家电产品输入功率的工作代表性期间选定研究

温武欣

（广州质量监督检测研究院 广州 511447）

引言

输入功率是指设备所吸收的功率，它是电器产品合格评定中一个重要环节。输入功率偏差过大，不仅是对消费者的一种误导、欺骗，同时可能造成的电击、火灾、机械危险等也严重威胁着使用者的生命财产安全[1]。家电产品功率值的准确测量对消费者和生产企业均有重要意义。

当下的家电行业发展快速，产品结构及功能日趋复杂，这对生产研发、检测从业等人员技术水平提出了更高要求。复杂的结构直接影响着产品的输入功率，家电产品的输入功率是家电产品安全的重要参数之一，家电产品实测输入功率应在额定输入功率的合理偏差范围之内，输入功率的准确测量关乎消费者的使用安全。大多数家电器具的输入功率是读取器具运行稳定后的瞬时值，或将代表性运行周期功率的算数平均值作为其功率的实测值[2]。本文主要对输入功率测试中代表性期间的选定展开研究。

1 现行国家标准相应要求介绍

目前现行的家电产品的安规标准体系由GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》及特殊标准组成。对于输入功率的相关要求主要来自GB 4706.1-2005，部分特殊标准有所补充。

关于家电产品输入功率的标准条款规定，GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》中10.1条款要求：所有能同时工作的电路都处于工作状态；器具按额定电压供电；器具在正常工作状态。如果输入功率在整个工作周期是变化的，则按一个具有代表性期间出现的输入功率的平均值作为输入功率[3]。可见，该标准中提及了代表性期间，但对如何选取代表性期间未给出明确方法。部分特殊标准中，例如洗衣机标准GB 4706.24-2008，亦提及代表性期间，但亦未明确如何选定代表性期间。而对代表性期间的选取将对输入功率测试结果造成直接的影响。在家电产品智能化、数字化的浪潮下，代表性期间的选取难度也随着加大。

本文对不同类型的家电产品功率测试的代表性期间展开了试验研究，对家电产品进行全程功率监控，得出功率曲线，通过数形结合的方法，能够直接准确、高效地选定代表性期间。

2 代表性期间的选定方法

家电产品的输入功率测试主要有工作周期达到稳定状态和变化状态的两类。有些家电产品工作能达到稳定状态，直接读取稳定状态下的瞬时值即可。有些家电产品功率在工作周期是变化的，则需要选定代表性期间进行分析。在正常工作状态下输入功率不断变化的产品类型各不相同，需分类进行试验研究，本文选取典型的家电产品，对输入功率测试的代表性期间选定进行研究，并提供选定方法。

2.1 工作周期只有一种工作状态

对电陶炉进行试验研究，见图1。该电陶炉只有一种工作状态，通过对正常工作的输入功率进行全程监控，得出图2功率曲线，工作周期中输入功率呈现阶梯下降形态，工作时间9 min。

图1 电陶炉

图2 电陶炉功率曲线图

对该功率曲线进行分析，功率曲线的第一段时间为3 min，实测平均功率985 W，第二段1 min，实测平均功率700 W，第三段5 min，实测平均功率650 W，整个工作周期9 min。经过测试，整个工作周期的平均功率：724 W，第一段曲线的平均功率：985 W。

笔者认为，应选取第一段曲线作为代表性期间，平均功率为985 W。理由有：

1）从安全的角度出发，第一段曲线已经是有足够长的时间（占整个工作周期的33.3 %）维持在使用过程中能达到最不利状态。如果后两段发热丝无完全发热的状态也算入时间参加代表性期间的计算，那么整个功率值会比实际达到的最不利状态低很多，这样标称的功率值在消费者使用的过程中是存在风险的。

