空气炸锅产品在非正常工作检测项目中的常见问题分析

摘 要：本文从控制方式和发热元件两方面对空气炸锅进行了分类，简要介绍了每一类产品的特性和标准条款的适用区别，针对非正常工作的安全检测中经常发生的不合格现象进行了分析和解读，为产品设计、制造和检测的工程师提供参考。

关键词：温控器，保护装置，保护电子电路

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.19.047

0 引 言

空气炸锅作为一款健康、便捷的厨房电器，近年来受到了越来越多消费者的青睐。因为其在烹饪过程中往往只需少量油或者不需要油就可实现油炸烧烤的效果，食用起来更为健康。同时由于其采用了高温强制对流的原理大大缩短了烹饪时间，所以也逐渐取代了电烤箱在家庭厨房中的地位。目前市场上的空气炸锅产品可以说是琳琅满目，价格也高低不同。从控制方式上可以分为机械旋钮式和电子控制式，从发热元件上可以分为管状外鞘发热管和光波管。从价格到性能，这几种分类各有优缺点，而从安全角度也分别存在着各自的问题。下面将分别就这几类空气炸锅在非正常工作的安全检测过程中经常出现的一些问题进行逐一的介绍和分析。

1 空气炸锅的分类及适用安全标准条款差异

1.1 空气炸锅的分类

（1）机械旋钮式

这类产品多数是带有一个机械可调式的定时器和一个机械可调式温控器的空气炸锅，也有少数是带有一个机械可调式定时器和一个不可调式温控器的，如图1、图2所示。

这种控制方式比较传统，好处是制造成本低，学习成本低、容易上手，缺点是无法十分精确地设定温度和时间，整个工作周期的温度控制完全是依赖机械式温控器的动作范围，温度波动区间较大，对烹饪效果有较大的影响。

（2）电子控制式

这类空气炸锅采用了内置的微电脑控制系统，通过NTC热敏电阻来实现精准控制温度。可以根据食材的不同设定不同的工作程序，在每个工作程序的周期内还可以根据食材的特性而设定自动调节的温度曲线让烹饪效果更加完美。如图3、图4所示。

（3）带有管状外鞘的发热管和带有光波管的空气炸锅

这两种发热材料有着各自的优缺点：管状外鞘的发热管成本低、耐久抗衰性好，但是加热预热时间长，加热效率低，并且直线式加热容易导致食物受热不均。光波管在加热食物时，能够更快地达到预定温度，从而提高加热效率。能够实现全方位的均匀加热，使食物口感更好，但是其长期使用后加热衰减度高，会比较耗电。并且，不同的发热元件也是空气炸锅产品在安全试验时适用的标准条款不同的首要原因。如图5、图6所示。

1.2 不同空气炸锅适用的标准条款差异

空气炸锅产品在进行安全认证时，是依据GB4706.1—2005《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》[1]和GB 4706.14—2008《家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求》[2]这两项国家标准（以下简称“该两项标准”），该两项标准的第19章非正常工作的这一章节各个条款的适用存在着以下的差异。

