1.1倍)，在电压施加5 sec内进行测量，施加试验电压的部位是家用电器带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔离的壳体之间，以及带电部件和用加强绝缘与带电部件隔离的壳体之间。如果带电部件和金属壳或金属盖之间距离小于IEC60335-1 2001《家用和类似用途电器的安全通用要求》第29.1条所规定的适当间隙时，施加试验电压的部位是用绝缘材料做衬里的金属壳或金属盖与贴在衬里内表面的金属箔之间。 1982年10月IEC335 1第三次修正时才确定泄漏电流测试线路，标准规定电热器具要测热和潮湿状态下泄漏电流，电动器具要测工作温度状态下泄漏电流 。 
     3. 绝缘电气强度试验
         通用要求规定，电热器具在作温度和湿热试验后均要进行电气强度试验，电动器具只在湿热试验后进行电气强度试验。家用电器在长期使用过程中，不仅要承受额定电压，还要承受工作过程中短时间内高于额定工作电压的过电压的作用，当过电压达到一定值时，就会使绝缘击穿，家用电器就不能正常工作，使用者就可能触电而危及人身安全。电气强度试验俗称耐压试验，是衡量电器的绝缘在过电压作用下耐击穿的能力，这也是一种考核该产品是否保证使用安全的可靠手段。
        电气强度试验分两种：一种是直流耐压试验，另一种是交流工频耐压试验。家用电器产品一般进行
交流工频耐压试验。电气强度试验受试部位和试验电压值，在各产品标准中都作了具体说明和规定。一般的说，在工作温度下，Ⅱ类电器在与手柄、旋纽、器件等接触的金属箔和它们的轴之间 ，施加试验电压为2500V；Ⅲ类电器使用基本绝缘，试验电压500V；其它电器，采用基本绝缘，试验电压1250V，采用加强绝缘，试验电压为3750V。除电动机绝缘外，其它部分的绝缘应能承受1min，正弦波、频率为50Hz的耐压试验，不应发生闪络和击穿。试验开始时，先将电压加至不大于试验电压50%，然后迅速升到试验电压规定值，并持续到规定时间。
       在进行电气强度试验时，应注意下列事项：
       (1) 电气强度试验必须在绝缘电阻(电动电器)或泄漏电流(电热电器)测试合格后，才能进行。
       (2) 试验电压应按标准规定选取，施加试验电压部位，必需严格遵守标准规定。
       (3) 试验场地应设防护围栏，试验装置应有完善保护接零(或接地)措施，试验前后应注意放电。
       (4) 每次试验后，应使调压器迅速返回零位。

  

有条件的单位，可以选购简易型电气强度试验台，进行电气强度试验。如果采用ENY 1或EN Y 2型闪络击穿试验装置进行电气强度试验，可以用在示波器上看到的波形，判断试样是击 穿还是闪络。

　　家用电器的安全性能测试，除了上述绝缘电阻、泄漏电流、绝缘电气强度外，还应根据国家 标准，测试接地电阻、温升等指标。掌握这方面知识，可参看有关国家标准和专业书籍。

　　五、家用电器的安全供电

　　家用电器供电是单相三线制低压供电系统，引入家庭的是其中一根相线和零线，这种系统采 用保护接零是行之有效的方法。要使这种接零保护可靠的前提之一，是零线要重复接地。国 际电工委员会(IEC)规定，在从专用配电变压器至建筑物入口处的一段线路中，工作零线和 保护零线可以共用，并在入户前要接在建筑物的接地体上，进户后另拉一条保护零线，即将 零线分为工作零线和保护零线，新建建筑物都应采用这种保护接零方法，并选用符合国际标 准规定的电器装置，10A以下选用扁三极插头(座)。

　　对大多数民用旧建筑，零线没重复接地，也没另设一根保护零线，有人采用将家用电器外壳 接向自来水管、暖气管等自然接地体上的保护接地方法。(注意：千万不可接在煤气管上， 否则有可能爆炸!)由于水管连接处常有铅油、麻线等物填充，使接地电阻超过允许值(4Ω) 。当家用电器中电源有一相碰壳时，因接地电阻较大，熔断器不能熔断，会使金属外壳长期 带电，潜伏了使用者触电危险。因此，在接零系统中不应单纯采用这种保护接地措施，将这 种保护接地方法与漏电保护器合用，能有效地防止触电事故，漏电保护器当有微小漏电流时 ，能使电路在0 1s内切断。在上述保护接地中，虽然自来水管等接地体接地效果有时并不 好，但只要有较小漏电流产生，都能使漏电保护器动作，迅速切断电源。漏电保护器在国外 已普遍采用，我国制订有关规程和国家标准，即将普遍推广，使我国家庭的安全用电得到保 证。

