波轮洗衣机输入功率标准测试方法研究

秦力 石本刚 韦永强

海信冰箱有限公司 山东青岛 266100

0 引言

使用者在选择波轮洗衣机产品时，都会根据产品的额定值来选择。按照标准要求，波轮洗衣机机器上的铭牌必须标有整机的额定输入功率，该参数为使用者安全用电并选择合适的电源提供一个重要的依据，避免使用不当引起发热起火烫伤等危险，同时也为产品开发和售后维修选用合适的电源线或其他元器件提供安全保障。输入功率参数是波轮洗衣机在安全使用方面的一个重要特性，波轮洗衣机的输入功率的实测值应在标准规定的额定输入功率值的允许偏差范围之内，以便检验制造商给使用者提供的额定功率符合实际[1]。

IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中10.1的要求：“如果输入功率在整个工作周期是变化的，并且在一个具有代表性期间，输入功率的最大值超过输入功率算术平均值的两倍，则功率值被超过的时间大于10%代表性期间的那些功率值中的最大值被认为是输入功率，否则算术平均值为输入功率”[2-4]。

GB 4706.24-2008和IEC 60335-2-7（8.0版）中10.1要求选择代表性周期。目前波轮洗衣机的程序一般设计为：洗涤、排水、漂洗、排水、漂洗和脱水6个典型的工作周期[5-6]。随着产品的更新迭代，每款洗衣机的运行程序也会不同，如：有些洗衣机的“洗涤周期”有可能还需拆分成“进水周期”“主洗涤周期”和“加热洗涤周期”等多个子周期，脱水周期也可能拆分为“主脱水周期”和“刹车周期”等子周期，应将这些子周期也分开进行分析，因为这些子周期之间的功率也会相差很多。针对该要求，试验样机选择具有6个工作周期的波轮洗衣机进行输入功率的测试，首先分别测量6个工作周期中每个周期的输入功率值，从中挑选出“第1次排水”作为所有工作周期的、针对“输入功率值”这个参数的“典型代表周期”。

因为波轮洗衣机在整个循环周期内的输入功率都是变化的，在每个典型的工作周期内也是变化的，因此，如何测量每个工作周期的平均值以及功率值被超过的时间大于10%期间的那些功率值中的最大值，是确定实际输入功率的关键点。通过波轮洗衣机的实际测量和计算，确定输入功率的测量方法，为波轮洗衣机制造商的设计开发提供一个重要的参数，为波轮洗衣机的使用者提供一个重要的安全性能指标，避免使用者选择不当的电源而引起电器危险。

1 波轮洗衣机输入功率的试验

1.1 波轮洗衣机的运行程序

目前波轮洗衣机的运行程序一般设计如下：洗涤、排水、漂洗、排水、漂洗和脱水6个典型的工作周期。这6个典型的工作周期的输入功率没有稳定值，一直都是在变化的。因此，按照标准要求，每个工作周期的功率都要测量，然后计算，最后比较6个典型工作周期的输入功率，取一个最大的输入功率值所在的工作周期，作为典型代表周期的输入功率，标注在铭牌上作为波轮洗衣机整机的额定输入功率。

1.2 输入功率试验数据分析

针对波轮洗衣机的6个典型的工作周期，选择一台典型的包含6个周期程序的波轮洗衣机，按照标准要求，加载额定容量的负载，在额定电压和频率下，选择包含6个典型工作周期的程序进行输入功率的测试。通过数据采集软件，对每个典型代表周期的功率数据进行采集（采集频率1次/s）并记录，工作程序如图1所示。

根据IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中第10.1和附录S的要求[3]，对每个典型工作周期的波形图进行分析。分别对每个典型工作周期的采集功率进行算术平均值PAMV计算，然后判断这个典型工作周期内采集的最大功率值是否大于2PAMV，如果不大于2PAMV，则PAMV就是这个典型工作周期的输入功率；如果大于2PAMV，则取被超过的时间大于10%期间的那些功率值中的最大值（设为P10%）和PAMV进行比较，如果P10%小于PAMV，则PAMV就是这个典型工作周期的输入功率；如果P10%大于PAMV，则P10%就是这个典型工作周期的输入功率。因为每秒钟采集的数据变化很大，在数据曲线上去查找分析超过2倍的平均值输入功率PAMV或者10%时间点对应的最大功率值P10%比较繁琐困难，容易遗漏，所以可以利用EXCEL工具表（或其他数据分析工具）对采集的数据进行降序排列，得到一个比较直观的图表，从而清晰明了的得到所需要的时间和功率参数。具体流程如图2波轮洗衣机输入功率计算流程图。

