电器产品质检技术》课件清华大学出版社5-2家用电器使用性能的测试.ppt

1、2020/11/3,1,电器产品质检技术,2020/11/3,2,要点,第五章 电器产品使用性能的测试,了解电饭锅、电热水器、微波炉测试项目和方法,本章内容： 第一节 电动器具 第二节 电热器具 第三节 制冷器具,一电饭锅测试 二电热水器测试 三微波炉测试,2020/11/3,3,发热元件工作原理,电热器具是将电能转变为热能的器具，按照电热转换方式分为四大类： （1）电阻式：电热元件有一定的电阻，通过电流转换为热能（如电炉与电熨斗内部发热的电炉丝）。 （2）红外式：电转换为热能再辐射红外线的物质，使其辐射出红外线，以用来加热物体（如红外线灯，沐浴取暖器，红外烤箱和卫生间安装的浴霸）。 （3）感

2、应式：在交变磁场中的导体将产生感应电流（涡流），涡流克服导体的阻力流动会产生热（如电磁灶）。 （4）微波式：微波频率分为915MHZ和2450 MHZ，波长很短，能穿过绝缘材料，有极强的穿透能，微波作用于介质时，介质中极性分子的极性方向将随之发生极快的变化（振动）。这种剧烈振动，造成介质（如食物）内部产生于摩擦极为相似的作用而导致高温，高热产生（如微波炉）。,2020/11/3,4,家用电热器具类别不同，但主要有三类元件：电热元件、温度控制元件、定时元件。 一、电热元件 电热元件是电热器具中发热效应的核心元件，可分为电阻式、远红外线式和PTC式等几类。 1电阻式电热元件：由金属或合金导体根据电

3、流的热效应原理制成，按不同用途加工成螺旋形、板形、管形、棒形和扁形等多种形状。 2远红外线式电热元件：在电阻式的基础上利用红外辐射原理尽量把可见光和近红外光转化为远红外辐射，比电阻式电热元件的加热效率高。常见的有电热合金、远红外电热管、远红外电热板等。 3PTC电热元件：利用半导体材料的正温度效应，当温度升到一定程度时，PTC材料的电阻值会显著增大，此类电热元件有良好的恒温特性。PTC电热元件一般加工成蜂窝式、带式、圆盘式等多种形状。,2020/11/3,5,二、温控元件 温控元件的主要功能是控制加热温度，保证电热器具在一定温度范围内正常工作。常见的有双金属片温控元件、磁性温控元件、热敏电阻温

4、控元件和热电偶温控元件等。 1双金属片温控元件。用不同材料的两块金属片制成，在某一温度下，两块长度相同的金属片因热膨胀系数不同发生弯曲，从而断开触点，切断电源。 2磁性温控元件。采用铁氧体软磁材料，在常温下，靠磁体的磁性作用吸合开关，接通电源。当温度达到居里点时，磁体的磁性消失，开关断开，从而达到控制温度的目的。 3热敏电阻和热电偶温度控制元件（电子式控温元件）。工作原理是把温度信号变为电信号，经放大后去驱动执行机构，控制电路的通断。,2020/11/3,6,三、定时元件 定时元件是用于控制电热器具的加热时间， 从而控制电热元件的发热量。 常见的定时元件包括机械发条式、机械电动式、电子式等三种

5、。 机械式定时器主要由发条、齿轮转动机械和凸轮控制组件组成，由发条作动力，通过齿轮转动组件控制触点的通断。 机械电动式则以微电机代替发条，其余结构大致沿用机械式，原理也相似。 电子定时器由电子元件组装而成，主要由时间信号发生电路、触发电路、驱动电路组成。驱动电路驱动执行机构，控制电热器具的加热时间。,2020/11/3,7,电饭锅工作原理,电饭锅用金属铠装电热元件是把电热丝装入 金属管内，为防止管壁和电热丝碰触，在其空隙处均匀填入绝缘性能和导热性能都较好的氧化镁粉末，然后密封好，两端再接出引出端，并用铝合金浇铸在环形金属铠装电热元件上使之成为一个具有足够的机械强度与良好的导热性能的发热盘。电流

