基于UL標準的電暖器常見問題與分析

馬振輝

（霍華德伯格貿易（無錫）有限公司 無錫 214000）

引言

隨著經濟全球化的發展和我國參與全球化程度的不斷加深，目前，我國已成為電暖器的生產和出口大國，尤其對美國市場，根據海關數據查詢顯示[1]，2021年中國出口電暖器數量為12 108.72萬臺，其中出口美國數量為3 405.92萬臺，出口美國的份額占據28.13 %。近5年來，中國出口美國的電取暖器數量，趨于穩步增長（詳見表1），相比2017年，2021年的出口數量增加了45.87 %。

表1 2017～2021年，中國出口美國市場電暖器數量/萬臺

電暖器在給消費者帶來溫暖舒適的同時，因其功率高，電流負載大，溫度高等，具有較高的安全風險，如電擊，過熱等等。

由于電暖器產品的技術壁壘相對較低，競爭比較激烈，國內企業的生產規模，技術水平，質量管控能力，員工的素質等方面，良莠不齊。在產品的設計，生產過程中，由于企業自身對標準的理解不足，或未有效的進行生產過程管控等因素，一些問題仍然時有發生，從而影響產品的正常使用和消費者的人身安全，引起客訴，甚至產品召回等風險。謝耀華[2]，金嘉麟[3]，鐘文裕[4]等人研究了電暖器在GB 4706標準下常見的安規問題。而出口到美國的家用可移動式電暖器，采取的是UL標準，對此方面，相關的研究較少，本文將以UL安規標準和客訴的角度，對電暖器常見的質量問題進行表述并分析原因，希望對國內的出口企業有所幫助。

1 UL標準

在美國市場，針對不同的產品類型，家用電暖器使用的標準有UL 1278[5]和UL 2021[6]，本文將以最常用的UL 1278為例進行分析。

UL 1278：《移動式及掛墻式或掛天花板式室內電暖器》。

UL 2021：《固定式和位置專用的室內電暖器》。

2 常見問題及原因分析

UL 1278對電暖器的評估測試項目主要包括結構和元件、性能測試、標識標貼、生產過程的測試等幾個方面，根據產品的不同，可能涉及到數十個評估測試項，要求比較多。根據測試檢驗和客訴反饋，常見的產品問題點主要有：標識標貼、對觸及帶電部件的防護、輸入功率、電氣強度等。

2.1 標識標貼

清晰明確的標識標貼，尤其是警告語，便于消費者對產品的理解和使用，在一定程度上可以減少安全風險。UL 1278中第67～69章節，對電暖器的銘牌和警告語標識，說明書內容等均有明確的規定。常見的標識標貼問題主要有如下情形：

1）缺少必要的警告語信息。例如，UL 1278標識部分67.14條款，對于常用的可移動式非輻射類電暖器，應完整標明：CAUTION - High temperature, keep electrical cords, drapery, and other furnishings at least 3 feet（0.9 m）from the front of the heater and away from the side and rear. WARNING - Risk of Hyperthermia.

2）標貼信息使用錯誤，常見的有電源線警告貼混用錯誤。UL 1278 69.2和69.3條款，對發光輻射式的電暖器和非發光輻射式電暖器的電源線警告貼，定義了不同的警告語內容。

3）警告語的字體大小不符合要求。適當大小的字體，是標識或警告語等信息能夠有效傳達給消費者的手段。UL 1278定義了產品機身標貼字體的最小要求，不小于1/8 inch（2.4 mm）。電源線貼紙和說明書中的警告語的字體大小也有所要求。

4）警告語的位置粘貼不當。例如，電源線的線貼，要求永久地粘貼在距離插頭6 inches（152 mm）之內的電源線上。

對于上述問題點，主要是由于部分廠家由于對標準的理解不到位或者是未有效地進行生產管控，在貼紙設計或者生產粘貼過程中，未達到標準要求。

2.2 對觸及帶電部件的防護

為了確保消費者的安全，在正常使用時避免接觸到電暖器的帶電部件而受到電擊風險，UL 1278標準，8.4條款的要求，對于開口尺寸小于1 inch（25.4 mm），使用專用的鉸接試驗指通過開孔，不能觸及帶電部件。

