不同包覆條件對(duì)手機(jī)充電線和適配器的引燃能力影響研究

楊捷 蔡曉宇

摘 要：文章研究了不同包覆物種類和不同包覆時(shí)間對(duì)手機(jī)充電線和適配器的溫度及其引燃能力的影響，利用熱電偶和數(shù)據(jù)采集器測(cè)量不同包覆條件下手機(jī)充電過程中的充電電源線溫度，利用一元線性回歸的數(shù)據(jù)分析方法，得到升溫曲線公式與升溫速率公式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)四種不同包覆條件對(duì)手機(jī)充電線和適配器引燃能力的影響。

關(guān)鍵詞：手機(jī)充電；包覆條件；引燃能力

據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)手機(jī)用戶普及率約為26%，相當(dāng)于歐美國(guó)家普及率的1/3，手機(jī)業(yè)發(fā)展?jié)摿^大，國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信市場(chǎng)每年以1億用戶的速度增長(zhǎng)[1]。與此同時(shí)，手機(jī)故障頻發(fā)也逐漸成為重要的消防安全問題。手機(jī)故障，尤其是充電故障，有可能引發(fā)手機(jī)及附近可燃物著火、爆炸。由于國(guó)內(nèi)手機(jī)生產(chǎn)廠家來源復(fù)雜，手機(jī)配件生產(chǎn)質(zhì)量良莠不齊，很多商鋪公然銷售劣質(zhì)的手機(jī)充電線和適配器。又由于手機(jī)配件維修行業(yè)的發(fā)展滯后，在手機(jī)充電線或適配器出現(xiàn)故障后大多數(shù)用戶會(huì)自行處理，缺乏專業(yè)維修指導(dǎo)，還可能派生出新的故障[2]。

在手機(jī)充電方面，一些報(bào)紙和雜志上發(fā)表了有關(guān)充電故障原因和安全防范的相關(guān)文章，缺乏深入的理論研究。[3-5]國(guó)外學(xué)者M(jìn)anishasha Pandya， Andy Khayat，國(guó)內(nèi)學(xué)者高倩、劉平等從手機(jī)的電源電路分析和系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)等方面對(duì)手機(jī)充電管理進(jìn)行了研究[6-8]，但未涉及手機(jī)充電線和適配器的引燃能力。

文章通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四種不同包覆條件，測(cè)量手機(jī)充電過程中的手機(jī)充電線和適配器的溫度，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一元線性回歸的數(shù)學(xué)分析，得到升溫曲線公式與升溫速率公式，為手機(jī)充電故障的火災(zāi)調(diào)查提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 儀器與材料

儀器設(shè)備：火災(zāi)物證綜合試驗(yàn)臺(tái)；K型熱電偶；Fluke 2638A數(shù)據(jù)采集儀。

實(shí)驗(yàn)材料：iphone4s手機(jī)、手機(jī)充電線、適配器、毛巾、棉花、棉布、防火膠帶。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

將充電手機(jī)及其充電線、適配器分為無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四組，在220V電壓下，用防火膠帶將K型熱電偶分別固定在手機(jī)充電線和適配器表面，按照各組的包覆條件分別對(duì)手機(jī)充電線和適配器進(jìn)行包覆，連通電源對(duì)手機(jī)充電，利用數(shù)據(jù)采集器每隔10s記錄一次溫度數(shù)據(jù)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，待熱電偶溫度穩(wěn)定后停止測(cè)溫。溫度測(cè)定結(jié)束后，將數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL軟件，利用一元線性回歸的方法進(jìn)行分析，得出充電線和適配器的溫度變化曲線的擬合公式，再通過求導(dǎo)的方法得出升溫速率的公式。