（1）第19.4条和19.5条的适用差异

首先在GB4706.14—2008中第19章非正常工作中增加了下述条款。

19.4和19.5的试验仅适用于：

--如果其装有定时器或说明书说明其烹任时间大于1 h的下述器具：

电烤箱；

电烤炉。

这里首先需要明确一下空气炸锅的归类，因为现行国家标准GB 4706.14—2008版本中对于电烤箱和电烤炉的定义相对模糊一些，所以目前安全认证中大多数都是把空气炸锅归类为电烤炉的，但是由IEC60335-2-9Household and similar electrical appliances–Safety–Part 2-9： Particular requirements for grills，toasters and similar portable cooking appliances [3]第7版的定义是可以清晰确定，空气炸锅产品应归类为电烤箱。当然从这一条款上看，无论是电烤炉还是电烤箱其是否适用19.4和19.5条，都要看其是否符合“装有定时器或说明书说明其烹任时间大于1 h”两种情况之一。说明书上规定烹饪时间可以直接参考说明书，很容易判定。但是判定是否装有定时器则会有些争议，对于机械旋钮式的空气炸锅，因为有机械的定时器存在，所以可以显而易见地判定。那么对于电子控制式的程序选择和时间设定算不算是定时器就可能会有疑问了，甚至还会有工程师会认为如果说明书规定了烹饪时间小于1小时，那19.4和19.5条就不适用了，忽略了虽然其烹饪时间小于1小时，但是因为其带有程序控制的定时器，所以依然适用19.4和19.5条。

这里可以参考GB/ T 14536.1—2022《电自动控制器 第1部分：通用要求》[4]中给出的定时器的定义：

定时器timer，在下一个循环发生前需要起动的时基控制器。

注：在一个循环期间，为了再继续这个循环，在离开停止位置之前需要有一个外部电信号或机械信号。例如程序控制器。

从以上定义可以判定电子控制式空气炸锅只要有控制程序时间的功能也算是有定时器的，所以机械控制式和电子控制式空气炸锅都有可能适用19.4和19.5条。又因为GB 4706.1—2005标准中规定，只有带管状外鞘或埋入式电热元件的0I类和I类器具适用第19.5条。所以可以得出结论的是：

目前市场上所有的空气炸锅都适用该两项标准第19.4条，而只有带管状外鞘发热元件的空气炸锅需要进行19.5条的试验，对于光波管发热元件的空气炸锅19.5条不适用。

（2）19.11.2和19.11.3条的适用差异

依据GB 4706.1的要求，19.11条本身就是适用于带有电子线路的产品，那么对于机械旋钮式的空气炸锅一般是没有电子线路的，所以19.11.2和19.11.3是不适用的，而对于电子控制式的空气炸锅这两条是适用的。

2 空气炸锅在非正常工作安全检测过程中经常出现的问题

该两项标准中非正常工作这一章总的判定条款是在19.13条里的，要求在试验期间：

（1）器具不应喷射出火焰、熔融金属、达到危险量的有毒性或可点燃的气体；

（2）其温升不应超过表9中的规定值，主要是规定了测试角和电源线的温升限值150 K，以及做为附加绝缘和加强绝缘的非热塑性材料的限值为表3的1.5倍；

（3）试验后，当器具冷却到大约为室温时，外壳变形应符合第8章防触电保护的要求；

（4）如果器具还能工作，它应符合20.2机械危险的要求，试验探棒应不能触及危险的运动部件；

（5）除I I I类器具外的绝缘冷却到大约为室温，应能经受住16.3的电气强度试验，其试验电压按表4的规定进行设定。

为了便于讲述，这里将不合格情况直接判定在该两项标准19.1-19.11.3的具体条款里。

2.1 由于热保护装置动作温度设定过高或安装位置不合理导致标准第19.4条不合格

第19.4条试验的要求是短路正常发热试验时动作的温度控制器后，然后按照11章发热试验的正常工作条件进行工作。当温控器被短路后，产品就需要有一个合适的热保护装置来断开电路，那这个热保护装置的动作温度以及安装位置的设定会直接影响产品的安全性。如果设定的动作温度过高或者安装的位置无法快速感应温度，往往会导致器具内部温度过高，造成热塑性绝缘材料软化变形，进而发生以下不合格的情况：

（1）测试角底板温升超过150 K；

（2）外壳软化变形造成试验指可以触及内部带电部件；

（3）喷出火焰。

具体如图7和图8所示。

2.2 由于温控器和热保护装置安装在发热元件同一极而造成标准第19.5条不合格

该两项标准中第19.5条的要求是：“装有带管状外鞘或埋入式电热元件的0类和I类器具，要重复19.4的试验。但控制器不短路而电热元件的一端要与其外鞘相连接。

改变器具电源极性，电热元件另一端要与电热元件的外相连，重复此试验。”

