家用電器接觸電流測量淺析

王伯燕 張兆明 屈新芳 葉至壯 徐傳芳

WANG Boyan1 ZHANG Zhaoming1 QU Xinfang1 YE Zhizhuang1 XU Chuanfang2

1. 中家院（北京）檢測認證有限公司 北京 100176；2. 安徽中認倍佳科技有限公司 安徽滁州 239000

1. CHEARI (Beijing) Certification & Testing Co., Ltd. Beijing 100176;2. Anhui CQC-CHEARI Technology Co., Ltd. Chuzhou 239000

1 引言

泄漏電流是考核家用電器安全性能的主要指標之一，是評價家用電器產品絕緣性能的重要參數。家電產品的用戶絕大多數都不是專業人士，他們對電氣安全的知識了解不多，確保用戶的人身安全至關重要。GB 4706.1-2005標準中的泄漏電流分為13.2條款工作溫度下的泄漏電流和16.2潮態試驗后的泄漏電流。

GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）標準中給出了兩種泄漏電流定義：

接觸電流是當人或動物觸及電氣裝置或電氣設備的一個或多個可觸及部分時，通過其軀體的電流。

保護導體電流是流過保護導體的電流。

家電產品工作溫度下的泄漏電流其實測試的是接觸電流，其測量方法參考GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）標準，不同類型家電產品的接觸電流的限值在GB 4705.1-2005標準中給出，同時IECEE也在實驗室操作文件（OD文件）中給出了一些操作要求。由于我國標準滯后于IEC標準，我們在分析現行國標的時候也需要及時關注相關IEC標準的更新和變化趨勢。接觸電流只有在人或動物（或等效電路）作為電流通路的一部分時存在，當用戶接觸工作中的家電產品時就會有接觸電流流經人體，接觸電流的大小直接影響人身安全。因此接觸電流是衡量家用電器安全性能的主要指標之一，將接觸電流限制在一個很小值，這對提高產品安全性能具有重要作用。

本文以最常見的單相家電產品為例探討接觸電流的標準要求、測試設備要求及測量方法。

2 接觸電流的測量

接觸電流的測量原理是使用一個“電阻-電容”RC人體阻抗模擬網絡來模擬人體接觸用電產品時的觸電情況，可以確定被測樣品的接觸電流值。

2.1 接觸電流測量網絡

用于接觸電流測試的模擬網絡如圖1所示。該網絡中RS=1.5 kΩ，代表人體皮膚電阻；CS=0.22 μF，代表皮膚電容，兩者并聯代表兩接觸點間總的人體皮膚的接觸阻抗；RB=500 Ω，代表人體內部電阻。由于家用電器使用的正弦頻率電源對人體電流效應閾值的影響，引入了R1、C1構成RC低通濾波網絡補償該影響。R1=10 kΩ，C1=0.022 μF。為了保證測試精度，測量網絡需通過校準以保證其直流輸入電阻、傳輸阻抗、不同頻率下的輸入電壓和輸出電壓符合GB/T 12113-2003標準的要求。

圖1 加權的接觸電流的測量網絡

2.2 可觸及導電零部件的選擇

接觸電流測試位置的選擇，即用戶使用家電產品時可接觸到的導電零部件的選擇，可以參考GB/T 12113-2003標準及IEC 60990:2016標準，主要有以下幾個部位：