2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果

2.1 充電線的溫度變化情況

充電線在四種包覆條件下的溫度均在室溫處基本穩(wěn)定在20℃，沒有明顯的溫升。不同包覆條件下充電線的溫度變化曲線如圖1所示。

上述四種包覆條件下包覆物均未被引燃且未出現(xiàn)異常情況。

2.2 適配器的溫度變化情況

適配器在無包覆條件下測(cè)溫21分鐘，溫度由19℃上升到28℃；在包覆毛巾狀態(tài)下測(cè)溫68分鐘，溫度由20℃上升到48℃；在包覆棉花狀態(tài)下測(cè)溫58分鐘，溫度由21℃上升到36℃；在包覆棉布狀態(tài)下測(cè)溫105分鐘，溫度由21℃上升到36℃。不同包覆條件下適配器的溫度變化曲線如圖2所示。

上述四種包覆條件下包覆物均未被引燃且未出現(xiàn)異常情況。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)不同包覆條件下的適配器溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行一元線性回歸分析，得出升溫曲線的擬合公式，見表1。在無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布四種包覆條件下，適配器溫度擬合公式的擬合優(yōu)度R2值分別為0.9929、0.9458、0.9857、0.9753，均在0.9以上，說明公式的擬合度很高。再進(jìn)一步對(duì)溫度擬合公式對(duì)時(shí)間進(jìn)行求導(dǎo)，得到不同包覆條件下的升溫速率變化公式。

通過實(shí)驗(yàn)可知，在四種不同包覆條件下，充電線基本沒有溫度升高的現(xiàn)象，而適配器均出現(xiàn)了不同程度的溫度升高現(xiàn)象。進(jìn)一步分析可知，時(shí)間對(duì)升溫速率的影響較小，不同包覆物下對(duì)應(yīng)的升溫速率接近于一個(gè)常數(shù)。其中無包覆物情況下的升溫速率接近于1.1387k/s，毛巾包覆下的升溫速率接近于0.8925k/s，棉花包覆下的升溫速率接近于1.346k/s，棉布包覆下的升溫速率接近于0.3508k/s。

4 結(jié)束語

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充電線在四種包覆條件下溫度基本穩(wěn)定在20℃。適配器在無包覆物的情況溫度升高約10℃，最高溫度不超過40℃；在分別覆蓋毛巾、棉花、棉布的情況下，溫度升高15℃至28℃不等，最高溫度不超過50℃。由此得出結(jié)論：（1）手機(jī)充電線和適配器在無包覆物、包覆毛巾、包覆棉花、包覆棉布的情況下充電至溫度穩(wěn)定，最高溫度均未超過超過常見可燃物的燃點(diǎn)。（2）在充電狀態(tài)下，手機(jī)充電線的溫度受包覆時(shí)間的影響較小，適配器的溫度隨包覆時(shí)間的推移而升高至一個(gè)穩(wěn)定值；（3）在充電狀態(tài)下，不同包覆物對(duì)手機(jī)充電線溫度的影響較小，不同包覆物下的適配器的升溫速率接近于常數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫莉.國(guó)產(chǎn)手機(jī)質(zhì)量管理實(shí)證研究[D].華中科技大學(xué)，2006.

[2]嚴(yán)培.蘋果5代智能手機(jī)充電電路原理剖析與故障檢修[N].電子報(bào)， 2014-11-23.

[3]王令朝.排除手機(jī)充電故障[J].家庭科技，2005（12）.

[4]唐健康.手機(jī)電池的正確使用及保養(yǎng)[J].輕松學(xué)電腦：電子樂園，2011（12）：107.

[5]歐文.邊充電邊玩手機(jī)的危險(xiǎn)警示[J].安全與健康，2015.

[6]Manisha Pandya，Andy Khayat.手機(jī)系統(tǒng)的電源管理[J].世界產(chǎn)品與技術(shù)， 2004（6）：70-71.

[7]高倩.智能化鋰電池充電管理[D].北京交通大學(xué)，2012.

[8]劉平.智能手機(jī)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與故障分析方法研究[D].吉林大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介：楊捷（1992，9-），女，漢族，陜西渭南人，中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院碩士研究生，從事火災(zāi)調(diào)查基礎(chǔ)研究。