波輪洗衣機輸入功率標準測試方法研究

秦力 石本剛 韋永強

海信冰箱有限公司 山東青島 266100

0 引言

使用者在選擇波輪洗衣機產品時，都會根據產品的額定值來選擇。按照標準要求，波輪洗衣機機器上的銘牌必須標有整機的額定輸入功率，該參數為使用者安全用電并選擇合適的電源提供一個重要的依據，避免使用不當引起發熱起火燙傷等危險，同時也為產品開發和售后維修選用合適的電源線或其他元器件提供安全保障。輸入功率參數是波輪洗衣機在安全使用方面的一個重要特性，波輪洗衣機的輸入功率的實測值應在標準規定的額定輸入功率值的允許偏差范圍之內，以便檢驗制造商給使用者提供的額定功率符合實際[1]。

IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中10.1的要求：“如果輸入功率在整個工作周期是變化的，并且在一個具有代表性期間，輸入功率的最大值超過輸入功率算術平均值的兩倍，則功率值被超過的時間大于10%代表性期間的那些功率值中的最大值被認為是輸入功率，否則算術平均值為輸入功率”[2-4]。

GB 4706.24-2008和IEC 60335-2-7（8.0版）中10.1要求選擇代表性周期。目前波輪洗衣機的程序一般設計為：洗滌、排水、漂洗、排水、漂洗和脫水6個典型的工作周期[5-6]。隨著產品的更新迭代，每款洗衣機的運行程序也會不同，如：有些洗衣機的“洗滌周期”有可能還需拆分成“進水周期”“主洗滌周期”和“加熱洗滌周期”等多個子周期，脫水周期也可能拆分為“主脫水周期”和“剎車周期”等子周期，應將這些子周期也分開進行分析，因為這些子周期之間的功率也會相差很多。針對該要求，試驗樣機選擇具有6個工作周期的波輪洗衣機進行輸入功率的測試，首先分別測量6個工作周期中每個周期的輸入功率值，從中挑選出“第1次排水”作為所有工作周期的、針對“輸入功率值”這個參數的“典型代表周期”。

因為波輪洗衣機在整個循環周期內的輸入功率都是變化的，在每個典型的工作周期內也是變化的，因此，如何測量每個工作周期的平均值以及功率值被超過的時間大于10%期間的那些功率值中的最大值，是確定實際輸入功率的關鍵點。通過波輪洗衣機的實際測量和計算，確定輸入功率的測量方法，為波輪洗衣機制造商的設計開發提供一個重要的參數，為波輪洗衣機的使用者提供一個重要的安全性能指標，避免使用者選擇不當的電源而引起電器危險。

1 波輪洗衣機輸入功率的試驗

1.1 波輪洗衣機的運行程序

目前波輪洗衣機的運行程序一般設計如下：洗滌、排水、漂洗、排水、漂洗和脫水6個典型的工作周期。這6個典型的工作周期的輸入功率沒有穩定值，一直都是在變化的。因此，按照標準要求，每個工作周期的功率都要測量，然后計算，最后比較6個典型工作周期的輸入功率，取一個最大的輸入功率值所在的工作周期，作為典型代表周期的輸入功率，標注在銘牌上作為波輪洗衣機整機的額定輸入功率。

1.2 輸入功率試驗數據分析

針對波輪洗衣機的6個典型的工作周期，選擇一臺典型的包含6個周期程序的波輪洗衣機，按照標準要求，加載額定容量的負載，在額定電壓和頻率下，選擇包含6個典型工作周期的程序進行輸入功率的測試。通過數據采集軟件，對每個典型代表周期的功率數據進行采集（采集頻率1次/s）并記錄，工作程序如圖1所示。

根據IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中第10.1和附錄S的要求[3]，對每個典型工作周期的波形圖進行分析。分別對每個典型工作周期的采集功率進行算術平均值PAMV計算，然后判斷這個典型工作周期內采集的最大功率值是否大于2PAMV，如果不大于2PAMV，則PAMV就是這個典型工作周期的輸入功率；如果大于2PAMV，則取被超過的時間大于10%期間的那些功率值中的最大值（設為P10%）和PAMV進行比較，如果P10%小于PAMV，則PAMV就是這個典型工作周期的輸入功率；如果P10%大于PAMV，則P10%就是這個典型工作周期的輸入功率。因為每秒鐘采集的數據變化很大，在數據曲線上去查找分析超過2倍的平均值輸入功率PAMV或者10%時間點對應的最大功率值P10%比較繁瑣困難，容易遺漏，所以可以利用EXCEL工具表（或其他數據分析工具）對采集的數據進行降序排列，得到一個比較直觀的圖表，從而清晰明了的得到所需要的時間和功率參數。具體流程如圖2波輪洗衣機輸入功率計算流程圖。

