手持式电动工具维修风险和零件选配技术研究

金 勇 傅俊雅

（ 浙江省质量检测科学研究院，杭州 310018 ）

手持式电动工具维修风险和零件选配技术研究

金 勇 傅俊雅

（ 浙江省质量检测科学研究院，杭州 310018 ）

模拟手持式电动工具维修情况，对手持式电动工具的电源线、开关、碳刷以及抑制电容电感等关键零部件进行更换试验，按照相关的国家标准要求分别对替换后的安全、电磁兼容等项目进行测试和数据比对。分析常见的手持式电动工具关键零部件被替换为非原厂零件的特征。

手持式电动工具 维修 零部件更换

0 前言

手持式电动工具是一种在实际操作或使用中经常需要移动或携带的工具，受其工作环境不固定，运行条件差，电气绝缘、电源线、开关等零部件易损坏的影响，工具的安全性也随之降低。工具经常在操作者的单手或双手握持下工作，一旦发生漏电现象，即会引发事故，造成人员伤害或财产损失。

手持式电动工具的主要零部件为定子、转子、机械部件、碳刷、开关、抑制电容和电感、电源线以及外壳等。目前，市场上销售电动工具大多为II类工具，其典型特征是两脚插头，无接地装置，采用双重绝缘或者加强绝缘进行安全防护。由于手持式电动工具结构紧凑，产品内部空间较小，双重绝缘结构对内部布线和零部件选用、模具的设计和制造等均提出了较高要求。

1 我国电动工具维修现状

我国电动工具行业中，目前只有极少数国际品牌单独设立售后维修中心。大多国内品牌均由销售商负责产品的维修及售后工作。国内品牌电动工具销售商一般提供口头保修承诺，3个月内负责维修。因此，有些用户超载使用电动工具，一旦发生损坏即可要求销售商在承诺的保修期限中免费维修。如超过保修期，用户往往委托个体维修店进行修理。虽然个体维修店的维修工人动手能力较强，但并不了解送修的品牌电动工具原厂设计参数和原厂配件，由于其不具备原厂提供的零部件，加之维修方法不规范，往往在修理中仅仅满足于让工具具备一定的使用功能重新工作即可，从而忽视工具应有的安全性，可能对操作者造成人身伤害和财产损失等潜在危险。

其中，常见危险来自于电击危险和机械危险。例如：电源线低于国标规定的线径和牌号，或是使用劣质的未经CCC认证的电源线；使用可接通锁定的电源开关（部分电动工具的开关所涉及的国家标准是不允许在接通位置锁定的）；石材切割机的结构上可以安装水管带水源工作，但未安装剩余电流动作保护器（PRCD、RCD）等保护装置；调换的劣质电机转子光轴（只有基本绝缘）达不到双重绝缘要求以及角向磨光机开关正反倒装等。

我国在2006年2月发布国家推荐性标准GB/T 3787-2006《手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程》，该标准于2006年6月1日起实施，可用作为生产、销售、维修单位和监督管理部门对手持式电动工具产品安全性能考核的依据。标准内容包括管理要求，安全操作规程，使用前、使用中的要求，定期检查、检修内容和基本的介电强度、绝缘电阻试验要求。该标准侧重于使用维护和检查，对手持式电动工具维修的具体要求和规定较为简单。

2 实验

角向磨光机是一种常见的、具有代表性的手持式电动工具。其转速高（空载转速每分钟可达上万转），同时满足单手握持的功能要求，且小规格的角向磨光机外形体积小、功率高，危险性较强，因此国家标准中对其产品说明书的构成规定了大量警示内容。本文中的实验以角向磨光机这种量大面广的电动工具为例。

1）碳刷

碳刷是与电动工具的“心脏”，即与转子接触的部件。不同材质（硬度）和尺寸的碳刷会影响角向磨光机的性能和安全。选取硬度对于原装碳刷偏大或偏小的碳刷进行更换，试验发现：硬度较大的碳刷导致工具运行时火花偏大，材质越硬火花越大，温升越高，但是均在标准范围之内；电磁兼容的骚扰电压测量值恶化，甚至不合格。此外，硬度较高的碳刷会造成换向器磨损加剧，最终降低工具的使用寿命。而换上硬度偏软的碳刷，骚扰电压测量值较好，但也导致了碳刷使用寿命的下降，出现磨损速度加快、碳粉堆积严重的现象。在碳刷尺寸的选取上，我们也更换了部分尺寸偏小的碳刷，由于碳刷和刷握间隙变大，造成工作时碳刷摆动加大，碳刷尺寸大小虽与温升有所联系，但是影响不大。从实验结果看，骚扰电压电平也普遍增加。在15组产品中，有3组产品因碳刷磨损过度而在耐久性实验中进行更换。同时，有1组产品29 h后因冒烟而停机，拆机后发现该组产品碳刷尺寸较小，长时间运行后，电刷位置偏移，造成电刷与换向器接触不良、瞬间电流过大。实验结果见表1。