2）标称功率值的选取将会影响到电源线规格的选取，如果因为标称功率较小，而选择横截面积较小的电源线，将存在电源线过载工作的风险，威胁消费者人身安全。

2.2 工作周期具有多种工作状态

对波轮洗衣机进行试验研究，见图3。该波轮洗衣机工作周期内包括进水、洗涤、脱水、排水等阶段，通过对波轮洗衣机的输入功率进行全程监控，得出图4功率曲线图，工作时间55 min。

图3 波轮洗衣机样品图

图4 功率曲线图

对该功率曲线进行分析，洗涤1阶段16 min，漂洗1阶段3 min，漂洗2阶段3 min，脱水1阶段4 min，脱水2阶段4 min，脱水3阶段7 min，其中洗涤1阶段占整个工作周期的29.1 %，脱水3阶段占工作周期的12.7 %，其余漂洗1占5.5 %、漂洗2占5.5 %、脱水1占7.3 %、脱水2占7.3 %，均小于10 %，并且从曲线图可观察到洗涤1阶段的整体功率比漂洗1、2阶段高，脱水3阶段比脱水1、2阶段高，故选取洗涤1阶段为洗涤输入功率的代表性期间，脱水3阶段为脱水输入功率的代表性期间。

2.3 工作周期具有多种工作状态，并且存在工作状态叠加情况

对智能坐便器进行试验研究，见图5。该智能坐便器具有座垫加热、水箱加热、烘干等功能，通过对波轮洗衣机的输入功率进行全程监控，得出图6功率曲线图，其中出现了不同工作状态叠加的情况。

图5 智能坐便器

图6 智能坐便器功率曲线

与前两者不同，该功率曲线图，在整个工作周期中，先是座垫加热，随后是水箱和座垫同时加热，紧接着是水箱和座垫同时加热，再加上烘干启动，出现了“一段工作叠加”，也就是GB 4706.1中10.1中提到的试验时器具“所有能同时工作的电路都处于工作状态”，同时也是使用者在使用过程中达到的最不利状态。故选取该“叠加”期间为整个工作周期的代表性期间。

对智能坐便器功率曲线进行分析，从智能坐便器的实际工作状态发现其工作的前段“烘干功能没有开启”，后段“水箱加热功能没有开启”，仅有中间的“短暂叠加部分”才是“所有功能都处于工作状态”，而且是使用者在使用中能达到的最不利状态。如果前段或后段没有叠加的状态也算入时间参加代表性期间的计算，那么整个功率值就会比实际达到的最不利状态低很多，这样标称的功率值在消费者使用时是存在风险的，很可能导致电路超负荷工作。所以，整个工作周期不能作为产品的代表性期间。

3 代表性期间内的功率计算

输入功率的测量，在选定代表性期间后，还需对代表性期间内的功率进行计算，方能得出实测值。通过上述方法选定了代表性期间后，获得代表性期间输入功率的最大值，与相应代表性周期输入功率的算术平均值比较，若最大值超过算术平均值的2倍，则以超过相应代表性周期时间10 %的连续时间段内的输入功率的最大值作为相应代表性工作周期的输入功率或电流；如果最大值不超过算术平均值的2倍或者持续时间不足代表性期间10 %，则代表性期间的算术平均值作为相应代表性工作周期的输入功率。

4 结论

本文主要研究如何选定家电产品输入功率的工作代表性期间，通过对全过程功率进行监控的方法，形成功率曲线图，具有以下特点：首先，能够直观、高效地选定整个工作过程的代表性期间；其次，结合功率曲线图，从时间、阶段功率大小、工作状态等维度进行剖析，选定的代表性期间准确度高，可操作性强。

通过试验研究，本文提供了的输入功率测试中代表性期间的选定思路，在现行标准GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》下，对输入功率进行全过程监控的方法是寻找代表性期间的主流方法，但家电行业中仍存在生产企业人员、检测从业人员对代表性期间选定理解不到位的情况，为了准确测量家电产品输入功率，仍然有待GB 4706系列标准对代表性期间选定作出进一步明确规定。