实验室工程师知识点分享：针对电热水壶检测不合格项目分析及电气结构的改进

摘要：本文针对液体加热器国家标准，以无绳电热水壶为案例，概括了在实际产品检测中常见的不合格情况，并结合实际情况和标准要求进行分析，给出了合理的改进方案，从而加强对标准的理解并为生产企业提供参考，避免企业生产不合格产品。

关键词：无绳电热水壶；不合格项目；改进方案

电热水壶是日常生活中常见的家电产品之一，即烧即开、小巧便捷的特点使其近年来迅速进入居民家庭。但由于行业的竞争日益加剧，一些生产企业为降低成本，不惜以牺牲质量为代价，由此带来了质量安全方面的隐患。本文主要分析了无绳电热水壶产品（又称旋转式电热水壶，见图1）在安全检测中发现的一些常见问题，同时总结了改进方案，便于企业对标准的理解和掌握，以确保生产的电热水壶产品符合标准要求。

图1 无绳电热水壶样品图

1 不合格情况的分析

结合电热水壶产品的现况和gb 4706.1-2005、gb4706.19-2008标准的要求，笔者对比分析了该类产品易出现的不合格项目：

1.1 产品标志与说明

gb4706.19-2008的条款7.1规定：无绳电热水情况壶的底座应有下述标示：制造厂或代理商名称、商标或识别标志、型号或规格。由此可知，无绳电热水壶除壶的主体应标示出额定电气参数外，还要求壶的底座应至少标示出商标和型号，才能满足标准的要求。图2所示为某电热水壶的底座漏标了商标和型号，从而导致了产品检测不合格。

图2 底座标志

gb4706.1-2005的条款7.10规定：“电热水壶的煮水开关按键应该用数字、字母或其他视觉方式标示出不同档位。”实际检测中笔者发现，大量电热水壶产品由于开关按键未标示出不同档位，且器具无其它任何显示工作状态的部件（如指示灯等），导致器具的工作状态无法辨识，产品不满足标准的要求（见图3）。

图3 开关档位标志

1.2 功率及温升测试

根据gb4706.1-2005条款10.1的要求，电热水壶应在装入额定容量的水、以额定电压和额定频率供电的工作条件下测量其输入功率，该实测功率相对额定输入功率的偏差不应超出-10%～+5%的范围。某款电热水壶的额定电气参数为220v～、50hz、1000w，实测输入功率为1121w（220v/50hz），功率偏差值为+12.1％，不符合标准规定其偏差不应超过+5%的要求，检测结果不合格。

电热水壶的壶盖手柄、开关按键和壶把手等部件属于正常使用中的短时握持部件，依据gb4706.1-2005条款11的规定，在进行发热试验时其表面温升不应超过相应的限值。值得注意的是，由于不同材质的接触表面对人体皮肤的灼伤危险程度存在着一定的差异，因此gb4706.1-2005的11.8条款对不同材质短时握持部件的温升限值有不同的规定。例如陶瓷或玻璃材料表面，短时握持部件的温升限值为45k；模制材料或橡胶表面，短时握持部件的温升限值为60k；金属制表面，短时握持部件的温升限值为35k。图4所示为某陶瓷电热水壶的壶盖，在进行发热试验期间该壶盖手柄的表面zui大温升值为49.2k，超出了标准规定的温升限值45k，存在较高的热危险因素，消费者在使用这种产品的过程中极有可能因触碰过高温度的壶盖手柄而受到灼伤。

图4 陶瓷壶盖温升不合格

1.3 器具结构

为防止泄露液体对器具的电气绝缘造成不利影响，电热水壶的壶体底部设计有排水孔，gb4706.19-2008的条款22.6要求此排水孔应是“直径至少为5mm的圆孔，或一边宽至少为3mm，面积为20mm2的孔”。图5所示为某电热水壶的壶体底部，分布有若干个直径4.75mm的圆形排水孔，未能达到标准规定其至少应为5mm圆孔的要求，均属于不合格排水孔。