6、通过金属铠装电热元件的电热丝时，电热丝有阻碍电流流动的特性，于是电流克服电热丝电阻做功，消耗的电能就转变为热能而释放出来通过发热盘把热能均匀传递到电饭锅的内锅，达到煮饭目的。,2020/11/3,8,机械式开关控制电饭锅的工作原理,如图，当按下按键接通电源时，电饭锅开始工作，磁钢限温器和双金属温控器并联连接，当锅内温度上升至(655)之间时，温控器断开，但磁钢限温器仍接通，加热器仍通电，当锅内温度上升至居里点(103 2)时，触点断开，由于磁钢限温器是人工复位的，加热器不工作，指示灯熄灭，此后，当内胆温度降至(65 5)时，电饭锅进入自动保温状态，依靠温控器的反复通断，使锅内温度保持在65 左

7、右。若磁钢限温器触点失灵，不能断开加热器，锅内温度不断上升至180 时，热熔断体断开，加热器断电，从而起到保护作用。,2020/11/3,9,微电脑模糊控制电饭锅的工作原理,在煮饭过程中，单片机通过感温器的温度变化率推断米量和水量，从而控制输出不同的平均功率。此外，通过锅盖和锅底感温器阻值的变化，判断出是否为空锅煮或是感温器有故障，从而发出报警信号并切断电源。单片机还根据使用者所选功能，输出相应的控制电平，控制功能指示灯，并在不同功能、不同阶段由显示器分别做出相应阶段的显示及时间计数显示。,2020/11/3,10,2020/11/3,11,发热试验,1样品的准备 检查电饭锅应完好无损，加额定

8、存积的水量，通以额定电压和频率的电源，器具可正常工作。 2负载要求 内锅注入额定容积的水量 3试验条件的设置 (1)试验电压1.15倍额定功率下的电压 (2)调到最高功率挡位下。 (3)电饭锅通常放置于涂有无光黑漆的厚约20 mm的测试角中，无强制对流空气且温度为(20土5)的环境中进行试验。电饭锅要远离测试角的两边壁。,2020/11/3,12,4仪器设备选择 热电偶温度测量仪，功率测量仪 5检测实施 (1)试验前准备 分别确定用热电偶测量温升的部件和部位，如测试角的底板、内部布线、开关周围、按键表面、电源线的分叉口或锅合器的插脚、电源线可能触及的温度较高的金属部件、手把、温控器周围、塑料件

9、等，将热电偶固定在选定曲测量部位上。 按规定要求将被试电饭锅安放在测试角上。 连接测量线路和被试电饭锅、仪器的供电电路。 设置环境温度，使之达到规定要求。,2020/11/3,13,(2)试验过程 根据选定的试验电压和工作状态，使电饭锅 正常运行。 打印、记录各热电偶测量部位的温度。 (3)数据处理 根据记录结果和环境温度，计算各被测部位的温升。,2020/11/3,14,第五章 电器产品使用性能的测试,2、限温温度和保温温度的测量 （1）限温温度 根据国标，限温温度的测定：,向内锅加入额定容积的50的水，再按米与水的重量比为l:2加入三级籼米,2020/11/3,15,第五章 电器产品使用性

10、能的测试,按图示把两支水银温度计放在内锅底部中心直径50mm范围内，其中温度计C1与内锅底部保持接触，温度计C2距锅底5mm，施加额定电压进行试验,1、限温温度和保温温度的测量 （1）限温温度 根据国标，限温温度的测定：,2020/11/3,16,第五章 电器产品使用性能的测试,在限温器切断电源后5s内读取温度计C1读数 然后加入50ml、8090的热水，约l0min后重新接通电源进行第二次试验 重复测定3次，取C1温度计三次读数的平均值作为限温温度。,合格的限温范围为t+0.5t+4.5。,1、限温温度和保温温度的测量 （1）限温温度 根据国标，限温温度的测定：,2020/11/3,17,第