在電暖器開發過程中，常見的缺陷為試驗指通過散熱格柵觸及導電發熱元件（如發熱絲或PTC發熱元件），如圖1所示。原因多為研發人員對標準了解不足，設計時，散熱開口尺寸過大。一般地，出美國的產品都需要通過UL或者Intertek等機構的認證測試，在認證測試過程中，結構的設計問題，通常都能得以發現，并改進規避。但是在生產過程中，仍存在測試不通過的現象，主要表現為所采用的電熱元件的防護材料（如網罩，格柵等），強度或者剛度不足，在試驗指1 lb（4.4 N）的測試壓力下變形，觸及內部帶電部件。

圖1 UL試驗指觸及PTC發熱元件

2.3 輸入功率

根據UL 1278 條款38.1的要求，電暖器的實際輸入功率應不超過額定功率的105 %。如果實際輸入功率比額定功率過大，可能使得電暖器的供電系統電流過載，從而發生線路發熱，甚至火災等安全事故。如果實際輸入功率比額定功率過小，則達不到預計取暖效果，常引起客訴。在實際的生產過程中，一般采取額定功率的（-10 %，+5 %）范圍進行要求。

一般地，以電阻發熱絲為發熱元件的電暖器，由于發熱絲的電阻值與長度是成正比的關系，在生產過程中，通過控制發熱絲的長度，輸入功率就能得到很好的管控。但是對于以PTC陶瓷為發熱元件的電暖器，往往出現輸入功率超差的現象。常見的不合格原因，主要有如下兩種情況。

1）風機轉速的影響。PTC電暖器使用的電機轉速不穩定時或者風機的設計轉速允許偏差較大時，出現風速過大或者過小，導致功率超差。

PTC陶瓷發熱體，具有隨溫度變化，電阻值變化的特性（即PTC效應）。只有運行一段時間后，PTC發熱體的輸入功率與出風散熱的效率一致時，輸入功率才穩定在一定的數值。姜敏琰[7]等人的試驗研究顯示，PTC發熱器的功率與風量呈正相關的關系，即風量越大，功率越大，反之越小。因此，為保證PTC電暖器的功率符合要求，需要加強電機的管控，確保電機轉速和產生的風量的穩定性。

2）PTC材料的影響。不同的PTC材料，成分配方有所不同，對應的阻-溫特性也不盡相同。在其他條件不變時，更換不同的PTC材料，將導致功率的變化。為保證供應的連續性，一般工廠都有多個PTC發熱體供應商。因此，在切換PTC發熱體時，工廠應關注PTC在產品上的適配性，以避免整機產品功率超差。

2.4 電氣強度

電氣強度試驗，又稱耐壓測試。電器在正常使用過程中，絕緣結構既要承受電網的額定電壓長期作用，又要經受電路中可能發生的各種過電壓和短時沖擊電壓。通過耐壓測試，模擬產品遭到高電壓時，其絕緣強度是否能承受，而不至于絕緣擊穿危及人身安全。同時，生產上，常采用電氣強度測試檢驗裝配不當等原因造成的機械性絕緣防護損傷。UL 1278條款48.1和61.1要求電暖器應能夠承載1 min 1 000 V電壓而不擊穿。

1）部分生產企業的研發設計人員，可能對標準理解不足，對產品結構，尤其是外殼上可觸及表面與內部帶電部件之間未進行充分隔離，導致帶電部件與可接觸的表面電氣間隙不足，造成電氣擊穿。

2）電暖器產品內部零部件較多，一般內部結構比較緊湊，在生產過程中，如果工藝不合理，比如：內部帶電部件觸碰到金屬或注塑件毛刺、銳邊；緊固螺絲打破內部導線的絕緣皮；內部導線接觸到運動部件（如金屬風葉）等情形，造成帶電部件與殼體之間形成的電氣間隙不足，從而導致擊穿，甚至接觸金屬殼體，造成消費者觸電風險。