图5 排水孔不合格

gb4706.19-2008的条款15.102针对无绳电热水壶的底座规定了溢水试验，以考察底座的结构能否承受液体溢出而不影响器具的电气绝缘。检测中发现部分底座的导水性能较差，在对其进行溢水试验时注入底座中的水不能及时导出，导致底座内部的带电部件与易触及部件之间的爬电距离和电气间隙减小，在对该处基本绝缘或加强绝缘进行电气强度试验时发生击穿，绝缘性能不能满足标准的要求。

1.4 接地措施与电气绝缘

gb4706.1-2005条款27.3规定：带电源软线的器具，其接线端子或软线固定装置与接线端子之间导线长度的设置，应使得如果软线从软线固定装置中滑出，载流导线在接地导线之前先绷紧。该条款的目的是考察电源软线在接线端子（快速插片）与软线固定装置之间导线的长度，接地导线的长度是否大于载流导线的长度，只有这样才能保证当软线从固定装置中滑出时，载流导线在接地导线之前先绷紧。图6所示为某电热水壶耦合器的内部结构，其电源软线中的载流导线与接地导线在接线端子与固定装置之间的长度相同，显然不能满足上述条款的要求，为不合格的接地措施。

图6 接地措施不合格

电气间隙和爬电距离是衡量器具电气绝缘性能的重要指标。电气间隙是不同带电部件或带电部件与大地之间空气的zui短距离，一旦距离过小，空间介质被击穿，绝缘即失效。爬电距离是不同带电部件之间沿绝缘材料表面的zui短距离，一旦距离过小，在尘埃的影响下，空气介质被击穿，形成导电通路，绝缘即失效。

对于电热水壶产品，考虑其工作电压、过电压类别、污染等级、材料组别等因素可得到标准允许的zui小电气间隙值和zui小爬电距离值，如表1所示。
图7所示为某电热水壶的内部结构，对其发热管端子处的带电部件与接地金属部件之间测量爬电距离，实测值为3.2mm，不满足标准规定其至少应为4.0mm的要求。此处基本绝缘的爬电距离过小，可能会产生导电性污染沉积，造成导电部件的短路从而引起电击或着火等危险。

表1 电气间隙和爬电距离标准规定值

1.5 非正常工作

电热水壶的发热系统由温控器与发热盘组成。其中温控器是用来控制水温的一种机电装置，其工作原理是采用双金属片做成的碟形元件作为感温元件，利用碟形元件在不同的温度下产生变形的原理，通过机构的作用，使触点迅速动作，达到接通或断开电路的目的。温控器可以保证水沸腾时电源自动断开，同时也可以防止电热水壶在没有水的状态下干烧、引发事故，有效地防止火灾等事故的发生，起到保护作用。常见的电热水壶温控器如图8所示。
实际检测中笔者发现，在非正常工作试验中出现的较严重不合格案例中，绝大多数是由于器具所使用的温控器质量低劣，不能对器具起到足够的保护作用。图9所示为某不合格电热水壶的温控器，在进行条款19.101试验期间，由于热保护装置失效，发热盘温度过高而导致器具被烧熔、内部结构短路，zui终引起了固定布线中保护装置动作，检测结果不合格。

图7 爬电距离不合格

图8 电热水壶温控器

图9 非正常试验不合格

2 电热水壶改进方案

基于上述五条，笔者针对电热水壶的安全检测问题提出的改进方案如下：

1）产品应标示出标准规定的相关内容；
2）产品的额定功率应根据其实测功率及标准允许的偏差范围正确标示；
3）短时握持部件应采取适当的隔热措施以避免其表面温升超出标准规定的限值；
4）电热水壶的壶体底部排水孔的尺寸应符合标准的要求，基座的结构应合理设计以利于液体的导出；
5）产品电源软线的内部连接应满足接地措施的要求；
6）应对发热管端子处的带电部件施加足够的绝缘保护；
7）作为电热水壶zui核心的零部件，温控器的质量好坏直接决定了产品的质量优劣，因此对温控器的选用应该严格把关。

参考文献

[1] gb 4706.1-2005,家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求[s].
[2] gb 4706.19-2008 ,家用和类似用途电器的安全第2部分：液体加热器的特殊要求[s].