關(guān)于家用電器電源軟線規(guī)格選用的探討

周靜麗

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院 深圳 518055）

引言

從事家用電器研發(fā)、設(shè)計(jì)或品質(zhì)控制的朋友們，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1-2005應(yīng)該很熟悉。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家用電器的電源連接和外部電源軟線作出了全面的規(guī)定，這些規(guī)定涉及電源軟線的連接方式、固定、導(dǎo)線橫截面積、溫升、結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能等。

因產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和使用功能的迭代更新，一些新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)很大變化，技術(shù)人員在判斷產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)符合性時(shí)，難免會(huì)遇到一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不明確、難于把握以至難于作出判決的情形。這些疑惑大部分是定性判斷。一些定性判斷的問(wèn)題，往往可以通過(guò)理論或定量分析和計(jì)算得到說(shuō)明。

1 關(guān)于某型器具電源軟線規(guī)格選用的不同觀點(diǎn)

曾經(jīng)碰到一起事例，檢測(cè)人員在對(duì)某型號(hào)的吸塵洗地一體機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)洗地機(jī)）進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)于如何把握電源軟線的規(guī)格選用產(chǎn)生疑問(wèn)。

該型號(hào)的洗地機(jī)，主要部分包括充電樁和主機(jī)，參見(jiàn)圖1。充電樁安裝有電源軟線，軟線固定方式合適，主機(jī)內(nèi)部裝配有鋰離子電池。主機(jī)執(zhí)行吸塵、洗地功能時(shí)，是脫離充電樁的；主機(jī)需要充電時(shí)豎立放置于充電樁基座上，依靠自身結(jié)構(gòu)特征和充電樁基座上槽口結(jié)構(gòu)保持豎立平衡姿態(tài)。

圖1 吸塵洗地一體機(jī)

該型號(hào)洗地機(jī)的充電樁部分，質(zhì)量遠(yuǎn)小于3 kg，但主機(jī)的質(zhì)量大于3 kg。當(dāng)主機(jī)放置于充電樁基座時(shí)，整體質(zhì)量肯定大于3 kg。可以確定的是，當(dāng)對(duì)主機(jī)施加一個(gè)較小的載荷（如橫向推力）時(shí)，主機(jī)即容易傾倒并脫離充電樁，這個(gè)載荷的大小暫且不作討論。就這么一種結(jié)構(gòu)的家用器具，其充電樁部分的電源軟線的規(guī)格，是選用IEC 52號(hào)線還是IEC 53號(hào)線[1]，存在兩個(gè)觀點(diǎn)。一個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為，既然主機(jī)受到推拉力后比較容易傾倒并容易脫離充電樁，那么測(cè)量器具質(zhì)量時(shí)僅考慮充電樁就可以了，沒(méi)必要包含主機(jī)的質(zhì)量，選用IEC 52號(hào)線是可以接受的。另一個(gè)觀點(diǎn)則認(rèn)為，主機(jī)和充電樁組合成一個(gè)完整的器具，當(dāng)主機(jī)充電時(shí)或靜置不用時(shí)是放置于充電樁基座上，因此器具質(zhì)量應(yīng)該是主機(jī)和充電樁的質(zhì)量總和，如果總質(zhì)量超過(guò)3 kg，就應(yīng)該選用IEC 53號(hào)線。第一個(gè)觀點(diǎn)的理由是稍微用力拉動(dòng)電源軟線，主機(jī)就容易傾倒并脫離充電樁基座，傾倒后拉力的負(fù)荷就只剩充電樁了。第二個(gè)觀點(diǎn)則認(rèn)為應(yīng)該考慮到最不利的情形，即主機(jī)和充電樁兩者組合在一起的時(shí)候，此時(shí)拉力的負(fù)荷是主機(jī)和充電樁。這兩個(gè)觀點(diǎn)可以說(shuō)都含有基于直覺(jué)作出感性判斷的色彩。