針對上述不同的失效情形，在設計上，應增加絕緣間隙，保證絕緣的充分性。在生產過程中，通過修改模具，調整工藝消除或減少注塑銳邊披鋒，沖壓件的銳邊毛刺等。同時，合理布線，消除或降低導線絕緣破損的幾率，必要時，增加導線護套進行防護。

2.5 內部元器件及其之間的連接

電暖器所使用的電氣零部件較多，零部件的可靠性和彼此之間的連接的有效性對電暖器長期穩定運行有著重要影響。如果存在連接不暢，表現為電暖器不通電，無法工作，或者產品工作一段時間后，無法繼續工作。這也是常見的客訴問題之一。

造成這一現象的原因，主要是零部件或者零部件之間的連接，存在開路或者接觸不良等情形。對于開路，工廠流水線運行測試時，均能容易地發現。但對于接觸不良，多數具有一定的隱蔽性，通過流水線的短時在線測試，難以發現，以常見的限溫器和插件連接為例。

1）限溫器

限溫器是一種以雙金屬為感溫元件以防止過熱為目的的溫度敏感限制器。正常工作時，處于常閉狀態。在產品發生異常導致溫度升高時，雙金屬片感溫達到動作溫度值，斷開電路。如果限溫器的接觸電阻較大，自身發熱嚴重，即使在沒有外界異常高溫時，產品運行一段時間，限溫器也會斷開，產品不工作。

造成限溫器接觸電阻大的原因：①限溫器自身缺陷，如觸點接觸面積小，動靜觸點壓力小，觸點表面有氧化物。②加工或者存儲不當，造成觸點表面臟污。③二次加工過程中（如限溫器與導線鉚接），操作不當，導致金屬片變形，從而影響觸頭的接觸性，甚至導致零點漂移。因此，在限溫器的來料、存儲和加工過程中，應有針對性的檢測和防護。

2）接插件的連接

插接件連接，即插簧（母端子）和插片（公端子）的連接，是電暖器中常用的一種連接方式。公端子和母端子接觸不良時，接觸電阻較大，在電暖器通電工作時，端子接觸面上就會發熱，隨著熱量的積聚，溫度不斷上升，接觸面表面氧化燒蝕，使得電阻率更大，接觸電阻相應也變得更大，導致發熱更加嚴重，形成惡性循環。最終由于溫度過高，導致插件端子熔斷或者因熱應力過大而裂開（如圖2所示），從而產品不工作。這就是消費者常反饋的工作一段時間后，產品不工作的原因之一。

圖2 接插件端子接觸不良導致的斷裂失效

接插件的性能的好壞關鍵在于其接觸電阻，是否具有穩定的較低值。插簧和插片的接觸電阻的大小，與二者的材料的電阻率，材料的硬度，簧片收口與插片的接觸面積，接觸壓力等因素有關。對于接插件材質規格一定時，一般通過插拔力（插入力和拔出力）的大小來評定接插件連接的效果：插拔力越大，接觸電阻越小，達到一定數值后，趨于平緩[8]。但是，過大的接觸壓力會造成插件不易插入進行裝配，對生產操作造成了一定的難度。因此，接插件選型時，應選擇合適的接觸壓力。

2.6 殼體塑料的阻燃性

電暖器具有發熱量大，電流大等特點，產品異常過熱或異常放電產生的火花會導致塑料殼體熔化，燃燒，引起火災。阻燃性高的塑料不易被引燃，或具有自熄性，在著火時不容易蔓延到周圍的部件，從而降低了火災的風險性。根據UL 1278 7.10和7.11條款的要求，非金屬殼體要求達到UL 94 V-0的阻燃等級。在檢驗過程中，阻燃等級不通過的現象時有發生。造成阻燃等級不通過的影響因素主要有如下幾個方面。