圖2 波輪洗衣機輸入功率計算流程圖

按照標準要求，對圖1的工作程序圖表中的數據進行分析，首先對“洗滌”這個典型工作周期的輸入功率進行分析，整個洗滌周期運行的時間t=1288 s，所采集的總功率值Pt=195436 W，從而得到其輸入功率的平均值PAMV=152 W；周期內所采集的最大功率為Pmax=442 W。因442 W＞2×152 W，所以需要對洗滌周期內采集的功率值進行數據分析（見圖3洗滌周期原始圖），得到超過2×152 W（算術平均值的2倍）的功率值累計時間超過40 s，超過263 W的功率累計時間能夠達到129 s（整個洗滌工作周期采集功率時間1288 s的10%），因此依據標準要求取263 W作為洗滌工作周期的輸入功率。

圖1 工作程序

圖3 洗滌周期原始圖

因對圖3洗滌周期原始圖中每秒鐘采集的數據分析比較繁瑣困難，容易遺漏，因此借助EXCEL工具將采集的洗滌功率數據進行從大到小的順序進行降序排列，見圖4洗滌周期排序圖，得到整個洗滌周期時間t的10%時間點的功率P10%=263 W。由于263 W＞152 W，依據標準要求應取263 W作為洗滌周期波輪洗衣機的輸入功率。通過降序排列進行數據分析，簡化了分析過程，也更加容易理解標準條款的要求。

圖4 洗滌周期排序圖

以此類推，分別對兩次排水周期、兩次漂洗周期和脫水周期進行數據分析，對每個工作周期采集的功率值進行從大到小的順序排列，分別作圖如圖5第1次排水周期，圖6第1次漂洗周期，圖7第2次排水周期，圖8第2次漂洗周期，圖9脫水周期。然后求出相應工作周期內的算術平均值PAMV，最大值Pmax以及10%時間節點對應的功率值P10%。按照標準要求，分別取出兩次排水周期、兩次漂洗周期和脫水周期的輸入功率。

圖5 第1次排水周期

圖6 第1次漂洗周期

圖7 第2次排水周期

圖8 第2次漂洗周期

圖9 脫水周期

2 波輪洗衣機輸入功率的結果

通過對波輪洗衣機整個工作程序內的洗滌、兩次排水、兩次漂洗和脫水這6個典型工作周期的輸入功率數據進行分析，匯總數據如表1所示，然后對這6個典型工作周期的輸入功率進行比較，選取功率值最大的“第1次排水周期”作為“典型代表周期”，此“典型代表周期”的最大值作為整個波輪洗衣機的輸入功率。

表1 輸入功率數據比較

3 結論

一般家用和類似用途電器的輸入功率是會運行到一個穩定的階段，比如冰箱和空調，這時只要讀取其運行穩定后的值，或將代表性運行周期功率的穩定值作為其功率的實測值[1]。但是對于波輪洗衣機，由于其功能決定了機器會正轉和反轉，電機會頻繁的啟停，就會不停地產生瞬時脈沖功率和電流，而瞬時脈沖功率會遠遠大于連續運轉的輸入功率值，因此簡單地使用采集的總功率除以工作時間作為波輪洗衣機的輸入功率，并不能真實反映出波輪洗衣機的實際輸入功率。而應按照IEC標準的測試方法，對采集的功率值進行從大到小排序并根據整個典型代表周期的運行時間的10%后對應的最大功率和算數平均值比較來綜合判定[2-3]。試驗證明，波輪洗衣機的輸入功率按照IEC標準測試方法更科學、更嚴謹。依據標準要求，波輪洗衣機的輸入電流的測試計算方法和輸入功率一樣。

波輪洗衣機的輸入功率的測試方法更加完善和科學，但是對測試過程也提出了更高的要求。數據采集的頻率越高，計算結果的準確性和精確性就越高，更能準確記錄輸入功率脈沖的時間分布。因此，計算機的運算能力和采集頻率都需要提高，并且需要在測試采集軟件中增加數據處理功能，這是下一步需要重點研究的課題。