2 關(guān)于電源軟線規(guī)格選用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

2.1 標(biāo)準(zhǔn)條款的考核實(shí)質(zhì)

上述兩個(gè)觀點(diǎn)存在分歧，問(wèn)題的焦點(diǎn)在于界定器具質(zhì)量時(shí)是否應(yīng)該包含主機(jī)的質(zhì)量。孰是孰非？不宜感性地憑直覺(jué)作出判斷，需進(jìn)一步分析施加于電源軟線上的拉力的負(fù)荷情況。GB 4706.1-2005第25.7條規(guī)定，當(dāng)器具質(zhì)量不超過(guò)3 kg時(shí)，電源軟線的規(guī)格應(yīng)不輕于輕型聚氯乙烯護(hù)套軟線GB 5023.1（idt IEC 60227）的52號(hào)線；當(dāng)器具質(zhì)量超過(guò)3 kg時(shí)，電源軟線的規(guī)格應(yīng)不輕于輕型聚氯乙烯護(hù)套軟線GB 5023.1（idt IEC 60227）的53號(hào)線[2]。首先，要理解GB 4706.1-2005第25.7條要求的出發(fā)點(diǎn)，它的考核實(shí)質(zhì)是什么？把握這點(diǎn)對(duì)于我們使用該條款準(zhǔn)確判決器具的標(biāo)準(zhǔn)符合性很重要。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)全文特別是第25章，可以認(rèn)為第25.7條是基于機(jī)械強(qiáng)度的考慮而對(duì)電源軟線的規(guī)格選用提出的要求，主要是考慮到當(dāng)拉動(dòng)電源軟線時(shí)，軟線應(yīng)有足夠的機(jī)械物理強(qiáng)度以承受器具的重力分量或整體重量。

至于軟線導(dǎo)體截面積的大小，是否與器具的工作電流相匹配，這在GB 4706.1-2005第25.8條中有規(guī)定；其它要求如軟線固定措施、連接方式、結(jié)構(gòu)防護(hù)、溫升、顏色等，標(biāo)準(zhǔn)的其它條款也有相應(yīng)的規(guī)定。

2.2 線材的技術(shù)規(guī)格參數(shù)

IEC 52號(hào)線，是輕型聚氯乙烯護(hù)套軟線；IEC 53號(hào)線，是普通聚氯乙烯護(hù)套軟線[3]。GB/T 5023.5-2008給出了的綜合數(shù)據(jù)，均是RVV軟線。表1是IEC 52號(hào)線的技術(shù)參數(shù)；由于IEC 53號(hào)線的規(guī)格較多，表2僅給出了部分規(guī)格（導(dǎo)體截面積較小的幾種規(guī)格）的技術(shù)參數(shù)。

表1 60227 IEC 52（RVV）型軟線

表2 60227 IEC 53（RVV）型軟線

根據(jù)表1和表2可知，IEC 52型軟線只有單芯導(dǎo)體截面積為0.5 mm2和0.75 mm2兩種規(guī)格；IEC 53型軟線的單芯導(dǎo)體截面積普遍比IEC 52號(hào)線大，最輕規(guī)格為0.75 mm2，另外絕緣厚度和護(hù)套厚度[4]也比相同截面積的IEC 52型軟線大。

因此可以認(rèn)為，在材質(zhì)和工藝相同的情況下，IEC 53型軟線的機(jī)械強(qiáng)度普遍比IEC 52型軟線大。所以GB 4706.1-2005第25.7條規(guī)定，器具質(zhì)量大于3 kg時(shí)要使用IEC 53號(hào)線，小于3 kg時(shí)才能考慮使用IEC 52號(hào)線，這是以機(jī)械強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)提出的要求。

3 理論和計(jì)算分析

GB 4706.1-2005第25.7條中，3 kg是分界線。為說(shuō)明問(wèn)題，我們?cè)O(shè)想一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，即將主機(jī)放置于充電樁基座上，兩者正常結(jié)合，然后對(duì)充電樁的電源軟線施加外部荷載（如拉力），在保持主機(jī)不傾倒的情況下這個(gè)拉力有沒(méi)有可能大于30 N？