11、五章 电器产品使用性能的测试,1、限温温度和保温温度的测量,（2）保温温度 根据国标规定，仍按上图试验装置，在测量限温温度后再用温度计C2测量保温温度。,用保温器(双金属片控温器)保温的电饭锅，在限温器切断加热电路后，记录保温器触点第5、6、7三次接通瞬间温度计C2的读数的平均值为最低保温温度,2020/11/3,18,第五章 电器产品使用性能的测试,1、限温温度和保温温度的测量,（2）保温温度 根据国标规定，仍按上图试验装置，在测量限温温度后再用温度计C2测量保温温度。,上述三次断开瞬间温度计C2的读数平均值为最高保温温度,应保持在6080范围内为合格,2020/11/3,19,第五章 电器

12、产品使用性能的测试,2、限温温度和保温温度的空烧模拟测量 保温式自动电饭锅的限温温度、保温温度的测量法按国标要用煮饭来测量。缺陷： 这种测量方法太费时、费力、费粮，严重限制了电饭锅的生产量 这种测量法作为型式试验或抽检是最直接的和最正确的，但作为产品的出厂检验则不是理想的方法,2020/11/3,20,第五章 电器产品使用性能的测试,2、限温温度和保温温度的空烧模拟测量 保温式自动电饭锅的限温温度、保温温度的测量法按国标要用煮饭来测量。 这种测量方法太费时、费力、费粮，严重限制了电饭锅的生产量 这种测量法作为型式试验或抽检是最直接的和最正确的，但作为产品的出厂检验则不是理想的方法,简单快捷的测

13、量方法来代替：电饭锅通电加热时，被测内锅里不放任何东西，测量从通电到保温器、限温器跳断的连续时间来间接反映保温温度、限温温度,2020/11/3,21,第五章 电器产品使用性能的测试,（1）能量法 依据：一般来说，同一工厂生产的同一规格的相同功率电饭锅的热容量、热效率是相同的。在相同的条件下(环境温度、湿度和电源电压等)烧相同重量的米和水混合物至同一温度的饭，在理想状态下各电饭锅消耗的电能是相同的: 消耗电能多的电饭锅，饭温必定高 消耗电能少的电饭锅，饭温必定低 即电饭锅的保温温度、限温温度跟消耗电能成正比关系。,2020/11/3,22,第五章 电器产品使用性能的测试,（1）能量法 一般来说

14、，同一工厂生产的同一规格的相同功率电饭锅的热容量、热效率是相同的。在相同的条件下(环境温度、湿度和电源电压等)烧相同重量的米和水混合物至同一温度的饭，在理想状态下各电饭锅消耗的电能是相同的: 消耗电能多的电饭锅，饭温必定高 消耗电能少的电饭锅，饭温必定低 即电饭锅的保温温度、限温温度跟消耗电能成正比关系。,同理，如果用空的锅加热，则加热到同一温度时各个电饭锅所消耗的电能也应该是相同的，同时这要比煮饭消耗的电能少得多,2020/11/3,23,第五章 电器产品使用性能的测试,用测空烧消耗的电能代替煮饭测量限温温度和保温温度，最重要的一步就是要找出温度与空烧所耗电能之间的函数关系。 理论上可由加热

15、热量Q得温度与消耗电能的关系如下：,2020/11/3,24,第五章 电器产品使用性能的测试,在实践中，温度与空烧耗电能的函数关系曲线可以通过大量试验来获得,试验时，环境温度必须一致。试验过程如下： 先不按下煮饭开关，电饭锅通电空烧开始耗电能，当保温器跳断时(保温指示灯亮)，记下保温所消耗的电能,再按下煮饭开关继续加热，直至限温器跳断时记录限温所消耗的电能(包括保温所消耗的电能在内),然后用同一电饭锅进行煮饭试验，测出保温温度和限温温度，得到一组对应的数据：,2020/11/3,25,第五章 电器产品使用性能的测试,在实践中，温度与空烧耗电能的函数关系曲线可以通过大量试验来获得,试验时，环境温

