案例问题

某制造商实验室申请CNAS认可现场评审被开不符合项：提交的电磁灶安规测试经历报告显示未对“工作电压超过250V的部件”进行电气强度试验。那电磁灶中“工作电压超过250V的部件”电气强度试验电压是多少呢?

案例分析

笔者认为，电磁灶中有工作电压超过250V的部件，在GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》标准13、16、29章中都应注意，不能降低要求按220V工作电压考核。

想要计算电气强度试验电压，有必要先了解电磁灶工作原理，考虑超过250V部件的工作电压。

01  电磁灶的基本原理

电磁灶是利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作原理。由整流电路将50/60Hz的交流电压转换成直流电压（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-35KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热。

图1  电磁灶原理

（图片来源于网络）

图2 电磁灶主回路电路

（图片来源于网络）

电磁灶主回路电路示例如图2所示，市电经桥式整流器变换为直流电，再经电压谐振变换器变换成频率为20-35kHz的交流电。电压谐振变换器是低开关损耗的零电压型（ZVS）变换器，功率开关管的开关动作由单片机控制，并通过驱动电路完成。

02  电磁灶的基本原理

根据电路原理，桥式整流后的电路，包括滤波电容C2、线圈盘、IGBT对“大地（产品放在大地上，或人站在大地上触及产品外壳构成另一电极）”的工作电压可能超过器具的额定电压220Vr.m.s。

某电磁灶实测典型工作点对大地的工作电压结果如下：

图3 某电磁灶线圈盘OUT1 – 大地 电压波形

（图片来源于实拍）

电压峰值344 Vpeak，此值将用于GB 4706.1-2005标准29.1.5 电气间隙的考核；

电压有效值 155 Vr.m.s，没有超过250V。

图4 某电磁灶线圈盘OUT2 – 大地 电压波形

（图片来源于实拍）

电压峰值1040 Vpeak，此值将用于GB 4706.1-2005标准29.1.5 电气间隙的考核；

电压有效值 481 Vr.m.s，超过250V，此值将用于GB 4706.1-2005标准13.3、16.3、29.2条款试验。

值得指出，不同品牌、不同型号的电磁灶该部位的工作电压不尽相同。

03  计算13、16章电气强度试验电压

对于工作电压481 Vr.m.s部件与易触及部件之间加强绝缘，电气强度试验电压为

Ux = 2.4 U +2400 = 2.4 × 481 + 2400 = 3554 V

显然比额定电压 “>150且≤250 V”部件加强绝缘的试验电压3000 V要高。

04  实际电气强度试验操作

有人“偷懒”在进行“工作电压481 Vr.m.s部件与易触及部件之间”加强绝缘3554V电气强度试验，高压试验装置一个探头接被测电磁灶的插头，另一探头连接覆盖在微晶面板和控制面板上的金属箔。这是错误的试验方法。

根据物理学“等势体”原理，此时 “工作电压220 Vr.m.s部件与易触及部件之间” 原本只需要承受3000 V耐压试验，而“受连累”一起经受3554 V耐压试验。

正确的做法是，切断“工作电压481 Vr.m.s部件”与“工作电压220 Vr.m.s部件”的电路连接，3554 V耐压只施加在“工作电压481 Vr.m.s部件”与“易触及部件”之间。

05  29.1.5电气间隙脉冲电压的计算

用于确定表16电气间隙的电压应是额定脉冲电压与工作电压峰值和额定电压峰值之差的和，即

脉冲电压 = 2500 + （1040 – 220 × 1.414） = 3229 V

标准条款

GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》（IEC 60335-1:2004，IDT ）标准

3.1.3工作电压 working voltage

器具以额定电压并在正常工作条件下运行时，考虑的那部分所承受的最高电压。

注1：考虑控制器和开关装置不同位置的影响。

注2：工作电压考虑了谐振电压。

注3：在确定工作电压时，可忽略瞬间电压的影响。

13.3 按照GB/T 17627. 1 (eqv IEC 61180-1)的规定，断开器具电源后，器具绝缘立即经受频率为50 Hz或60 Hz的电压，历时1 min.

用于此试验的高压电源在其输出电压调整到相应试验电压后，应能在输出端子之间提供一个短路电流Is。电路的过载释放器对低于跳闸电流Ir的任何电流均不动作。不同高压电源的Is和Ir值见表5。

试验电压施加在带电部件和易触及部件之间，非金属部件用金属箔覆盖。对在带电部件和易触及部件之间有中间金属件的Ⅰ类结构，要分别跨越基本绝缘和附加绝缘来施加电压。

注1：应注意避免电子电路元件的过应力。

试验电压值按表4的规定。

表4 电气强度试验电压

在试验期间不应出现击穿。

注2：可忽略不造成电压下降的辉光放电。

16.3 在16.2试验之后，绝缘要立即经受1 min频率为50 Hz或60 Hz基本正弦波的电压。表7中给出了适用于不同类型绝缘的试验电压值。绝缘材料的易触及部分，要用金属箔覆盖。

注1：注意金属箔的放置，以使绝缘的边缘处不出现闪络。

表7 试验电压

对入口衬套处、软线保护装置处或软线固定装置处的电源软线用金属箔后，在金属箔与易触及金属部件之间施加试验电压，将所有夹紧螺钉用表14中规定力矩的三分之二值夹紧。对0类和Ⅰ类器具，试验电压为1250 V，对Ⅱ类器具，试验电压为1750 V。

注2：13.3的注3对试验用的高压电源做了规定。

注3：对同时带有加强绝缘和双重绝缘的Ⅱ类结构，要注意施加在加强绝缘上的电压不对基本绝缘或附加绝缘造成过应力。