關于電氣設備中插頭放電測試的探討

張 超 吳鎮邦 張 強

1.東莞市精邦機械科技有限公司，廣東東莞 523000；2.廣東省東莞市質量監督檢測中心，廣東東莞 523000

消費者日常接觸的電氣設備，如家用電器、燈具、音視頻設備、信息技術設備等都對設備電源斷開后的殘余電壓有相關要求，日常消費者接觸較少的醫用電氣設備及機械電氣設備也有相關要求，甚至要求更高。由于消費者日常接觸更多的是使用插頭與電網電源連接的設備，因此本文將試圖針對插頭連接電源的設備在插頭放電測試中的要求和關鍵注意事項進行探討，針對目前測試中遇到的一些問題提出解決方案。

1 標準要求

標準要求的總原則是保護使用者的安全，對預定要用電源插頭與電網電源連接的設備，其設計應當確保在插頭從電源插座拔出后，當接觸插頭的插腳或插銷時，不得因電容器貯存的電荷而產生電擊危險。通常當電容量超過0.1 μ F，則設備應設計有放電裝置，以盡快的將電壓衰減至標準要求值以下。

1.1 標準要求概述

不同電氣設備標準對此要求和描述稍有不同，標準要求對比見表1。

表1 標準要求對比

1.2 放電裝置

如GB 4943.1—2011中所述有關的時間常數τ=RC，是指設備一次電路的等效電容量（μ F）和等效放電電阻值（MΩ）的乘積。

從下面放電電壓的計算公式（1）可知，設計放電裝置，增大一次電路的等效放電電阻值，將加快貯存電壓的衰減。

一種典型的放電裝置如下圖1典型的放電裝置，將1.5MΩ的泄放電阻R9、R10并在抑制無線電干擾電容器X1的前面，即可在電源斷開后快速的將貯存的電容衰減。典型的放電裝置如圖1所示。

圖1 典型的放電裝置

2 插頭放電測試方法及要點

2.1 插頭放電測試方法

目前國內外實驗室對于插頭放電測試大多數采用存儲示波器測試法[5]，主要是通過穩壓變頻源給樣品供電，使用示波器及配套高壓探頭測試樣品電源斷開后的放電波形，從示波器上讀取電壓衰減曲線和數值。

2.2 插頭放電測試要點

（1）被測樣品供電為額定電壓（如GB 4706.1—2005）或需要考慮電源容差（如GB 4943.1—2011），視具體標準要求而定。標有額定電壓范圍的器具，應以額定電壓范圍的上限考慮。

（2）分析電路圖在通/斷開關可能處于的任一位置確定電壓斷開時會引起較大電壓的開關狀態，如無法直接判定測試時需要開關處于不同位置時進行測試。注意部分標準規定只需在開關置于“斷開”位置進行（如GB 4706.1—2005）。

（3）被測樣品通常是由50/60Hz的正弦波供電，示波器應抓取電源從峰值斷開的放電波形，例如，器具以220V供電，則峰值電壓應為約312V。除非標準有特殊規定，例如GB 8898—2011就規定為了找到最不利的情況，試驗可以重復10次。

（4）應用一個內阻抗不影響測量值的儀表來測量，GB 4943.1—2011規定當測量電壓衰減時，使用輸入阻抗由一個（100±5）MΩ的電阻器和一個輸入電容量為25pF或更小的電容器并聯組成的儀器得到結果，CTL決議（DSH 0716）也有類似的要求。

（5）CTL決議（DSH 0753）中要求為了更好的保證結果的一致性和重復性，應使用電子式的電壓感應裝置控制在電壓峰值時切斷電源。

3 目前測試中的問題

3.1 準確性問題

采用存儲示波器測試法時，通常使用1000x或100x的高壓探頭，這就使得測試精度不高，電壓的測試分辨力為2V或4V等，對試驗結果影響較大，在低電壓值時影響尤為突出，綜合電壓測試精度在10%左右。

需要手動的多次通斷樣品供電電源，不容易抓取到與理論值相近的電壓峰值，電壓峰值的偏差將直接影響試驗結果。

另外，由于示波器的設置和操作對測試人員要求較高，特別是取樣率、觸發耦合方式等設置，以及測試過程中光標的移動、讀數等操作，容易由于人員的因素而影響測試結果的準確性。

3.2 時效性問題

采用存儲示波器測試法時，整個測試過程較為煩瑣，包括樣品準備、示波器連接和參數設置、多次通斷樣品供電電源及操作示波器抓取電壓峰值衰減曲線、操作示波器讀取測試結果、記錄測試結果和保持電壓衰減曲線（需要時）。一般來說，就算是操作熟練的測試人員仍需要0.5h左右完成測試，當試驗結果臨界限值時或者需要測試相對地的放電時，所需時間更長。

4 解決方案

針對以上情況，有必要從測試的準確性、便捷性和時效性方面出發，尋求解決方案，以保證滿足國內外企業及客戶對檢測服務要求越來越高的需求。

目前檢測儀器設備市場上有專用的殘余放電測試儀，其中東莞市精邦機械科技有限公司通過專業的團隊研發，如圖2殘余放電測試儀，現版本的殘余放電測試儀具有操作簡單，測試界面清晰，可實現一鍵操作得出準確試驗結果，具有自動在波峰處斷電，自動抓取實驗波形等特點，一般測試能夠在3～5min內完成，能夠很好地解決采用存儲示波器測試法時遇到的時效性問題。

圖2 殘余放電測試儀

測試儀可顯示測試初始電壓，斷開EUT供電后1、2s后的電壓，衰減初始電壓37%時的時間，整個放電過程的波形等，如圖3測試界面所示。另外，由于采用了NI USB-6008多功能數據采集卡和交互式數據記錄軟件，可將電壓測試精度在控制1%，因此也能夠解決采用存儲示波器測試法時遇到的準確性問題。

圖3 測試界面