以下結(jié)合示意圖，采用傾覆力矩進(jìn)行分析。

物理學(xué)上，傾覆力矩是進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。傾覆力矩的大小等于產(chǎn)生傾覆作用的荷載乘以荷載作用點(diǎn)到傾覆點(diǎn)間的距離；與傾覆力矩相對(duì)應(yīng)的是抗傾覆力矩，抗傾覆力矩一般是物體的重量乘以重力線到支點(diǎn)的距離。

當(dāng)抗傾覆力矩大于傾覆力矩時(shí)器具不會(huì)傾覆失穩(wěn)，否則器具將傾倒。

參考圖2力矩示意圖。圖2中的長(zhǎng)方形為平穩(wěn)放置的器具，O為器具的重心，G為器具的重量，M為支點(diǎn)（即傾覆點(diǎn)），W是器具的寬度，F(xiàn)為施加的荷載（即拉力），B為沿G方向的重力線到支點(diǎn)M的距離，C為支點(diǎn)M到拉力F反向延長(zhǎng)線的距離，α為拉力F與水平面的夾角。根據(jù)圖2的示意，傾覆力矩為F·C，G?B為對(duì)應(yīng)的抗傾覆力矩。傾覆力矩和抗傾覆力矩的大小影響了器具的穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明如下：

圖2 力矩示意圖

1）當(dāng)F?C＜G?B時(shí)，即傾覆力矩小于抗傾覆力矩時(shí)，器具不會(huì)傾倒，維持原姿態(tài)。因C= W?sinα，則有F?W?sinα ＜ G?B，故sinα＜ G?B/ F?W，F(xiàn) ＜ G?B/sinα?W。

2）當(dāng)F?C＞G?B時(shí)，即傾覆力矩大于抗傾覆力矩時(shí)，器具可能傾倒；此時(shí) F?W?sinα ＞ G?B，則sinα ＞ G?B/F?W?，F(xiàn) ＞ G?B/sinα?W。

3）F?C ＝ G?B 時(shí)是臨界點(diǎn)，此時(shí) sinα ＝ G?B/ F?W，F(xiàn)=G?B/sinα?W。

假設(shè)器具質(zhì)量為3 kg，即重量為30 N。通過(guò)拉動(dòng)電源軟線施加荷載F，當(dāng)器具未傾倒時(shí)，F(xiàn)有無(wú)可能大于30 N呢？根據(jù)臨界狀態(tài)時(shí)F=G?B/sinα?W，取G=30 N，則F=30B/sinα?W。假設(shè)F＞30，則30B/sinα?W＞30，即sinα＜B/W，此時(shí)α＜arc sin（B/W）。一般情況下，B＜W是事實(shí)存在，即B/W小于1是成立的，因此存在某一個(gè)角度，當(dāng)荷載F與水平方向的夾角小于這個(gè)角度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)F大于30N且器具不傾倒的情況，這個(gè)角度記為arc sin（B/W）。

4 結(jié)語(yǔ)

由上可知，當(dāng)夾角α小于arcsin（B/W）時(shí)，施加于電源軟線的荷載F有可能大于器具的重量而器具不傾倒。就前面所說(shuō)的吸塵洗地一體機(jī)，主機(jī)和充電樁的總質(zhì)量超過(guò)3 kg。當(dāng)對(duì)充電樁的電源軟線施加拉力時(shí)，只要角度合適，這個(gè)拉力就有可能超過(guò)主機(jī)和充電樁的總重量而主機(jī)不傾倒，因此需選用IEC 53號(hào)線。

以上，把一個(gè)定性判斷的問(wèn)題，通過(guò)理論和數(shù)據(jù)計(jì)算得到說(shuō)明。請(qǐng)讀者朋友們批評(píng)指正。