家電產品輸入功率的工作代表性期間選定研究

溫武欣

（廣州質量監(jiān)督檢測研究院 廣州 511447）

引言

輸入功率是指設備所吸收的功率，它是電器產品合格評定中一個重要環(huán)節(jié)。輸入功率偏差過大，不僅是對消費者的一種誤導、欺騙，同時可能造成的電擊、火災、機械危險等也嚴重威脅著使用者的生命財產安全[1]。家電產品功率值的準確測量對消費者和生產企業(yè)均有重要意義。

當下的家電行業(yè)發(fā)展快速，產品結構及功能日趨復雜，這對生產研發(fā)、檢測從業(yè)等人員技術水平提出了更高要求。復雜的結構直接影響著產品的輸入功率，家電產品的輸入功率是家電產品安全的重要參數(shù)之一，家電產品實測輸入功率應在額定輸入功率的合理偏差范圍之內，輸入功率的準確測量關乎消費者的使用安全。大多數(shù)家電器具的輸入功率是讀取器具運行穩(wěn)定后的瞬時值，或將代表性運行周期功率的算數(shù)平均值作為其功率的實測值[2]。本文主要對輸入功率測試中代表性期間的選定展開研究。

1 現(xiàn)行國家標準相應要求介紹

目前現(xiàn)行的家電產品的安規(guī)標準體系由GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》及特殊標準組成。對于輸入功率的相關要求主要來自GB 4706.1-2005，部分特殊標準有所補充。

關于家電產品輸入功率的標準條款規(guī)定，GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》中10.1條款要求：所有能同時工作的電路都處于工作狀態(tài)；器具按額定電壓供電；器具在正常工作狀態(tài)。如果輸入功率在整個工作周期是變化的，則按一個具有代表性期間出現(xiàn)的輸入功率的平均值作為輸入功率[3]?？梢?，該標準中提及了代表性期間，但對如何選取代表性期間未給出明確方法。部分特殊標準中，例如洗衣機標準GB 4706.24-2008，亦提及代表性期間，但亦未明確如何選定代表性期間。而對代表性期間的選取將對輸入功率測試結果造成直接的影響。在家電產品智能化、數(shù)字化的浪潮下，代表性期間的選取難度也隨著加大。

本文對不同類型的家電產品功率測試的代表性期間展開了試驗研究，對家電產品進行全程功率監(jiān)控，得出功率曲線，通過數(shù)形結合的方法，能夠直接準確、高效地選定代表性期間。

2 代表性期間的選定方法

家電產品的輸入功率測試主要有工作周期達到穩(wěn)定狀態(tài)和變化狀態(tài)的兩類。有些家電產品工作能達到穩(wěn)定狀態(tài)，直接讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的瞬時值即可。有些家電產品功率在工作周期是變化的，則需要選定代表性期間進行分析。在正常工作狀態(tài)下輸入功率不斷變化的產品類型各不相同，需分類進行試驗研究，本文選取典型的家電產品，對輸入功率測試的代表性期間選定進行研究，并提供選定方法。

2.1 工作周期只有一種工作狀態(tài)

對電陶爐進行試驗研究，見圖1。該電陶爐只有一種工作狀態(tài)，通過對正常工作的輸入功率進行全程監(jiān)控，得出圖2功率曲線，工作周期中輸入功率呈現(xiàn)階梯下降形態(tài)，工作時間9 min。

圖1 電陶爐

圖2 電陶爐功率曲線圖

對該功率曲線進行分析，功率曲線的第一段時間為3 min，實測平均功率985 W，第二段1 min，實測平均功率700 W，第三段5 min，實測平均功率650 W，整個工作周期9 min。經(jīng)過測試，整個工作周期的平均功率：724 W，第一段曲線的平均功率：985 W。

筆者認為，應選取第一段曲線作為代表性期間，平均功率為985 W。理由有：

1）從安全的角度出發(fā)，第一段曲線已經(jīng)是有足夠長的時間（占整個工作周期的33.3 %）維持在使用過程中能達到最不利狀態(tài)。如果后兩段發(fā)熱絲無完全發(fā)熱的狀態(tài)也算入時間參加代表性期間的計算，那么整個功率值會比實際達到的最不利狀態(tài)低很多，這樣標稱的功率值在消費者使用的過程中是存在風險的。

