電風扇能效檢測方法分析

鐘軍武

廣東省湛江市質量計量監督檢測所 廣東湛江 524000

電風扇能效等級主要是根據能效值設定，國家對此有相關規定，其中能效值等與實測風量與電動機輸入功率之間的比值。由于我國對此相關研究相對較少，能效值的獲得還沒有一個有效的方法，較多企業只有在測試階段進行能效值的確定，若達不到要求就需要重新設計，這在較大程度上增加了產品設計成本，這就需要采用一種有效的方法來獲得。

1 電風扇能效檢測要求

本文對電風扇能效值的確定主要通過GB/T13380-2007中的檢測方法，試驗對象是一臺電容式電風扇[1]。風扇在自動風景中，使升降臺中的風速儀與風扇葉片軸線保持在同一平面，并保證兩者距離在1.2m，在其期間風速儀在運行的過程中能夠有效移動來采集數據，同時對數據進行有效的傳輸，以此計算出能效值，整個數據的采集與計算均由計算機進行控制與計算，不存在認為干擾。

2 電風扇能效值的工程計算方法的原理

電動機在使用之前需要進行有效的測試，企業才能夠得到有效的參數曲線，其中有轉速、扭矩曲線以及輸入功率等，但是較少對電風扇扇葉進行有效的研究，我國目前為止還沒有對扇葉提供有效的參數。這就需要提出構建扇葉的相關概念，以此為能效值的工程計算提供準確的數據。

由能效值公式：能效值=實測風量/電動機輸入功率

可得，在對能效值計算過程中需要得到輸入功率與風量數據，電動機在生產期間均能夠提供電動機輸入功率曲線，所以需要對電動機工作中的轉速實施有效的確定，以此提供準確的輸入功率。若在此期間能夠得到有效的扇葉的轉速-風量曲線，只需要得到扇葉轉速即可，以此可有效得到風扇工狀態下的扇葉轉速。

3 實驗條件下的檢測結果

3.1 不確定計算

由表1顯示，是對風扇進行重復測試得到的總風量數據，以此求出平均值與試驗標準偏差[2]。

表1 電風扇總風量檢測數據

（1）A類評定。在試驗的過中，一般情況下是進行一次試驗，因此在此基礎上根據重復測量得到的不確定度是：

（2）B類評定。此次試驗采用的風速儀主要是采用的是葉輪式風速儀，其中風量檢測不確定度由表2所示。

表2 風速儀引入的風量檢測不確定度

由表2可以看出，檢測點不同不確定度在較大程度上是相對較為獨立的，并且得到了音風速儀引入所致的不確定度為0.888m3/min。

（3）標準不確度合成。標準不確定度一般情況下是通過不同方面形成，一方面是重復性測量，另一方面是風速儀的使用，由于兩者之間的不確度保持相互獨立，因此總風量標準不確定度合成結果是：

其中總風量中相對標準不確定度為2.334%。

3.2 能效相對不確定度

4 出現的問題以及改進措施

由以上數據顯示，此種電風扇不同級別能效值有一定的差異性，有數據顯示2級能效值與3級能效值相比極差是在0.06m3/min，其中有數據可以看出2級能效值所占有比例相對較低，只有6%。若在此過程中依然采用此種方法，會在較大程度上提高不確定度，大大超出極差50%，最終導致測量的結構出現較大的誤判情況[3]。為此，需要針對此種情況進行有效的改進，可以通過下幾個方面對此實施采取改進工作：（1）熱球式風速儀在低風速下的準確度會大大高于葉輪式，因此在試驗的過程中可以使用熱球式風速儀實施測量試驗，這在較大程度上可使數據具有較高的一致性；（2）一般情況下，位移會對不確定度產生一定的不利影響，因此能夠根據定位傳感器來控制位移，以此提高位移運行的精確度；（3）還可以使用室溫控制系統，該控制系統能夠對室內溫度進行有效的控制，以此提高系統運行的精確度，這在較大程度上可有效降低試驗結果對環境產生不必要的影響。

5 能效值工程計算舉例

電風扇產品的扇葉特性曲線如圖1所示，扇葉特性曲線的繪制是根據我國GB/T13380-2007《交流電風扇和調速器》方法獲得的扇葉轉速-轉矩和轉速-風量曲線。一般情況下企業在進行電動機制造的過程中，能夠為客戶提供電動機特性曲線圖，以供用戶使用[4]。

圖1 扇葉特性曲線

通過以上兩圖說明計算過程：首先把兩圖合并，找出扇葉輸入轉矩曲線與輸出轉矩曲線兩者的交點，以此確定轉速，作為電風扇工作過程中的正常轉速，由此可以看出，轉速為1050r/min，并在扇葉曲線中找到轉速為1050r/min的風量值，為34m3/min，再找出轉速為1050r/min對應的輸入功率值，為41W，最后進行能效值的計算為0.829m3/(min?W)。若將兩曲線根據上述方法進行計算，可得到電動機與扇葉最優組合，使能效值達到最為精確值。

6 能效值計算結果準確性的驗證

對上述扇葉特性曲線與電動機特性曲線計算結果進行有效的驗證，這就需要根據我國GB/T13380-2007《交流電風扇和調速器》方法，對能效值結果進行有效的檢驗。通過對此進行檢驗，此款電風扇的風量值是34.8m3/min，實際輸入功率是41.4W，以此計算出的能效值是0.841m3/(minW)。采用此種方法得到的能效值與能效值工程計算方法得到的結果出現了一定的偏差，其中風量相差2.3%、輸入功率相差1.0%，能效值相差1.4%。

7 結語

綜上所述，在對電風扇能效值進行分析的過程中，在一定程度上使測量結果出現不確定度，這就需要對檢測系統性進行嚴格的把關，不確定度極有可能超出極差范圍，使測量的結果出現不同程度的誤差。為此，需要對檢測系統實施有效的分析，對資源進行有效的配置，以此提高檢測結果穩定性。