家用电器接触电流测量浅析

王伯燕 张兆明 屈新芳 叶至壮 徐传芳

WANG Boyan1 ZHANG Zhaoming1 QU Xinfang1 YE Zhizhuang1 XU Chuanfang2

1. 中家院（北京）检测认证有限公司 北京 100176；2. 安徽中认倍佳科技有限公司 安徽滁州 239000

1. CHEARI (Beijing) Certification & Testing Co., Ltd. Beijing 100176;2. Anhui CQC-CHEARI Technology Co., Ltd. Chuzhou 239000

1 引言

泄漏电流是考核家用电器安全性能的主要指标之一，是评价家用电器产品绝缘性能的重要参数。家电产品的用户绝大多数都不是专业人士，他们对电气安全的知识了解不多，确保用户的人身安全至关重要。GB 4706.1-2005标准中的泄漏电流分为13.2条款工作温度下的泄漏电流和16.2潮态试验后的泄漏电流。

GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）标准中给出了两种泄漏电流定义：

接触电流是当人或动物触及电气装置或电气设备的一个或多个可触及部分时，通过其躯体的电流。

保护导体电流是流过保护导体的电流。

家电产品工作温度下的泄漏电流其实测试的是接触电流，其测量方法参考GB/T 12113-2003（IEC 60990: 1999，IDT）标准，不同类型家电产品的接触电流的限值在GB 4705.1-2005标准中给出，同时IECEE也在实验室操作文件（OD文件）中给出了一些操作要求。由于我国标准滞后于IEC标准，我们在分析现行国标的时候也需要及时关注相关IEC标准的更新和变化趋势。接触电流只有在人或动物（或等效电路）作为电流通路的一部分时存在，当用户接触工作中的家电产品时就会有接触电流流经人体，接触电流的大小直接影响人身安全。因此接触电流是衡量家用电器安全性能的主要指标之一，将接触电流限制在一个很小值，这对提高产品安全性能具有重要作用。

本文以最常见的单相家电产品为例探讨接触电流的标准要求、测试设备要求及测量方法。

2 接触电流的测量

接触电流的测量原理是使用一个“电阻-电容”RC人体阻抗模拟网络来模拟人体接触用电产品时的触电情况，可以确定被测样品的接触电流值。

2.1 接触电流测量网络

用于接触电流测试的模拟网络如图1所示。该网络中RS=1.5 kΩ，代表人体皮肤电阻；CS=0.22 μF，代表皮肤电容，两者并联代表两接触点间总的人体皮肤的接触阻抗；RB=500 Ω，代表人体内部电阻。由于家用电器使用的正弦频率电源对人体电流效应阈值的影响，引入了R1、C1构成RC低通滤波网络补偿该影响。R1=10 kΩ，C1=0.022 μF。为了保证测试精度，测量网络需通过校准以保证其直流输入电阻、传输阻抗、不同频率下的输入电压和输出电压符合GB/T 12113-2003标准的要求。

图1 加权的接触电流的测量网络

2.2 可触及导电零部件的选择

接触电流测试位置的选择，即用户使用家电产品时可接触到的导电零部件的选择，可以参考GB/T 12113-2003标准及IEC 60990:2016标准，主要有以下几个部位：