2）標稱功率值的選取將會影響到電源線規(guī)格的選取，如果因為標稱功率較小，而選擇橫截面積較小的電源線，將存在電源線過載工作的風險，威脅消費者人身安全。

2.2 工作周期具有多種工作狀態(tài)

對波輪洗衣機進行試驗研究，見圖3。該波輪洗衣機工作周期內包括進水、洗滌、脫水、排水等階段，通過對波輪洗衣機的輸入功率進行全程監(jiān)控，得出圖4功率曲線圖，工作時間55 min。

圖3 波輪洗衣機樣品圖

圖4 功率曲線圖

對該功率曲線進行分析，洗滌1階段16 min，漂洗1階段3 min，漂洗2階段3 min，脫水1階段4 min，脫水2階段4 min，脫水3階段7 min，其中洗滌1階段占整個工作周期的29.1 %，脫水3階段占工作周期的12.7 %，其余漂洗1占5.5 %、漂洗2占5.5 %、脫水1占7.3 %、脫水2占7.3 %，均小于10 %，并且從曲線圖可觀察到洗滌1階段的整體功率比漂洗1、2階段高，脫水3階段比脫水1、2階段高，故選取洗滌1階段為洗滌輸入功率的代表性期間，脫水3階段為脫水輸入功率的代表性期間。

2.3 工作周期具有多種工作狀態(tài)，并且存在工作狀態(tài)疊加情況

對智能坐便器進行試驗研究，見圖5。該智能坐便器具有座墊加熱、水箱加熱、烘干等功能，通過對波輪洗衣機的輸入功率進行全程監(jiān)控，得出圖6功率曲線圖，其中出現(xiàn)了不同工作狀態(tài)疊加的情況。

圖5 智能坐便器

圖6 智能坐便器功率曲線

與前兩者不同，該功率曲線圖，在整個工作周期中，先是座墊加熱，隨后是水箱和座墊同時加熱，緊接著是水箱和座墊同時加熱，再加上烘干啟動，出現(xiàn)了“一段工作疊加”，也就是GB 4706.1中10.1中提到的試驗時器具“所有能同時工作的電路都處于工作狀態(tài)”，同時也是使用者在使用過程中達到的最不利狀態(tài)。故選取該“疊加”期間為整個工作周期的代表性期間。

對智能坐便器功率曲線進行分析，從智能坐便器的實際工作狀態(tài)發(fā)現(xiàn)其工作的前段“烘干功能沒有開啟”，后段“水箱加熱功能沒有開啟”，僅有中間的“短暫疊加部分”才是“所有功能都處于工作狀態(tài)”，而且是使用者在使用中能達到的最不利狀態(tài)。如果前段或后段沒有疊加的狀態(tài)也算入時間參加代表性期間的計算，那么整個功率值就會比實際達到的最不利狀態(tài)低很多，這樣標稱的功率值在消費者使用時是存在風險的，很可能導致電路超負荷工作。所以，整個工作周期不能作為產品的代表性期間。

3 代表性期間內的功率計算

輸入功率的測量，在選定代表性期間后，還需對代表性期間內的功率進行計算，方能得出實測值。通過上述方法選定了代表性期間后，獲得代表性期間輸入功率的最大值，與相應代表性周期輸入功率的算術平均值比較，若最大值超過算術平均值的2倍，則以超過相應代表性周期時間10 %的連續(xù)時間段內的輸入功率的最大值作為相應代表性工作周期的輸入功率或電流；如果最大值不超過算術平均值的2倍或者持續(xù)時間不足代表性期間10 %，則代表性期間的算術平均值作為相應代表性工作周期的輸入功率。

4 結論

本文主要研究如何選定家電產品輸入功率的工作代表性期間，通過對全過程功率進行監(jiān)控的方法，形成功率曲線圖，具有以下特點：首先，能夠直觀、高效地選定整個工作過程的代表性期間；其次，結合功率曲線圖，從時間、階段功率大小、工作狀態(tài)等維度進行剖析，選定的代表性期間準確度高，可操作性強。

通過試驗研究，本文提供了的輸入功率測試中代表性期間的選定思路，在現(xiàn)行標準GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》下，對輸入功率進行全過程監(jiān)控的方法是尋找代表性期間的主流方法，但家電行業(yè)中仍存在生產企業(yè)人員、檢測從業(yè)人員對代表性期間選定理解不到位的情況，為了準確測量家電產品輸入功率，仍然有待GB 4706系列標準對代表性期間選定作出進一步明確規(guī)定。