秦力 石本剛 韋永強(qiáng)

海信冰箱有限公司 山東青島 266100

0 引言

使用者在選擇波輪洗衣機(jī)產(chǎn)品時，都會根據(jù)產(chǎn)品的額定值來選擇。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，波輪洗衣機(jī)機(jī)器上的銘牌必須標(biāo)有整機(jī)的額定輸入功率，該參數(shù)為使用者安全用電并選擇合適的電源提供一個重要的依據(jù)，避免使用不當(dāng)引起發(fā)熱起火燙傷等危險，同時也為產(chǎn)品開發(fā)和售后維修選用合適的電源線或其他元器件提供安全保障。輸入功率參數(shù)是波輪洗衣機(jī)在安全使用方面的一個重要特性，波輪洗衣機(jī)的輸入功率的實(shí)測值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定輸入功率值的允許偏差范圍之內(nèi)，以便檢驗制造商給使用者提供的額定功率符合實(shí)際[1]。

IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中10.1的要求：“如果輸入功率在整個工作周期是變化的，并且在一個具有代表性期間，輸入功率的最大值超過輸入功率算術(shù)平均值的兩倍，則功率值被超過的時間大于10%代表性期間的那些功率值中的最大值被認(rèn)為是輸入功率，否則算術(shù)平均值為輸入功率”[2-4]。

GB 4706.24-2008和IEC 60335-2-7（8.0版）中10.1要求選擇代表性周期。目前波輪洗衣機(jī)的程序一般設(shè)計為：洗滌、排水、漂洗、排水、漂洗和脫水6個典型的工作周期[5-6]。隨著產(chǎn)品的更新迭代，每款洗衣機(jī)的運(yùn)行程序也會不同，如：有些洗衣機(jī)的“洗滌周期”有可能還需拆分成“進(jìn)水周期”“主洗滌周期”和“加熱洗滌周期”等多個子周期，脫水周期也可能拆分為“主脫水周期”和“剎車周期”等子周期，應(yīng)將這些子周期也分開進(jìn)行分析，因為這些子周期之間的功率也會相差很多。針對該要求，試驗樣機(jī)選擇具有6個工作周期的波輪洗衣機(jī)進(jìn)行輸入功率的測試，首先分別測量6個工作周期中每個周期的輸入功率值，從中挑選出“第1次排水”作為所有工作周期的、針對“輸入功率值”這個參數(shù)的“典型代表周期”。

因為波輪洗衣機(jī)在整個循環(huán)周期內(nèi)的輸入功率都是變化的，在每個典型的工作周期內(nèi)也是變化的，因此，如何測量每個工作周期的平均值以及功率值被超過的時間大于10%期間的那些功率值中的最大值，是確定實(shí)際輸入功率的關(guān)鍵點(diǎn)。通過波輪洗衣機(jī)的實(shí)際測量和計算，確定輸入功率的測量方法，為波輪洗衣機(jī)制造商的設(shè)計開發(fā)提供一個重要的參數(shù)，為波輪洗衣機(jī)的使用者提供一個重要的安全性能指標(biāo)，避免使用者選擇不當(dāng)?shù)碾娫炊痣娖魑ｋU。

1 波輪洗衣機(jī)輸入功率的試驗

1.1 波輪洗衣機(jī)的運(yùn)行程序

目前波輪洗衣機(jī)的運(yùn)行程序一般設(shè)計如下：洗滌、排水、漂洗、排水、漂洗和脫水6個典型的工作周期。這6個典型的工作周期的輸入功率沒有穩(wěn)定值，一直都是在變化的。因此，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，每個工作周期的功率都要測量，然后計算，最后比較6個典型工作周期的輸入功率，取一個最大的輸入功率值所在的工作周期，作為典型代表周期的輸入功率，標(biāo)注在銘牌上作為波輪洗衣機(jī)整機(jī)的額定輸入功率。

1.2 輸入功率試驗數(shù)據(jù)分析

針對波輪洗衣機(jī)的6個典型的工作周期，選擇一臺典型的包含6個周期程序的波輪洗衣機(jī)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，加載額定容量的負(fù)載，在額定電壓和頻率下，選擇包含6個典型工作周期的程序進(jìn)行輸入功率的測試。通過數(shù)據(jù)采集軟件，對每個典型代表周期的功率數(shù)據(jù)進(jìn)行采集（采集頻率1次/s）并記錄，工作程序如圖1所示。

根據(jù)IEC 60335-1（5.1版和6.0版）中第10.1和附錄S的要求[3]，對每個典型工作周期的波形圖進(jìn)行分析。分別對每個典型工作周期的采集功率進(jìn)行算術(shù)平均值PAMV計算，然后判斷這個典型工作周期內(nèi)采集的最大功率值是否大于2PAMV，如果不大于2PAMV，則PAMV就是這個典型工作周期的輸入功率；如果大于2PAMV，則取被超過的時間大于10%期間的那些功率值中的最大值（設(shè)為P10%）和PAMV進(jìn)行比較，如果P10%小于PAMV，則PAMV就是這個典型工作周期的輸入功率；如果P10%大于PAMV，則P10%就是這個典型工作周期的輸入功率。因為每秒鐘采集的數(shù)據(jù)變化很大，在數(shù)據(jù)曲線上去查找分析超過2倍的平均值輸入功率PAMV或者10%時間點(diǎn)對應(yīng)的最大功率值P10%比較繁瑣困難，容易遺漏，所以可以利用EXCEL工具表（或其他數(shù)據(jù)分析工具）對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行降序排列，得到一個比較直觀的圖表，從而清晰明了的得到所需要的時間和功率參數(shù)。具體流程如圖2波輪洗衣機(jī)輸入功率計算流程圖。