16、度必须一致。试验过程如下： 先不按下煮饭开关，电饭锅通电空烧开始耗电能，当保温器跳断时(保温指示灯亮)，记下保温所消耗的电能,再按下煮饭开关继续加热，直至限温器跳断时记录限温所消耗的电能(包括保温所消耗的电能在内),然后用同一电饭锅进行煮饭试验，测出保温温度和限温温度，得到一组对应的数据：,2020/11/3,26,第五章 电器产品使用性能的测试,在实践中，温度与空烧耗电能的函数关系曲线可以通过大量试验来获得,试验时，环境温度必须一致。试验过程如下： 先不按下煮饭开关，电饭锅通电空烧开始耗电能，当保温器跳断时(保温指示灯亮)，记下保温所消耗的电能,再按下煮饭开关继续加热，直至限温器跳断时记录限

17、温所消耗的电能(包括保温所消耗的电能在内),用同一电饭锅进行煮饭试验，测出保温温度和限温温度，得到一组对应的数据：,2020/11/3,27,第五章 电器产品使用性能的测试,综合上述数据集，可以得到粗略的保温温度、限温温度与消耗电能的对应关系带，如下图。,2020/11/3,28,第五章 电器产品使用性能的测试,综合上述数据集，可以得到粗略的保温温度、限温温度与消耗电能的对应关系带，如下图。,并非线性曲线，故保温温度(或限温温度)的合格范围12只能用最小的保温耗电能(或限温耗电能)范围W2W3来表示。,2020/11/3,29,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）时间法 从电能的公式 W=P

18、ts(J)看出只要电饭锅功率一定，就可以把测保温温度或限温温度归结为测保温空烧时间或限温空烧时间。,2020/11/3,30,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）时间法 从电能的公式 W=Pts(J)看出只要电饭锅功率一定，就可以把测保温温度或限温温度归结为测保温空烧时间或限温空烧时间。,在环境温度、功率和额定电压均不变的情况下，进行大量电饭锅的许多次对照试验，也可得到温度与空烧时间的对应关系带,2020/11/3,31,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）时间法 从电能的公式 W=Pts(J)看出只要电饭锅功率一定，就可以把测保温温度或限温温度归结为测保温空烧时间或限温空烧时间。,保温温

19、度(或限温温度)的合格范围12只能用最小保温空烧时间范围(或限温空烧时间范围)t2t3来表示,2020/11/3,32,第五章 电器产品使用性能的测试,实际生产时，同一规格的电饭锅的实际额定功率不可能都一样，国标规定偏差 -10+5 均是合格功率范围。这时可以根据电能相等的原则进行修正，即:,例：在环境温度为20，电压为220V情况下，某厂700W电饭锅(或修正成700W)的保温空烧时间的合格范围为7l107s(模糊对应6080)，限温空烧时间合格范围为218325s(模糊对应100.5104.5)。,2020/11/3,33,第五章 电器产品使用性能的测试,还需对环境温度对空烧时间的影响进行

20、修正。 环境温度低，实测保温通电时间和限温通电时间将延长； 环境温度高，实测保温通电时间和限温通电时间将缩短。,2020/11/3,34,第五章 电器产品使用性能的测试,对环境温度对空烧时间的影响进行修正,2020/11/3,35,第五章 电器产品使用性能的测试,从大量试验中找出关系曲线，然后分段加以修正。图所示的是某厂生产的220V、700W电饭锅的保、限温通电时间随环境温度的修正曲线。,2020/11/3,36,第五章 电器产品使用性能的测试,在整个温度范围内，修正值是非线性的，在5范围内则认为是线性的,2020/11/3,37,第五章 电器产品使用性能的测试,在20时修正值均为零，说明在