（1）通過金屬鉸鏈連接的門和組件，例如冰箱門、烤箱門等；（2）帶有可觸及導電部分的標簽，例如家電外殼上的金屬標簽；

（3）附著在噴漆或陽極氧化表面上的零件；

（4）金屬材質的操作手柄。

如果用戶可觸及導電零部件偶爾與其他零部件有電氣連接的，需要分別在與其他零部件有電氣連接和沒有電氣連接的兩種情況下都進行測量，最終選取最不利的情況。

2.3 電壓表

為了保證測量網絡電壓U2的測試精度，使用的電壓表需要符合下述要求：

（1）能響應下列測量值：

a.直流，在做直流測量時；

b.真有效值，在做有效值測量時；c.峰值，在做峰值測量時；

（2）輸入阻抗≥1 MΩ；

（3）測量交流信號時，輸入容抗≤200 pF；

（4）測試交流信號時，頻率響應范圍至少為15 Hz～1 MHz。

（5）測試儀表的精度參考IECEE在2019年發布的實驗室操作文件OD-5014中有關電壓表的測試精度要求，見表1所示。

表1 電壓表測試精度要求（被測電壓小于1000 V）

實驗室常用電壓表的內阻見表2所示。

表2 常用電壓表內阻

由表2可知，除了勝利VC890C+型數字萬用表的直流200 mV檔位內阻不符合OD-5014文件要求，其他幾種型號電壓表都可以滿足測試要求。

2.4 測試電路

接觸電流測試時，被測樣品需使用隔離變壓器供電，或與地絕緣。對于帶有保護接地的I類家電產品，測試電路如圖2所示；測量網絡的A端電極依次施加到每個可觸及的零部件或者易觸及絕緣材料表面的金屬箔；B端電極連接到電源的L極或N極，通過轉換開關來實現。單相家電產品測試時通過極性轉換開關P實現正常極性和相反極性兩種狀態。

圖2 單相家電產品接觸電流試驗電路

2.5 被測樣機的狀態

接觸電流在家電產品正常工作的所有可能的條件下進行。正常工作包括：電源開關接通、斷開、待機、啟動、預熱以及按照產品使用說明中用戶的控制界面可進行的任意設置。設置不同工況和故障條件（包括斷開保護阻抗和無線電干擾濾波器，I類家電產品與地絕緣）的原則是測得更大的接觸電流。

2.6 不同儀表測試比較

為了驗證不同電壓表的測試精度，使用泄漏電流能力驗證測試盒進行比對測試，筆者分別使用Fluke 87型數字萬用表、橫河WT310E數字電參數儀、安捷倫3012A示波器進行接觸電流測試。測試條件為：測試盒供電電壓254.4 V，供電頻率50 Hz，測試結果詳見表3所示。

表3 不同電壓表測試比對

電源N極電壓測試數據極差為23.6 mV，計算接觸電流極差為0.047 mA；電源L極電壓測試數據極差為6.93 mV，計算接觸電流極差為0.014 mA。這四種電壓表的內阻都符合OD-5014文件要求，所以電壓測試結果差異很小。

家電產品接觸電流的測量，首先要正確理解和掌握家用電器標準中“接觸電流”的概念、測量方法，同時還需要掌握相關的基礎標準、引用標準以及IECEE的OD指導文件要求，明確加權接觸電流測試設備的相關要求。針對不同的家電產品，選取合適的測試設備，正確搭建測試電路，然后按照被測家電產品的使用說明書在正常使用的每種設置下多次測量，最終得到該產品最大加權接觸電流，進而驗證該產品的加權接觸電流是否符合標準要求。

3 標準發展趨勢

明確了現行國標對于接觸電流的相關要求，同時我們還需要及時關注IEC標準的更新和發展，IEC新版標準中關于家電產品接觸電流的新要求。

現行GB 4706.1-2005標準與IEC 60335-1: 2020標準關于接觸電流的測試要求的差異見表4。

相對于現行的GB 4706.1-2005標準，新版IEC 60335-1標準對家電產品的測試設備進行了細化，對于0I類和I類家電產品引入了低阻抗電流表，來替代模擬人體網絡；同時提高了0I類和I類家電產品中的II類結構的泄漏電流的限值要求。

表4 GB 4706.1-2005與IEC 60335-1: 2016標準中接觸電流要求的差異

IEC 60990: 2016標準要求測試使用的低阻抗電流表是指內阻不超過0.5 Ω的電流表。實驗室常用電流表的內阻見表5。峰值因數（CF）是波形峰值和有效值的比值。橫河WT310E數字電參數儀的峰值因數表示可以輸入測量量程的多少倍峰值，可以選擇3或6，默認設置是3。

表5 常用電流表內阻

由表5可見，Fluke 289C數字萬用表、橫河WT310E數字電參數儀和SB15B數字電流表的內阻符合IEC 60990: 2016標準要求，可以作為低電阻電流表使用。儀表的精度參考IECEE在2019年發布的實驗室操作文件OD-5014中有關泄漏電流儀表的測試精度要求見表6。

表6 電流表測試精度要求

4 結語

當用戶接觸工作中的家電產品時就會有接觸電流流經用戶身體，接觸電流的大小會直接影響用戶的人身安全。在理解產品標準時，一定要追溯到一些基礎的方法標準上，同時還要關注標準的發展趨勢，才能對測量方法有一個正確的理解。本文對加權接觸電流標準要求、測試位置、測試設備、實驗電路等方面的分析對比，為檢測機構對家電產品接觸電流的測試提供參考。