圖2 波輪洗衣機(jī)輸入功率計算流程圖

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，對圖1的工作程序圖表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，首先對“洗滌”這個典型工作周期的輸入功率進(jìn)行分析，整個洗滌周期運(yùn)行的時間t=1288 s，所采集的總功率值Pt=195436 W，從而得到其輸入功率的平均值PAMV=152 W；周期內(nèi)所采集的最大功率為Pmax=442 W。因442 W＞2×152 W，所以需要對洗滌周期內(nèi)采集的功率值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析（見圖3洗滌周期原始圖），得到超過2×152 W（算術(shù)平均值的2倍）的功率值累計時間超過40 s，超過263 W的功率累計時間能夠達(dá)到129 s（整個洗滌工作周期采集功率時間1288 s的10%），因此依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求取263 W作為洗滌工作周期的輸入功率。

圖1 工作程序

圖3 洗滌周期原始圖

因?qū)D3洗滌周期原始圖中每秒鐘采集的數(shù)據(jù)分析比較繁瑣困難，容易遺漏，因此借助EXCEL工具將采集的洗滌功率數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小的順序進(jìn)行降序排列，見圖4洗滌周期排序圖，得到整個洗滌周期時間t的10%時間點(diǎn)的功率P10%=263 W。由于263 W＞152 W，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)取263 W作為洗滌周期波輪洗衣機(jī)的輸入功率。通過降序排列進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，簡化了分析過程，也更加容易理解標(biāo)準(zhǔn)條款的要求。

圖4 洗滌周期排序圖

以此類推，分別對兩次排水周期、兩次漂洗周期和脫水周期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對每個工作周期采集的功率值進(jìn)行從大到小的順序排列，分別作圖如圖5第1次排水周期，圖6第1次漂洗周期，圖7第2次排水周期，圖8第2次漂洗周期，圖9脫水周期。然后求出相應(yīng)工作周期內(nèi)的算術(shù)平均值PAMV，最大值Pmax以及10%時間節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的功率值P10%。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，分別取出兩次排水周期、兩次漂洗周期和脫水周期的輸入功率。

圖5 第1次排水周期

圖6 第1次漂洗周期

圖7 第2次排水周期

圖8 第2次漂洗周期

圖9 脫水周期

2 波輪洗衣機(jī)輸入功率的結(jié)果

通過對波輪洗衣機(jī)整個工作程序內(nèi)的洗滌、兩次排水、兩次漂洗和脫水這6個典型工作周期的輸入功率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，匯總數(shù)據(jù)如表1所示，然后對這6個典型工作周期的輸入功率進(jìn)行比較，選取功率值最大的“第1次排水周期”作為“典型代表周期”，此“典型代表周期”的最大值作為整個波輪洗衣機(jī)的輸入功率。

表1 輸入功率數(shù)據(jù)比較

3 結(jié)論

一般家用和類似用途電器的輸入功率是會運(yùn)行到一個穩(wěn)定的階段，比如冰箱和空調(diào)，這時只要讀取其運(yùn)行穩(wěn)定后的值，或?qū)⒋硇赃\(yùn)行周期功率的穩(wěn)定值作為其功率的實(shí)測值[1]。但是對于波輪洗衣機(jī)，由于其功能決定了機(jī)器會正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，電機(jī)會頻繁的啟停，就會不停地產(chǎn)生瞬時脈沖功率和電流，而瞬時脈沖功率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的輸入功率值，因此簡單地使用采集的總功率除以工作時間作為波輪洗衣機(jī)的輸入功率，并不能真實(shí)反映出波輪洗衣機(jī)的實(shí)際輸入功率。而應(yīng)按照IEC標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，對采集的功率值進(jìn)行從大到小排序并根據(jù)整個典型代表周期的運(yùn)行時間的10%后對應(yīng)的最大功率和算數(shù)平均值比較來綜合判定[2-3]。試驗證明，波輪洗衣機(jī)的輸入功率按照IEC標(biāo)準(zhǔn)測試方法更科學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，波輪洗衣機(jī)的輸入電流的測試計算方法和輸入功率一樣。

波輪洗衣機(jī)的輸入功率的測試方法更加完善和科學(xué)，但是對測試過程也提出了更高的要求。數(shù)據(jù)采集的頻率越高，計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性就越高，更能準(zhǔn)確記錄輸入功率脈沖的時間分布。因此，計算機(jī)的運(yùn)算能力和采集頻率都需要提高，并且需要在測試采集軟件中增加數(shù)據(jù)處理功能，這是下一步需要重點(diǎn)研究的課題。