表1 碳刷更换实验结果

2）电源线

电源线是电动工具的重要组成部分，材质一般采用聚氯乙烯或者橡胶护套电缆。按照GB 3883.3-2007《手持式电动工具的安全 第二部分：砂轮机、抛光机和盘式砂光机的专用要求》规定，对于额定能力大于155 mm的角向磨光机和大于130 mm的直向砂轮机，电缆线应至少采用重型氯丁橡胶护层软线(60245IEC66)。电源线是裸露在工具表面的重要关键元件，经受拉扯和弯曲易损伤。实际使用中，为获取更大的移动空间，电源线常常被操作者私自延长或改装。在电缆弯曲和电缆拉伸试验中，尝试用不同类型材质或不同线径的电源线来更换原厂的电源线，发现电源线线径变小往往会导致电缆弯曲实验不合格，甚至导致温升试验结果数值超标。由此不难看出，电源线和电线护套、进线孔的匹配以及电源线固定装置的位置均十分关键。另外，在更换I类工具的电源线时，应特别注意接地线必须使用黄绿双色线，接地装置必须有锁定装置。

3）开关

开关是电动工具的关键元器件之一，可接通或断开电源、起到外接电源软线接线端子作用。更换开关，例如将机械式更换为电子调速式，由于增加了可控硅或二极管这类非线性工作器件，将导致骚扰电压超标。更换尺寸偏小的开关同样导致结构上的爬电距离、电气间隙不合格。开关的额定值是选用开关的重点，选用开关额定值偏小，可能导致开关堵转试验和温升试验不合格。在电动工具的维修中禁止使用无额定值的劣质开关，必须使用操作循环次数达50 000次（即5E4）的电动工具专用开关。另外，部分电动工具的高速运转特性要求工具的开关必须使用反自锁（即断开位置锁定，接通位置不可锁定），如维修、更换开关时忽视该要求，该工具重新使用时存在的安全隐患极大。如不能保证工具的结构完整，拨动开关和推拉开关时极易引起倒置（即开关正装或倒装）。以角向磨光机为例，维修时，开关如果被倒置（反转），可能导致使用时电源接通的误动作，造成人身伤害。

4）干扰抑制器

手持式电动工具的干扰抑制器一般由并接在电源开关两端的电容和串接在电路中的电感组成。由于碳刷与换向片之间触点断开导致尖峰电压的产生和电流的突变，由此产生的电磁骚扰通过电源线传导到电网，影响供电质量。通过尝试使用不同容量电容电感的实验结果发现：电容量的增加导致骚扰电压低频段的改善，影响不大。但是，如果在维修中漏装电容，测试数据显示，低频段的骚扰电压电平值远远高于安装电容的测试结果。见图1。

图1 不同电容值对骚扰电压的影响

此外，电机定转子的更换也会影响工具的电磁兼容性能。在大多情况下，更换后的定转子不是来自原厂，因此电机的工艺往往逊于原厂的定转子，从而导致干扰源的骚扰增加。

3 结束语

为了帮助电动工具制造企业提高维修质量，打击假冒伪劣产品，本文对经维修更换开关、电源线、碳刷和抑制电容电感等零部件的电动工具安全性能作了研究，并编制《手持式电动工具修配指南（建议稿）》。针对我国国情，对从事电动工具维修的人员、设备设施、维修报告和记录、维修期间的测试项目、维修后的标识作了具体的要求。该研究既能协助执法人员在销售现场快速查处伪劣假冒的电动工具产品，也可以指导工厂或维修人员对工具的维修结果进行核查。

[1]GB/T 3787—2006 手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程 [S].2011.

[2]张品达.电动工具用电刷及刷握.电动工具[J]. 1998.2.

[3]GB 3883.3—2007 手持式电动工具的安全 第二部分：砂轮机、抛光机和盘式砂光机的专用要求[S].2011.

Research on Repair Risk and Component Matching Technology of Hand-held Electric Tools

Jin Yong, Fu Junya
(Zhejiang Institute of Quality Inspection Science, Hangzhou 310018, China)

We simulate key parts changing in maintenance and repair when using non original parts, mainly power supply cord, switch, brush and capacitor and inductance, doing lots of tests and data comparison according to the national standards of safety and electromagnetic compatible. We find out common characteristics that key parts are replaced by non-original parts in hand-held electric tools.

Hand-held electric tools Maintenance Component replacement

TM08

A

1674-2796（2014）05-0015-04

质检公益性行业专项经费资助项目（编号：2012104015-5）

2014-07-22

金勇（1972-），男，大学，高工，主要从事电气产品的检测认证和实验室管理工作。