21、20时测量到的保、限温通电时间不必进行修正,2020/11/3,38,第五章 电器产品使用性能的测试,在20时修正值均为零，说明在20时测量到的保、限温通电时间不必进行修正,若环境温度高于20时，就要在实测的时间上加上少花的时间,2020/11/3,39,第五章 电器产品使用性能的测试,对环境温度对空烧时间的影响进行修正,例如：环境温度为28，实测限温通电时间为290s，从图可得30时修正值为21.45s，25时修正值为11.95s，根据线性插入计算可得28时的修正值tL=17.6s，折算成20时的限温通电时间tL=tL+tL=307.6s,2020/11/3,40,第五章 电器产品使用性能的

22、测试,3、热效率测定 电饭锅热效率表示锅内饭所吸收的热量与电饭锅所消耗的电能之比，热效率越高，越节能。为了测量方便、精确，锅内以水代替饭。 试验前，电饭锅的锅盖上钻一个排气孔（尺寸见表所示）。为了不使蒸汽从锅沿漏出，锅盖与内锅沿之间应加密封。室内温度控制在205。,2020/11/3,41,第五章 电器产品使用性能的测试,将电饭锅放在秤上，内锅加规定水量G1（见下表），水温接近室温(允许有1偏差)，然后给电饭锅接通额定电压的电源，同时开始计时，当内锅的水量蒸发到规定的重量(见下表)时断开电源，10min后记下总蒸发水量G2。,2020/11/3,42,第五章 电器产品使用性能的测试,根据电饭锅

23、热效率的含义，可得,首先水所吸取的热量由二部分组成，即Q=Q1+Q2，一部分是锅内盛水量G1从室温20加热到100所需热量：,另一部分是蒸发水量G2从100的水变成100的蒸汽所需热量：,2020/11/3,43,第五章 电器产品使用性能的测试,电饭锅所消耗的电能为,所以电饭锅的热效率为,2020/11/3,44,第五章 电器产品使用性能的测试,三、电热水器测试 按电热水器上所用电热元件的安装位置，可以分为内插式和外敷式两种。 如将电热元件安放在水中，即为内插式 如将电热元件包敷在水箱的外面，则为外敷式。内插式的热效率要高于外敷式。,2020/11/3,45,第五章 电器产品使用性能的测试,贮

24、水式电热水器采用的安全检测特殊标准为GB 4706.12-1995家用和类似用途电器的安全 贮水式电热水器的特殊要求（该标准与通用标准GB4706.1-2005家用和类似用途电器的安全 通用要求配合使用）。 贮水式电热水器有特殊要求的章节为：标志、发热、带电热元件的器具在过载情况下工作、防水、非正常工作、结构、元件、电源连接及外部软缆和软线和接地措施等章节，其余与通用要求一致。 热水器的性能检测主要包括：出口水温、保温性能、使用性能和寿命等。,2020/11/3,46,第五章 电器产品使用性能的测试,1.出口水温测试 热水器按照制造厂说明书的规定安装 负载要求，供水温度在152，水源压力应基本

25、稳定 调温器于最高档位，通电至调温器动作，立即断开热水器电源 控制出水阀门或进水阀门使水源的冷水以5L/min的恒定速度流进热水器，热水由出水口排出，测量水温，读出从开始流出热水至二分之一额定容量时热水的最高温度值。,2020/11/3,47,第五章 电器产品使用性能的测试,2.保温性能试验 环境温度应该保持在205，空气的相对湿度不应超过85。（室内无任何外界气流和热辐射影响） 水箱加满水，加以额定电压从通电至调温器发生动作切断电源出水口水温。,2020/11/3,48,第五章 电器产品使用性能的测试,三微波炉测试 微波炉是一种采用特殊加热方式的新型炊具。它先将电能转变为电磁场能，然后以微波

26、形式将能量传递给待加热食品中的分子。,2020/11/3,49,第五章 电器产品使用性能的测试,微波炉检验有安全性能检验和产品性能检验： 安全性能检验项目以GB 4706.1-2005家用利类似用途电器的安全 通用要求和GB 4706.21-2002家用和类似用途电器的安全 微波炉的特殊要求为依据 产品性能指标以应满足GB/T 18800-2002家用微波炉 性能测试方法，反映微波炉使用性能最主要的一些指标有： 微波泄漏测量、微波输出功率测量、微波炉门系统耐久性试验、微波效率,2020/11/3,50,第五章 电器产品使用性能的测试,（1）微波泄漏测量 标准中多处出现测量微波泄漏的要求。 试验

