關于一款溫升試驗插頭的研究

李 平 江朝軍 余 嘉 王成凱 付 杰

（公牛集團股份有限公司 慈溪 315314）

前言

本試驗插頭是基于全國電器附件標準委員會（后簡稱標委會）及多家權威檢測機構和電器附件公司共同制定的溫升標準，在符合標準規定尺寸的基礎上，進一步完善插頭的外形和功能性，提高插頭的使用率和實用性。

本插頭可以實現內部短接和外接導線的方式分別進行測試，且尾部的設計可以使內部空間的散熱性基本保持一致。同時，插頭本身所產生的溫度較小，在進行溫升試驗時，對測得的插座溫升的影響就越小，這對于評估插座溫升性能的準確性有著顯著提高。

在插頭插座標準未更新前，對溫升試驗插頭的要求并不詳盡，以至于各檢測機構和公司的實驗室所用的插頭各不相同，最明顯的就是插頭外形以及插銷的材質，市場上各種外形的插頭數不勝數，且黃銅材料的成分也有所差異，這無疑會給精確測量插座溫升帶來一些影響，且各實驗室間不同的試驗插頭也會造成相互之間的數據偏差。

隨著插頭插座標準更新，且標委會與行業內多家檢測機構和企業實驗室經過多次探討和研究，共同制定了行業內的標準NB/T 10807-2021,該標準確定了插頭的外形框架尺寸和插銷的材質，該標準為溫升試驗插頭的設計提供了最有效的助力。

1 背景調研

為明確不同溫升試驗插頭對插座溫升測量的影響，選取了4 種外形結構的試驗插頭進行驗證（圖1），從插頭本體的溫升和用插頭測量同一插座的溫升兩個方面分別進行對比試驗。

圖1 不同外形的插頭舉例

1.1 插頭本體的溫升對比驗證

為確保溫升試驗插頭對插座產品溫升測試的影響足夠小，首先得插頭本身的發熱量要足夠小，為了確定插頭外形和插銷材料對插頭本體溫度的影響，我們將4 種品牌的插頭分別進行了溫升測試。

試驗方法如下：

以GB/T 2099.1 中對可拆插頭要求的試驗電流進行試驗，以額定值為10 A 250 V ～的三極插頭為例，對插頭通以14 A 的電流。內部用2.5 mm2的單芯硬導線對插頭進行短接，用GB/T 2099.1 規定的圖44 的端子連接在插銷上，將溫升熱電偶粘在端子表面，使用恒流源對插頭施加14 A 的試驗電流，分別試驗出以上4 種插頭本體的溫升值，見表1。

表1 不同品牌的插頭本體溫升

從以上結果可以看出，插頭本體的溫升差異比較明顯，同一插頭兩極間可以達到3.1 K，不同插頭不同極性間，可以達到5.3 K，在對同一插座進行測試時，用不同品牌插頭進行測試，可能會有5 K 左右的差異，這對于處于臨界點的插座的溫升數據影響較為明顯，直接關系到最終的判定結果。

1.2 不同插頭對插座的溫升數據驗證

分別以4 種不同外形的三極插頭對同一插座的同一三極插孔進行溫升測試，以確定不同插頭對插座溫升的影響，見表2。

表2 不同品牌插頭對同一插孔的測試數據

分別將以上4 種插頭的內部用2.5 mm2的單芯硬導線短接，再依次測試同一插座的同一插孔，對插座通以14 A 的試驗電流，測得相應的溫升值。

從以上插座的數據可以看出，同一插孔使用不同插頭測得的數據差異與插頭本體的溫升數據差異比較類似，這一現象表明了插頭本體溫升的重要性。

1.3 國際上的標準溫升插頭

在 國 際 上，德 國 標 準VDE 0620、英 國 標 準BS 1363-2 等在標準中明確表明了插頭的相關要求，包括材質，結構，尺寸等，從這就能看出這些國家在電器附件標準領域具有一定的先進性，如圖2、3 所示。

圖2 德式溫升插頭

圖3 英式溫升插頭

除了對插頭外形的要求明確以外，對于插頭的性能和使用方法也有明確的規定，譬如德式插頭規定了內部連接的阻抗，英式插頭在進行溫升試驗時，需要將插頭校準到固定的溫升值，確保插頭本體的發熱是恒定的，以此種方式可以將插頭的影響降至最低。

