关于家用电器电源软线规格选用的探讨

周静丽

（深圳市计量质量检测研究院 深圳 518055）

引言

从事家用电器研发、设计或品质控制的朋友们，对标准GB 4706.1-2005应该很熟悉。这个标准对家用电器的电源连接和外部电源软线作出了全面的规定，这些规定涉及电源软线的连接方式、固定、导线横截面积、温升、结构和机械性能等。

因产品的设计理念和使用功能的迭代更新，一些新型产品的结构设计出现很大变化，技术人员在判断产品的标准符合性时，难免会遇到一些标准规定不明确、难于把握以至难于作出判决的情形。这些疑惑大部分是定性判断。一些定性判断的问题，往往可以通过理论或定量分析和计算得到说明。

1 关于某型器具电源软线规格选用的不同观点

曾经碰到一起事例，检测人员在对某型号的吸尘洗地一体机（以下简称洗地机）进行检验时，对于如何把握电源软线的规格选用产生疑问。

该型号的洗地机，主要部分包括充电桩和主机，参见图1。充电桩安装有电源软线，软线固定方式合适，主机内部装配有锂离子电池。主机执行吸尘、洗地功能时，是脱离充电桩的；主机需要充电时竖立放置于充电桩基座上，依靠自身结构特征和充电桩基座上槽口结构保持竖立平衡姿态。

图1 吸尘洗地一体机

该型号洗地机的充电桩部分，质量远小于3 kg，但主机的质量大于3 kg。当主机放置于充电桩基座时，整体质量肯定大于3 kg。可以确定的是，当对主机施加一个较小的载荷（如横向推力）时，主机即容易倾倒并脱离充电桩，这个载荷的大小暂且不作讨论。就这么一种结构的家用器具，其充电桩部分的电源软线的规格，是选用IEC 52号线还是IEC 53号线[1]，存在两个观点。一个观点认为，既然主机受到推拉力后比较容易倾倒并容易脱离充电桩，那么测量器具质量时仅考虑充电桩就可以了，没必要包含主机的质量，选用IEC 52号线是可以接受的。另一个观点则认为，主机和充电桩组合成一个完整的器具，当主机充电时或静置不用时是放置于充电桩基座上，因此器具质量应该是主机和充电桩的质量总和，如果总质量超过3 kg，就应该选用IEC 53号线。第一个观点的理由是稍微用力拉动电源软线，主机就容易倾倒并脱离充电桩基座，倾倒后拉力的负荷就只剩充电桩了。第二个观点则认为应该考虑到最不利的情形，即主机和充电桩两者组合在一起的时候，此时拉力的负荷是主机和充电桩。这两个观点可以说都含有基于直觉作出感性判断的色彩。

2 关于电源软线规格选用的标准规定

2.1 标准条款的考核实质

上述两个观点存在分歧，问题的焦点在于界定器具质量时是否应该包含主机的质量。孰是孰非？不宜感性地凭直觉作出判断，需进一步分析施加于电源软线上的拉力的负荷情况。GB 4706.1-2005第25.7条规定，当器具质量不超过3 kg时，电源软线的规格应不轻于轻型聚氯乙烯护套软线GB 5023.1（idt IEC 60227）的52号线；当器具质量超过3 kg时，电源软线的规格应不轻于轻型聚氯乙烯护套软线GB 5023.1（idt IEC 60227）的53号线[2]。首先，要理解GB 4706.1-2005第25.7条要求的出发点，它的考核实质是什么？把握这点对于我们使用该条款准确判决器具的标准符合性很重要。结合标准全文特别是第25章，可以认为第25.7条是基于机械强度的考虑而对电源软线的规格选用提出的要求，主要是考虑到当拉动电源软线时，软线应有足够的机械物理强度以承受器具的重力分量或整体重量。

至于软线导体截面积的大小，是否与器具的工作电流相匹配，这在GB 4706.1-2005第25.8条中有规定；其它要求如软线固定措施、连接方式、结构防护、温升、颜色等，标准的其它条款也有相应的规定。