（1）通过金属铰链连接的门和组件，例如冰箱门、烤箱门等；（2）带有可触及导电部分的标签，例如家电外壳上的金属标签；

（3）附着在喷漆或阳极氧化表面上的零件；

（4）金属材质的操作手柄。

如果用户可触及导电零部件偶尔与其他零部件有电气连接的，需要分别在与其他零部件有电气连接和没有电气连接的两种情况下都进行测量，最终选取最不利的情况。

2.3 电压表

为了保证测量网络电压U2的测试精度，使用的电压表需要符合下述要求：

（1）能响应下列测量值：

a.直流，在做直流测量时；

b.真有效值，在做有效值测量时；c.峰值，在做峰值测量时；

（2）输入阻抗≥1 MΩ；

（3）测量交流信号时，输入容抗≤200 pF；

（4）测试交流信号时，频率响应范围至少为15 Hz～1 MHz。

（5）测试仪表的精度参考IECEE在2019年发布的实验室操作文件OD-5014中有关电压表的测试精度要求，见表1所示。

表1 电压表测试精度要求（被测电压小于1000 V）

实验室常用电压表的内阻见表2所示。

表2 常用电压表内阻

由表2可知，除了胜利VC890C+型数字万用表的直流200 mV档位内阻不符合OD-5014文件要求，其他几种型号电压表都可以满足测试要求。

2.4 测试电路

接触电流测试时，被测样品需使用隔离变压器供电，或与地绝缘。对于带有保护接地的I类家电产品，测试电路如图2所示；测量网络的A端电极依次施加到每个可触及的零部件或者易触及绝缘材料表面的金属箔；B端电极连接到电源的L极或N极，通过转换开关来实现。单相家电产品测试时通过极性转换开关P实现正常极性和相反极性两种状态。

图2 单相家电产品接触电流试验电路

2.5 被测样机的状态

接触电流在家电产品正常工作的所有可能的条件下进行。正常工作包括：电源开关接通、断开、待机、启动、预热以及按照产品使用说明中用户的控制界面可进行的任意设置。设置不同工况和故障条件（包括断开保护阻抗和无线电干扰滤波器，I类家电产品与地绝缘）的原则是测得更大的接触电流。

2.6 不同仪表测试比较

为了验证不同电压表的测试精度，使用泄漏电流能力验证测试盒进行比对测试，笔者分别使用Fluke 87型数字万用表、横河WT310E数字电参数仪、安捷伦3012A示波器进行接触电流测试。测试条件为：测试盒供电电压254.4 V，供电频率50 Hz，测试结果详见表3所示。

表3 不同电压表测试比对

电源N极电压测试数据极差为23.6 mV，计算接触电流极差为0.047 mA；电源L极电压测试数据极差为6.93 mV，计算接触电流极差为0.014 mA。这四种电压表的内阻都符合OD-5014文件要求，所以电压测试结果差异很小。

家电产品接触电流的测量，首先要正确理解和掌握家用电器标准中“接触电流”的概念、测量方法，同时还需要掌握相关的基础标准、引用标准以及IECEE的OD指导文件要求，明确加权接触电流测试设备的相关要求。针对不同的家电产品，选取合适的测试设备，正确搭建测试电路，然后按照被测家电产品的使用说明书在正常使用的每种设置下多次测量，最终得到该产品最大加权接触电流，进而验证该产品的加权接触电流是否符合标准要求。

3 标准发展趋势

明确了现行国标对于接触电流的相关要求，同时我们还需要及时关注IEC标准的更新和发展，IEC新版标准中关于家电产品接触电流的新要求。

现行GB 4706.1-2005标准与IEC 60335-1: 2020标准关于接触电流的测试要求的差异见表4。

相对于现行的GB 4706.1-2005标准，新版IEC 60335-1标准对家电产品的测试设备进行了细化，对于0I类和I类家电产品引入了低阻抗电流表，来替代模拟人体网络；同时提高了0I类和I类家电产品中的II类结构的泄漏电流的限值要求。

表4 GB 4706.1-2005与IEC 60335-1: 2016标准中接触电流要求的差异

IEC 60990: 2016标准要求测试使用的低阻抗电流表是指内阻不超过0.5 Ω的电流表。实验室常用电流表的内阻见表5。峰值因数（CF）是波形峰值和有效值的比值。横河WT310E数字电参数仪的峰值因数表示可以输入测量量程的多少倍峰值，可以选择3或6，默认设置是3。

表5 常用电流表内阻

由表5可见，Fluke 289C数字万用表、横河WT310E数字电参数仪和SB15B数字电流表的内阻符合IEC 60990: 2016标准要求，可以作为低电阻电流表使用。仪表的精度参考IECEE在2019年发布的实验室操作文件OD-5014中有关泄漏电流仪表的测试精度要求见表6。

表6 电流表测试精度要求

4 结语

当用户接触工作中的家电产品时就会有接触电流流经用户身体，接触电流的大小会直接影响用户的人身安全。在理解产品标准时，一定要追溯到一些基础的方法标准上，同时还要关注标准的发展趋势，才能对测量方法有一个正确的理解。本文对加权接触电流标准要求、测试位置、测试设备、实验电路等方面的分析对比，为检测机构对家电产品接触电流的测试提供参考。