图2 波轮洗衣机输入功率计算流程图

按照标准要求，对图1的工作程序图表中的数据进行分析，首先对“洗涤”这个典型工作周期的输入功率进行分析，整个洗涤周期运行的时间t=1288 s，所采集的总功率值Pt=195436 W，从而得到其输入功率的平均值PAMV=152 W；周期内所采集的最大功率为Pmax=442 W。因442 W＞2×152 W，所以需要对洗涤周期内采集的功率值进行数据分析（见图3洗涤周期原始图），得到超过2×152 W（算术平均值的2倍）的功率值累计时间超过40 s，超过263 W的功率累计时间能够达到129 s（整个洗涤工作周期采集功率时间1288 s的10%），因此依据标准要求取263 W作为洗涤工作周期的输入功率。

图1 工作程序

图3 洗涤周期原始图

因对图3洗涤周期原始图中每秒钟采集的数据分析比较繁琐困难，容易遗漏，因此借助EXCEL工具将采集的洗涤功率数据进行从大到小的顺序进行降序排列，见图4洗涤周期排序图，得到整个洗涤周期时间t的10%时间点的功率P10%=263 W。由于263 W＞152 W，依据标准要求应取263 W作为洗涤周期波轮洗衣机的输入功率。通过降序排列进行数据分析，简化了分析过程，也更加容易理解标准条款的要求。

图4 洗涤周期排序图

以此类推，分别对两次排水周期、两次漂洗周期和脱水周期进行数据分析，对每个工作周期采集的功率值进行从大到小的顺序排列，分别作图如图5第1次排水周期，图6第1次漂洗周期，图7第2次排水周期，图8第2次漂洗周期，图9脱水周期。然后求出相应工作周期内的算术平均值PAMV，最大值Pmax以及10%时间节点对应的功率值P10%。按照标准要求，分别取出两次排水周期、两次漂洗周期和脱水周期的输入功率。

图5 第1次排水周期

图6 第1次漂洗周期

图7 第2次排水周期

图8 第2次漂洗周期

图9 脱水周期

2 波轮洗衣机输入功率的结果

通过对波轮洗衣机整个工作程序内的洗涤、两次排水、两次漂洗和脱水这6个典型工作周期的输入功率数据进行分析，汇总数据如表1所示，然后对这6个典型工作周期的输入功率进行比较，选取功率值最大的“第1次排水周期”作为“典型代表周期”，此“典型代表周期”的最大值作为整个波轮洗衣机的输入功率。

表1 输入功率数据比较

3 结论

一般家用和类似用途电器的输入功率是会运行到一个稳定的阶段，比如冰箱和空调，这时只要读取其运行稳定后的值，或将代表性运行周期功率的稳定值作为其功率的实测值[1]。但是对于波轮洗衣机，由于其功能决定了机器会正转和反转，电机会频繁的启停，就会不停地产生瞬时脉冲功率和电流，而瞬时脉冲功率会远远大于连续运转的输入功率值，因此简单地使用采集的总功率除以工作时间作为波轮洗衣机的输入功率，并不能真实反映出波轮洗衣机的实际输入功率。而应按照IEC标准的测试方法，对采集的功率值进行从大到小排序并根据整个典型代表周期的运行时间的10%后对应的最大功率和算数平均值比较来综合判定[2-3]。试验证明，波轮洗衣机的输入功率按照IEC标准测试方法更科学、更严谨。依据标准要求，波轮洗衣机的输入电流的测试计算方法和输入功率一样。

波轮洗衣机的输入功率的测试方法更加完善和科学，但是对测试过程也提出了更高的要求。数据采集的频率越高，计算结果的准确性和精确性就越高，更能准确记录输入功率脉冲的时间分布。因此，计算机的运算能力和采集频率都需要提高，并且需要在测试采集软件中增加数据处理功能，这是下一步需要重点研究的课题。