　　我国为解决民用建筑配电方式与家用电器用电安全要求不相适应的矛盾，决定在新建民用建 筑内实行单相三线制供电方式，并在旧建筑物加固、大中修和改造翻建时，加设专用保护线 ，将原有单相两线制改为单相三线制配电线路。同时，积极推广漏电保护器。生产和销售的 漏电电流动作保护器必须保证质量及安全可靠，符合GB 6829 1995《剩余电流动作保护器 的一般要求》，经认证合格后，供电部门才准于安装使用。

　　六、我国对家用电器产品实施安全认证

　　由于高科技成果迅速在家用电器领域推广应用，高科技家用电器不断投放市场，消费者仅凭 感官和经验已很难判别产品内在质量，一般基层经销单位也不可能配备齐全的质量检测手段 ，因而在市场经营和购买商品中经常处于被动地位。我国已决定对彩色、黑白电视接收机、 带外接电源的收录机、电冰箱、电风扇、洗衣机、空调器、电加热器、贮水式电淋浴器、微 波炉、洗碗碟机、食品加工机、皮肤及毛发护理器具、电吹风、电熨斗、吸排油烟机等家用 电器，实施强制性安全认证，颁发“CCEE”长城认证标志。凡通过认证、附有认证标志的电 器产品，就为广大消费者提供了正确可靠的质量信息，以维护消费者的人身财产安全。

　　为了保障我国广大消费者的人身健康和安全，国家进出口商检局对进口家电产品进行了安全 认证。广大消费者在购买进口机电产品时，要注意有无商检安全认证标志。包括进口汽车、 摩托车及其发动机、电冰箱及其压缩机、空调器及其 压缩机、电视机及其显像管等类进口机电商品，只有加贴商检安全认证标志，才是安全可靠 的。商检安全认证标志是黄色圆形、底为白色。上有变体的“CCIB”(“中国商检”的英文 缩写)，并有英文字母“S”，表示安全。

　　对进口空调器及空调压缩机、进口电冰箱及电冰箱压缩机、进口电视机及显像管，“安全认证标志”应加贴或模压在产品的后面。

　　从1996年10月1日起，个人计算机等20类进口电子电工产品必须获得“进口商品安全质量许 可证书”并具有国家商检局批准使用的“CCIB”安全标志，方准许在销售，否则不 准进入。

　　由国家商检局、外经贸部联合发布的《第二批实施安全许可证的进口商品目录》中共包括38 类产品，其中的个人计算机、显示器、开关电源(含UPS电源、直插式电源变换器等)、打印 机、家用自动洗衣机、真空吸尘器、皮肤及毛发护理器具(含电吹风、干手器、电烫发器， 电热梳等)、电热水器、电烤箱类、微波炉、电饭锅、电熨斗、电灶类、电动食品加工机、 液体加热器(含电热杯、电热水瓶、电热锅、压力锅、开水器等)、录像机、音响设备、电动 工具、低压电器和电焊机等20类产品，1996年10月1日起实施，未获安全质量许可证者不准 进入我国市场。其余的安全技术防范产品、火灾报警器、电信终端产品(含电话机、传真机 等)、血液透析装置、医用超声诊断和治疗设备、锅炉、汽车轮胎、摩托车轮胎等18类产品 ，1997年10月1日起实施安全认证。

 
结论： 
 
       对于不同类别的家用电器，所需要进行的测试要求也有所不同，例如，对于I类产品就必须进行接地阻抗的测试；在Ⅱ类产品的测试上就不需要，而对于电气强度测试，不同的绝缘分类等级所对应测试电压的要求也是不一样。因此在进行各项安规测试之前，必须了解产品是属于何种产品类别，然后再根据所对应标准要求的测试项目、测试方法、测试部位、测试参数等的规范来进行测试，经过上述介绍后相信可以使您的产品在进行安规测试时能更符合标准要求。