破解微波爐門連鎖監(jiān)控失效測(cè)試阻抗技術(shù)難點(diǎn)

葉春南

（深圳天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

微波爐在使用中，其門開或關(guān)都與內(nèi)部有一個(gè)聯(lián)動(dòng)的互鎖機(jī)構(gòu)以保證安全。但有時(shí)可能失效，安全測(cè)試就必須要考慮其萬(wàn)一失效的的保護(hù)措施是否有效。因此，IEC 60335-2-25第22.106專門提到一個(gè)測(cè)試阻抗的問(wèn)題，通過(guò)這個(gè)阻抗串聯(lián)到設(shè)備的電源線上，再連接到大電容量的供電電源上。斷路器一旦合上，其內(nèi)部保險(xiǎn)絲 （fuse）瞬間就會(huì)斷裂。重復(fù)做3次，保險(xiǎn)絲 （fuse）瞬間均會(huì)斷裂，則合格[1]。

關(guān)鍵點(diǎn)就是標(biāo)準(zhǔn)提到的阻抗 （0.4+j0.25）Ω[1]問(wèn)題。很多實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有做這個(gè)阻抗測(cè)試，或阻抗不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，就直接連接到大供電電源中去進(jìn)行測(cè)試。而在評(píng)審時(shí)，又難以解釋。我們作為一家知名的外資實(shí)驗(yàn)室，從2013年來(lái)，多次被同行包括集團(tuán)公司在國(guó)外的分公司質(zhì)疑這個(gè)阻抗問(wèn)題。

從標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，該阻抗只給出阻抗的量值即（0.4+j0.25）Ω，其額定電壓我們?nèi)?20 V或230 V都沒(méi)有問(wèn)題，但功率應(yīng)取多大？如選功率過(guò)大，則不僅費(fèi)用大、體積大并且浪費(fèi)；選功率過(guò)小，就十分容易被擊穿。選擇適當(dāng)?shù)墓β适侵谱髦械囊淮箅y點(diǎn)。

1 技術(shù)可行性探討

1.1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)的原文描述[1]如下：

1.2 制作阻抗的難度

阻抗參數(shù)為 （0.4+j0.25）Ω，即設(shè)計(jì)者僅僅知道該阻抗是由兩個(gè)部分組成，即一個(gè)0.4 Ω的純電阻同時(shí)串聯(lián)一個(gè)0.25 Ω的純感抗，但沒(méi)有提供其定制的其他技術(shù)參數(shù)，仍然無(wú)法設(shè)計(jì)也無(wú)法報(bào)價(jià)，更不知道是否合適。如果其功率過(guò)低，則將在測(cè)試過(guò)程中常常被燒斷，無(wú)法完成測(cè)試。如圖1所示。

圖1 微波爐門連鎖監(jiān)控開關(guān)失效測(cè)試

因此，還要提供另外幾個(gè)必要的參數(shù)：

額定電壓U=220 V或230 V（這個(gè)可以按實(shí)際來(lái)選擇）；

頻率f=50 Hz（我們的供電標(biāo)準(zhǔn)或歐洲的供電標(biāo)準(zhǔn)，都是50 Hz）；

功率P到底應(yīng)取多少呢？這就是我要破解的難點(diǎn)。

1.2.1 第1種方法

從標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，該阻抗要連接到一個(gè)供電容量即預(yù)期短路電流大于1.5 kA且電壓大于150 V的電源線上。如果滿足電流I≥1500 A，那么其功率W數(shù)很大，推算如下：

（0.4+j0.25） Ω 表示 0.4 Ω的純電阻同時(shí)串聯(lián)一個(gè)0.25 Ω的純感抗。其阻抗有效值R[2]為：

R= （0.42+0.252）1/2Ω=0.472 Ω；

功 率 P=I2R=1 5002×0.472=1062000 W=1062 kW。

如果定制額定電壓為220 V，頻率為50 Hz，功率為1062 kW、 阻抗為 （（0.4+j0.25）Ω，那么這個(gè)阻抗的體積就會(huì)很大，重量重，而且更重要的是價(jià)格十分昂貴，估計(jì)不少于數(shù)十萬(wàn)。盡管這個(gè)阻抗?jié)M足標(biāo)準(zhǔn)要求，但成本過(guò)高，沒(méi)有市場(chǎng)價(jià)值。

1.2.2 第2種方法

那么有沒(méi)有可能將功率減少，或者找到其功率最小值呢？

a）計(jì)算供電內(nèi)的電阻來(lái)推算合理的阻抗功率

要想滿足瞬間短路電流達(dá)到1500 A以上，即預(yù)期電流達(dá)到1500 A，其回路中的內(nèi)阻r1必須滿足：220/1500=0.1467 Ω。

按圖示連接除串聯(lián)阻抗（0.4+j0.25） Ω外，從斷路器外到微波爐連接電導(dǎo)線長(zhǎng)1.5 m。一般該導(dǎo)線是1 mm2的銅導(dǎo)線電纜，我們可以估算其阻值r2=1.5×2×1.75×10-8/（1×10-6） =0.052 5 Ω；

銅材料電阻率 （Ω m） 為1.75×10-8。

如圖2所示。

圖2 微波爐門連鎖監(jiān)控開關(guān)失效測(cè)試接線內(nèi)阻分析

由此推算出，合上斷路器時(shí)，微波爐內(nèi)的保險(xiǎn)絲短路，其瞬間的電流為：Ii=220/（r1+r2+R）=220/（0.1467+0.0525+0.472） =327.77 A；

此時(shí)阻抗的功率P=I2R=327.772×0.472=50708 W=50 kW。

即使如此，也還是過(guò)大，該阻抗僅重量就要達(dá)到250 kg左右。

b）根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，微波爐內(nèi)的保險(xiǎn)絲一般為10 A、8 A，個(gè)別也有12 A。家用電氣設(shè)備一般由一個(gè)斷路器控制，一般為16 A，也有選20 A的。這里以D型斷路器為例，其脫扣電流為5～7倍。

其過(guò)最大電流為：1）16×5=80 A或16×7=112 A；

2） 20×5=100 A 或 20×7=140 A。

阻抗需要的功率分別是：

1） 阻抗的功率 P=I2R=802×0.472=3020 W=3 kW；

P=I2R=1122×0.472=5920 W=5.9 kW。

2）阻抗的功率 P=I2R=1002×0.472=4720 W=4.7 kW；

P=I2R=1402×0.472=9251 W=9.2 kW。

1.2.3 破解方法

我們定制額定電壓為220 V、頻率為50 Hz、功率為9 kW的阻抗 （0.4+j0.25）Ω，進(jìn)行測(cè)試，試用3個(gè)月，該阻抗均沒(méi)有被擊穿。

2 結(jié)論

能否將該阻抗功率做得更小呢？也許可以，但還要再嘗試。由于其制作成本的差別不是很大，并且這個(gè)產(chǎn)品也難以批量生產(chǎn)，所以沒(méi)有什么必要。

[1]IEC 60335-2-25-2010，Household and simiclar electrical appliancessofety-Part 2-25：Particular requirements for microwave ovens，including combination microwave ovens[S].

[2]孫余凱，吳鳴山，項(xiàng)綺明，等.新編電工實(shí)用手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.