将电热元件的一端与接地外鞘相连的目的就是要连成一个由L到地的通路，从而失效N极这一端的温度控制装置，那么改变电源极性的目的其实就是要求电热元件的另一端也要有相应的温度控制装置，下面用图9和图10来进行解释说明一下：

可以看到图9和图10中的A、B两个案例的区别就是：A案例是温控器和热熔断体分别装在发热元件的两极，而B案例则是把温控器和热熔断体均设置在了发热元件的同一极。在图9中发热元件的N极与地短接后，方案A和方案B试验结果都是温控器动作，电路断开。但是在图10中当电源的的L和N换向后，再次将发热元件的N极与地短接时，方案A依然有温控器进行保护，而方案B就出现了整个电路没有任何温度控制装置存在，就会因为温度过高而造成外壳软化变形、温升超过限值，甚至是喷出火焰的危险。

2.3 依靠单一的保护电子电路提供保护而造成该两项标准第19.11.3条不合格

19.11.3是保护电子电路的非正常试验，就是要将器具在进行19.2-19.10、19.11.2条试验时起保护作用的电子电路失效掉，重复进行19.2-19.10、19.11.2的试验，这是家电产品安全试验中所特有的双重故障试验。这就要求器具本身除了这个保护电子电路之外还要有其他的硬件保护或保护电子电路（还需要进行评估是否有B级软件或C级软件）。

图11是一个典型的电子控制式光波管空气炸锅的电原理框图，NTC、三端双向可控硅和继电器是保护电子线路对于温度控制的接收、传送和执行的关键元器件，一般情况下可以通过使用等值电阻替代NTC热敏电阻或者短路三端双向可控硅等方式使继电器始终保持接通状态，使保护电子电路不起作用。此时器具就需要有其他的保护装置来进行温度控制，以防温度过高而造成的系列危险。图11中可以看到在电源的L极有一个硬件的温度保险元件，对于光波管产品来讲，只要设置合理，这种结构是完全没有问题的。但是如果把发热元件换成管状外鞘发热元件，在进行该两项标准19.5条试验时，改变器具电源极性后，新的L极就只有这个保护电子线路来进行保护。那么在进行该两项标准19.11.3条试验时因为需要将保护电子电路失效，此时L极就缺少一个温度保护装置，而极易由于温度过高而产生前面所述的各种不合格现象。

3 总 结

综上所述，对于空气炸锅这类产品在进行该两项标准19章非正常工作的试验过程中，关键条款的适用性和热保护装置的设置要求可以用如图13所示。

本文总结了近年来空气炸锅产品在非正常工作的安全试验中出现的不合格情况，并对原因进行了分析，明确了标准对于不同类别产品的安全要求。希望可以帮助产品设计师更好地理解标准的要求，设计生产出符合国家安全标准的产品。同时希望能够帮助检测机构的工程师理顺思路，准确理解和执行标准，避免留下安全隐患造成不必要的生命和财产的损失。

参考文献

[1]家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求： G B4706.1—2005[S].北京：中国标准出版社，2005.

[2]家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求：GB 4706.15—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.

[3]Household and similar electrical appliances–Safety–Part 2-9：Particular requirements for grills， toasters and similar portable cooking appliances： IEC 60335-2-9 Edition 7.0[S]. IEC， 2019： 5.

[4]电自动控制器 第1部分： 通用要求：GB/ T 14536 .1—2022[S].北京：中国标准出版社，2022.

作者简介

高岭松，高级工程师，研究方向为消费电子设备及其零部件、电源以及家用电器的检测和技术标准。

姚青梅，正高级工程师，研究方向为消费电子设备及其零部件、电源、电池和充电桩等产品，以及家用电器的检测和技术标准。

杨帅，工程师，研究方向为消费电子及家用电器的检测和技术标准。

（责任编辑：张佩玉）