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手持式器具IPX4试验后要不要摇晃再拆开检查水痕?
发表时间:2022-03-15 14:16:46

1、案例问题


手持式器具(例如蒸汽挂烫机)IPX4试验后要不要拿在手里摇晃几下,再拆开检查水痕迹,是否影响爬电距离?


图1  手持式蒸汽挂烫机IPX4试验
(所有图片来源于实拍)

对此有不同的观点:


观点1:IPX4试验方法标准和产品整机标准都没有规定要求IPX4溅水后要摇晃产品,所以不应摇晃。


观点2:因为产品是手持式器具,IPX4溅水后应该拿在手里摇晃几下,模拟正常使用状态,使得溅水过程中进入产品内部的水可以流到“最不利的部位”。这样做试验才能验证进入产品内部的水会不会影响产品安全。


哪一种观点更合理?


2、案例分析


笔者个人认为,GB/T 4208-2017《IP防护等级(IP代码)》基础性方法标准和GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》产品标准目前没有白纸黑字说清楚手持式器具IPX4试验后是否要摇晃,以及摇多少下,摇多快,摇多大幅度(标准条款内容详见下文)。


为此笔者设计IPX4溅水试验,考虑了手持式蒸汽挂烫机样品在试验中的放置方式、试验后“不摇晃”和“摇晃”的状态,进行对比试验,结果如表1所示(图中蓝色荧光粉处为水迹)。


表1  IPX4溅水试验的结果对比


IPX4试验中的样品放置方式

样品横放:

样品竖放:

IPX4试验后未摇晃样品


电气绝缘上无明显水迹

电气绝缘上无明显水迹

IPX4试验后尽可能大幅度摇晃样品

电气绝缘上有水迹

电气绝缘上有水迹

从对比试验结果分析,无论试验中样品如何放置,IPX4溅水后保持试样原有位置,不进行摇晃处理,擦干器具表面所有残留水迹,再小心拆开检查,发现虽然有少量水进入产品内部,但是电气绝缘上基本没有水痕迹,结果合格。


IPX4溅水后拿在手上进行最大幅度的摇晃后,擦干器具表面所有残留水迹,再小心拆开检查,发现试样内部部分元器件以及电线等绝缘体表面存在肉眼可见的水迹,经过对样品内水迹部位仔细查看,部分水迹使样品内的爬电距离和电气间隙降低至低于第29章的要求,结果判定为不合格。


对比试验证明IPX4溅水后“摇晃”和“不摇晃”两种不同处置方式下,最终结果产生了明显差异,影响了试验人员对试验结果的判定。


笔者倾向观点2更合理,既然手持式器具拿在手里正常使用过程中会摇晃,IPX4溅水试验过程中产品要旋转,那么试验后产品应模拟正常使用中摇晃。更理想的状态可能是:IPX4试验过程中和试验后模拟产品正常使用摇晃,在溅水的过程中就让进入产品内部的水“到处跑”,但是实际试验中面临一些难题,比如:如何在运动的摆管形成的球空间中设置模拟人手摇晃产品的工装?


阅读GB 7000.1-2015《灯具 第1部分:一般要求与试验》关于IPX4试验的相关内容发现,进行IPX4试验的灯具(一般为户外灯如公园草坪灯、浴室天花灯等固定式灯具),要 “按照一定转速绕其垂直轴旋转”,尽可能地模拟各种类型雨水进入器具内部的情况,IPX4试验后拆机检查样机,无水迹进入器具才能判定为合格。


IPX4户外使用的固定式灯具都能考虑到要模拟水进入器具内部的情况,而在家庭使用频繁的标称了IPX4的手持式家用电器,使用者在使用过程中可能会无意地“摇晃”器具,导致水进入器具,严重情况下会发生触电危险,危险程度非常高。


笔者在此呼吁标准修订时考虑详细规定手持式器具IPX4试验过程中或试验后摇晃的幅度、频率和时间,以模拟用户正常的使用。制造商在设计产品时应考虑水进入产品内部由于摇晃导致水可能流到“想不到”的部位。


3、标准条款


GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分:通用要求》标准


15.1 器具外壳应按器具分类提供相应的防水等级。


按15.1.1的规定,并考虑15.1.2确定其是否合格,此时器具不连接电源。


然后,器具应立即经受16.3中规定的电气强度试验,并且视检应表明在绝缘上没有能导致电气间隙和爬电距离降低到低于第29章中规定限值的水迹。


注:检查前,应小心擦去外壳外表面所有残留的水。开启器具外壳时,要小心避免器具内部水迹的位移。


15.1.1除分类为IPX0器具外,器具按下述规定经受GB 42085' (eqv IEC 60529)的试验。


一一IPX1器具,按13.2.1规定;