1）阻燃劑的選型和配比。針對不同的殼體塑料，應根據阻燃劑與殼體塑料的熱分解溫度和加工注塑溫度的匹配性，以及阻燃劑與塑料的相容性，選取相應的阻燃體系的阻燃劑。阻燃劑的用量對阻燃性能有著重要的影響，在保證阻燃等級的前提下，綜合考慮阻燃劑對塑料的力學性能的影響等因素，選擇適當的用量配方。

2）塑料殼體的厚度。塑料材質一定時，厚度是影響阻燃等級的因素，沒有厚度的UL阻燃等級是沒有意義的。因此，在產品設計時，需要考慮材料V-0阻燃等級要求的最小厚度。

3）適當的測試管控手段。部分工廠由于對標準理解不透徹或設備不足，沒有使用符合UL 94的燃燒試驗箱，因而對塑料殼體的阻燃性能管控不足。對于不具備測試條件的，建議送到專業的檢測結構進行送樣測試。

2.7 零部件與認證報告的相符性

電暖器的UL認證或ETL認證，在美國雖然不是強制要求的，但是市場對認證標識非常認可，基本等同于強制性，客人普遍對此有要求。由于零部件和產品的質量息息相關，為規范產品的符合性，以ETL報告為例，報告中列舉了電暖器的核心零部件等信息。在檢驗過程中，存在部分關鍵零部件與認證報告不相符的現象。

導致不符的原因主要有以下幾個類型：①申請認證備案時，列舉數個相同功能的零部件，但是備案時不全，生產過程中混用了未備案的零部件。②生產途中，設計變更，更改了零部件的規格或型號，未及時申請零部件的備案變更。③零部件供應商進行了變更，未通知整機生產廠家去更新相應的認證報告。針對上述情況，生產廠家應加強認證和產品一致性的管理工作，在新品或者產品變更時，及時進行備案更新。將零部件與認證報告的核對納入到日常的來料和生產制程的檢驗中。對于零部件供應商，應加強管理，通過采購合同等多種途徑，明確規格要求，保證零部件的一致性。

3 總結和建議

綜上所述，由于競爭激烈，工廠技術水平，質量管控能力參差不齊，部分企業生產的電暖器，一些問題仍然不時發生，對常見的一些問題，進行了分析解讀，并提出來了具體的一些方案。為提高產品的安全性和可靠性，對于電暖器生產企業，提出如下建議：

1）提高企業人員的質量意識

質量意識是一個企業從領導決策層到一線員工對質量和質量工作的認識和理解程度，決定了企業人員的質量態度和行為取向。良好的質量意識，為生產出高質量的產品奠定了思想基礎。對于管理層，特別是在價格戰競爭激烈的大環境下，良好的質量意識，有助于做出正確的決策，避免采取使用劣質原材料，減少質量管理的投入等手段進行降本。對于基層管理者和一線員工，可通過加強培訓和完善激勵機制等多種手段，提高人員的質量意識和責任心，從而有助于規范其質量行為，尤其是在發生異常情況時，員工仍能保有正面的質量態度進行生產工作。

2）加強技術人員的對標準的理解

企業應加強和提升研發設計等技術人員的專業知識和技能，充分理解產品的標準和要求。通過風險評估，識別出潛在的風險，在產品的設計開發階段，從結構設計，材料選用，零部件的選型上，符合相關標準和要求，杜絕或減少設計缺陷和原材料的缺陷，保證產品的安全性，可靠性。

3）加強企業質量管理體系的建立和運行

企業的質量管理體系文件，應依據相關標準，比如ISO 9001，并結合企業的實際情況進行編制建立，切不可機械照搬，缺乏實際操作性，造成落實困難。基于風險思維，對生產中涉及到的關鍵工序和重要控制點，如來料，制造過程的關鍵工序，制定和實施相應的控制文件。通過文件化的控制程序，指導各個過程的操作和規范相應的工藝方法，減小對個人經驗的依賴。在生產運營過程中，通過培訓，考核，激勵等多種措施，確保質量管理體系的落實和長效運行，從而避免生產出不合格產品，以保障消費者的生命財產安全。