27、条件 检测实施 微波泄漏主要来自炉门缝隙、观察窗及排气口等部件。测量时，将标准负载放在炉腔搁架中心，施加额定电压，功率控制调整到最大，用微波功率密度仪测量器具外表面5cm上任意点的微波功率密度。 测量时，仪器的探头必须沿器具外表面垂直移动，以保证探头始终距离被测物表面5cm。,环境温度205 炉腔内使用的标准负载为具有微波透射性的初始温度202、275815g的水 检查样品状态，确定样品工作正常。,2020/11/3,51,第五章 电器产品使用性能的测试,（1）微波泄漏测量 标准中多处出现测量微波泄漏的要求。 试验条件 检测实施 微波泄漏主要来自炉门缝隙、观察窗及排气口等部件。测量时，将标准负

28、载放在炉腔搁架中心，施加额定电压，功率控制调整到最大，用微波功率密度仪测量器具外表面5cm上任意点的微波功率密度。 测量时，仪器的探头必须沿器具外表面垂直移动，以保证探头始终距离被测物表面5cm。,测量时探头的移动必须缓慢，确保仪表能准确的反映该点的泄漏值 测量的着重点在炉门缝隙、观察窗及排气口等可能存在微波泄漏的地方。,2020/11/3,52,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）微波输出功率测量 标准第10章除对微波炉的输入功率提出要求外，还指出微波输出功率对额定微波输出功率的偏差不应超过15。 试验条件 检测实施,2020/11/3,53,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）微波输出

29、功率测量 标准第10章除对微波炉的输入功率提出要求外，还指出微波输出功率对额定微波输出功率的偏差不应超过15。 试验条件 检测实施,环境温度205，负载用水101低温水。 试验开始时，微波炉和试验用玻璃容器应达到环境温度 试验中使用的测温仪器和设备(如温度计和搅拌器)应是具有小的热容量的器具，以减少热损耗，使测量结果准确,2020/11/3,54,第五章 电器产品使用性能的测试,（2）微波输出功率测量 标准第10章除对微波炉的输入功率提出要求外，还指出微波输出功率对额定微波输出功率的偏差不应超过15。 试验条件 检测实施 微波炉以额定电源工作，将微波功率调节到最大值，用1000g5g的水作为负

30、载测量微波输出功率。水装在最大壁厚为3mm，外径约为190 mm的圆柱形玻璃容器中（101），水倒入容器之后，开启微波加热开关，测量水的温度为202时所用的时间，然后测量最终水温。微波输出功率由下式计算：,2020/11/3,55,第五章 电器产品使用性能的测试,(3)微波炉门系统耐久性试验 在长期的正常使用中，门系统可能因为碰撞、受热、材料老化等因素而变形，从而导致微波泄漏变大，影响使用者的安全。 微波炉门系统是防止微波泄漏的重要屏障，它包括炉门、联锁装置、微波密封物和其他相关部件组成。 标准18章对微波炉门系统的耐久性提出了明确的要求。试验后，微波炉的微波泄漏不应超过50 W/m2。门开关总共进行100000次。,2020/11/3,56,第五章 电器产品使用性能的测试,(3)微波炉门系统耐久性试验 在长期的正常使用中，门系统可能因为碰撞、受热、材料老化等因素而变形，从而导致微波泄漏变大，影响使用者的安全。 微波炉门系统是防止微波泄漏的重要屏障，它包括炉门、联锁装置、微波密封物和其他相关部件组成。 标准18章对微波炉门系统的耐久性提出了明确的要求。试验后，微波炉的微波泄漏不应超过50 W/m2。门开关总共进行100000次。,试验条件