一一IPX2器具,按13.2.2规定;


一一IPX3器具,按13.2.3规定;


一一IPX4器具,按13.2.4规定;


一一IPX5器具,按13.2.5规定;


一一IPX6器具,按13.2.6规定;


一一IPX7器具,按13.2.7规定。……


15.1.2在试验期间要使手持式器具持续转动,并转过最不利的位置。


嵌装式器具按使用说明安装就位。


通常在地面或桌面上使用的器具,要放置在一个无孔眼的水平支承物上,支承物面的直径为二倍摆管的半径减去15 cm。


通常固定在墙壁上的器具和带有插入插座的插脚的器具,按正常使用安装在一块木板的中心,该木板的每边尺寸比器具在木板上的正交投影尺寸超出15 cm士5 cm。该木板要放置在摆管的中心位置。


对IPX3类器具,墙壁安装的器具其底面应与摆管的转动轴线在同一水平面上。


对IPX4类器具,器具的水平中心线要与摆管的转动轴心线一致。但是,对通常在地面上或桌面上使用的器具,摆动范围限制在从垂直算起每侧各90°,持续时间为5 min,支承物放在摆管摆动轴心线的高度上。


对墙壁安装的器具,如果使用说明中说明此器具应靠近地平面放置,并且规定了距离,则要按此距离在器具下面放置一块板,该板的尺寸每个方向要比器具的水平投影各超出15 cm,通常固定在天花板上的器具,试验时安装在一块水平的无孔支撑板的下方,支撑板的结构要能防止水溅到器具的顶面。摆管转轴与支撑板下表面在同一水平面,并与器具的中心线一致,喷水直接向上。


对IPX4类器具,摆管沿垂线两边各摆动90°,持续时间为5min。


带X型连接的器具,除带有专门制备软线的器具外,其他都应装有表13中规定的最小横截面积允许的最轻型柔性软线。


取下器具上的可拆卸部件,如必要,将取下的可拆卸部件与器具主体一起经受有关的处理。但是,如果使用说明中说明一个部件在用户维护保养时必须取下且需要借助工具才能取下时,则该部件不必取下。


GB 7000.1-2015《灯具 第1部分:一般要求与试验》


9.2.5 防溅水灯具(IP第2位特殊数字为4),用图7所示的溅水装置,按9.2.4所述的方法从各个方向喷水10min,灯具应安装在管子的旋转中心以下,使灯具各端都能充分地喷到水。


管子应摆动约360°的角度,垂线两侧各180°,完整摆动一次(2×360°)的时间约为12s,试验时灯具应绕其垂直轴旋转,转速为1r/min。

……


c) 电气连接件、载流部件或者可能危害使用者或环境的绝缘体上没有水迹,例如当这可能使爬电距离小于第11章的规定值时;只有当带载条件下电压不超过12V有效值或无纹波直流30V的SELV导体,并且导体有防腐蚀保护的例外。


注3:4.18包括了一些防腐蚀方面的内容。


1) 没有排水孔的灯具,应该没有水进入。


注4:应注意不要将凝露误认为进水。


2) 有排水孔的灯具,如果水可以有效地排出,而且不会使爬电距离和电气间隙降至本部分规定的数值以下时,试验时水的进入包括凝露水是允许的。


d)  水密或压力水密灯具内,任何部件内均无水进入的痕迹;


……


GB/T 4208-2017《IP防护等级(IP代码)》标准


14.2.4 第二位特征数字为4的摆管或溅水喷头试验


a) 使用图4试验设备(摆管)的条件。


喷水孔布满于摆管半圆180°内。按表9规定调节水流量,并且流量计测量。


表9 按IPX3和 IPX4试验条件的总水流量q

(每孔平均水流速度qvl= 0.07 L/min)

摆管沿垂线两边各摆动180°,共约360°,每次摆动(2×360°)约需12 s。


试验进行10 min。


如果有关产品标准未做规定,被试外壳的支承物应开孔,以避免成为挡水板。将摆管在每一方面摆动到最大限度,使外壳在各方向都受到溅水。


注:孔的分布见第二位特征数字3。
图4  检验第二位特征数字为3和4,防溅水和溅水试验装置(摆管)

b) 使用图5试验设备(溅水喷头)的条件。


从喷头上除去平衡重物的挡板,使外壳在各个可能的方向都受到溅水。


水流速度和每单位面积的溅水时间如14.2.3规定。