2 國標標準溫升試驗插頭的誕生

為規范測試插頭，提高溫升測量準確度，標準溫升插頭的制作迫在眉睫，標委會、各檢測機構和公司實驗室都意識到了這個問題，聯合數家專業實驗室，進行了討論和研究，最終確立了行業標準NB/T 10807-2021，該標準規定了插頭的外形結構尺寸和插銷的尺寸和材質。

基于這些規范，我們設計了溫升試驗插頭的粗略外形，并根據實際使用情形對內部結構進行了結構設計，并且在插頭尾端增加了葛蘭頭，使這款標準溫升插頭更具實用性，可以實現內部短接和外部接線使用，同時可以滿足插頭的密封性，保持穩定的散熱，如圖4 所示。

圖4 標準溫升插頭

2.1 標準插頭的溫升數據驗證

以三極10 A 的插頭為例，對插頭本體進行數據驗證，按GB/T 2099.1 中對插頭的溫升試驗方法，按NB/T 10807 標準規定的單芯硬導線進行內部短接，用GB/T 2099.1 標準中圖44 的端子測試插銷的溫升，試驗電流為14 A，將電流分別通于火零線之間，測得插銷上的溫升值如表3。

表3 插頭量規本體溫升數據

以上數據均小于10 K，10 個插頭同極之間溫升極差最大為1.3 K，同一插頭不同極之間溫升極差最大為0.6 K；數據偏差較小，比較穩定；一般插座的溫升限值為45 K，作為檢測插座溫升的輔助裝置，該插頭的溫升小于10 K，對于插座溫升的影響極小，能夠更直觀的體現插座本體的溫升值，能夠有效降低一個影響插座溫升測試數據的直接因素。

2.2 標準溫升插頭的不確定度分析

以L 極測得的10 組數據來進行溫升插頭的不確定度評定。

2.2.1 標準不確定度A 類評定

2.2.2 標準不確定度B 類評定1）熱電偶的不確定度分量u2

所用熱電偶為K 型熱電偶，校準證書上不確定度為0.5 K，k=2，u2=0.5/2=0.25 K；

2）溫度記錄儀的不確定度分量u3

所用的溫度記錄儀，其校準證書的不確定度為0.1 K，k=2，u3=0.1/2=0.05 K；

3）環境的不確定度分量u4

2.2.4 擴展不確定度

u=k×uc=0.8 K，置信水平為95 %。

2.3 標準溫升插頭與現行的溫升插頭對插座的溫升數據驗證

為驗證標準溫升插頭對于插座的檢測結果，我們分別選擇5 個普通溫升插頭和5 個標準溫升插頭對同一插孔進行溫升驗證；

以10 A 三極插頭為例，普通溫升插頭為現行標準（2008 版）的尺寸要求，插銷厚度要求為最小尺寸（1.4 ～1.45）mm，而新標準（2021 版）要求的溫升插頭尺寸為（1.45 ～1.5）mm，厚度的不同，對檢測插座的溫升也有明顯的影響。分別使用兩種插頭插入同一插孔施加14 A 的試驗電流，溫升測試布點在插套處，試驗數據如表4、圖5 。

表4 標準溫升插頭測同一插孔溫升數據

圖5 溫升對比曲線圖

以上數據表明，使用5 個標準溫升插頭分別測試同一插孔，測得的數據極差未超過1 K；而使用5 個普通溫升插頭測試同一個插孔，數據極差達到了3.2 K；從曲線上可以看出標準插頭測得的曲線比較平穩，波動小，說明標準插頭的穩定性更高，而普通插頭測得的數據，高低偏差較為明顯，穩定性相對較差。

3 標準溫升插頭誕生的意義

標準是檢測的依據，而高精度的檢測工具是檢測結果準確性的可靠保證，標準溫升插頭就是溫升測試結果準確性的強有力保證；若行業內均使用相同的標準溫升插頭，將會使行業內的插座溫升檢測處于同一標準線上，可以更直觀的體現各企業產品的溫升性能。

4 結束語

一個看似不起眼的輔助工具，實則承載著關鍵的作用，在整個溫升檢測過程中，任何一個小小的細節都有可能導致測試結果的準確性，只有把握好每一個環節，每一件物品，才能把控好整個結果朝著正確的方向進行。