2.2 线材的技术规格参数

IEC 52号线，是轻型聚氯乙烯护套软线；IEC 53号线，是普通聚氯乙烯护套软线[3]。GB/T 5023.5-2008给出了的综合数据，均是RVV软线。表1是IEC 52号线的技术参数；由于IEC 53号线的规格较多，表2仅给出了部分规格（导体截面积较小的几种规格）的技术参数。

表1 60227 IEC 52（RVV）型软线

表2 60227 IEC 53（RVV）型软线

根据表1和表2可知，IEC 52型软线只有单芯导体截面积为0.5 mm2和0.75 mm2两种规格；IEC 53型软线的单芯导体截面积普遍比IEC 52号线大，最轻规格为0.75 mm2，另外绝缘厚度和护套厚度[4]也比相同截面积的IEC 52型软线大。

因此可以认为，在材质和工艺相同的情况下，IEC 53型软线的机械强度普遍比IEC 52型软线大。所以GB 4706.1-2005第25.7条规定，器具质量大于3 kg时要使用IEC 53号线，小于3 kg时才能考虑使用IEC 52号线，这是以机械强度为出发点提出的要求。

3 理论和计算分析

GB 4706.1-2005第25.7条中，3 kg是分界线。为说明问题，我们设想一个应用场景，即将主机放置于充电桩基座上，两者正常结合，然后对充电桩的电源软线施加外部荷载（如拉力），在保持主机不倾倒的情况下这个拉力有没有可能大于30 N？

以下结合示意图，采用倾覆力矩进行分析。

物理学上，倾覆力矩是进行结构或构件稳定性计算的一个术语。倾覆力矩的大小等于产生倾覆作用的荷载乘以荷载作用点到倾覆点间的距离；与倾覆力矩相对应的是抗倾覆力矩，抗倾覆力矩一般是物体的重量乘以重力线到支点的距离。

当抗倾覆力矩大于倾覆力矩时器具不会倾覆失稳，否则器具将倾倒。

参考图2力矩示意图。图2中的长方形为平稳放置的器具，O为器具的重心，G为器具的重量，M为支点（即倾覆点），W是器具的宽度，F为施加的荷载（即拉力），B为沿G方向的重力线到支点M的距离，C为支点M到拉力F反向延长线的距离，α为拉力F与水平面的夹角。根据图2的示意，倾覆力矩为F·C，G‧B为对应的抗倾覆力矩。倾覆力矩和抗倾覆力矩的大小影响了器具的稳定状态，说明如下：

图2 力矩示意图

1）当F‧C＜G‧B时，即倾覆力矩小于抗倾覆力矩时，器具不会倾倒，维持原姿态。因C= W‧sinα，则有F‧W‧sinα ＜ G‧B，故sinα＜ G‧B/ F‧W，F ＜ G‧B/sinα‧W。

2）当F‧C＞G‧B时，即倾覆力矩大于抗倾覆力矩时，器具可能倾倒；此时 F‧W‧sinα ＞ G‧B，则sinα ＞ G‧B/F‧W‧，F ＞ G‧B/sinα‧W。

3）F‧C ＝ G‧B 时是临界点，此时 sinα ＝ G‧B/ F‧W，F=G‧B/sinα‧W。

假设器具质量为3 kg，即重量为30 N。通过拉动电源软线施加荷载F，当器具未倾倒时，F有无可能大于30 N呢？根据临界状态时F=G‧B/sinα‧W，取G=30 N，则F=30B/sinα‧W。假设F＞30，则30B/sinα‧W＞30，即sinα＜B/W，此时α＜arc sin（B/W）。一般情况下，B＜W是事实存在，即B/W小于1是成立的，因此存在某一个角度，当荷载F与水平方向的夹角小于这个角度时，就会出现F大于30N且器具不倾倒的情况，这个角度记为arc sin（B/W）。

4 结语

由上可知，当夹角α小于arcsin（B/W）时，施加于电源软线的荷载F有可能大于器具的重量而器具不倾倒。就前面所说的吸尘洗地一体机，主机和充电桩的总质量超过3 kg。当对充电桩的电源软线施加拉力时，只要角度合适，这个拉力就有可能超过主机和充电桩的总重量而主机不倾倒，因此需选用IEC 53号线。

以上，把一个定性判断的问题，通过理论和数据计算得到说明。请读者朋友们批评指正。