劉非凡， 蔣 勱

（1.上海電力學(xué)院，上海 200090；2.上海市防雷中心，上海 201615）

智能電器電涌傷害試驗(yàn)研究*

劉非凡1， 蔣 勱2

（1.上海電力學(xué)院，上海 200090；2.上海市防雷中心，上海 201615）

劉非凡（1988-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)過電壓保護(hù)。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)家庭音響、臺(tái)式電腦、液晶電視、手機(jī)電池等智能電器進(jìn)行了電涌傷害試驗(yàn)，觀察并研究電涌對(duì)智能電器的損害情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，智能電器在特定的電涌環(huán)境下顯現(xiàn)了電路燒毀、數(shù)據(jù)錯(cuò)失、性能衰退、聲音嘈雜等現(xiàn)象。

電涌；智能電器；組合波；開路電壓

0 引 言

通過研究全球電工行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和歷史數(shù)據(jù)以及各大電器品牌的損傷報(bào)告數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)電路(網(wǎng))中的電涌、尖峰電流等高頻次地沖擊電器的精密元器件,不僅加速電器損耗、縮短使用壽命,嚴(yán)重時(shí)可造成電器直接損毀,較常見的有聲音嘈雜、電池短命、數(shù)據(jù)錯(cuò)失、性能衰退、屏幕閃抖、卡機(jī)重啟、電路燒毀等損傷現(xiàn)象。為了對(duì)以上損傷現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證,本文在實(shí)驗(yàn)室使用模擬電涌環(huán)境對(duì)智能電器進(jìn)行了試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)中選擇高清電視機(jī)、臺(tái)式電腦、手機(jī)電池、家庭桌面音響作為試驗(yàn)樣品,采用虛擬內(nèi)阻為12Ω的1.2/50μs、8/20μs的組合波進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)被試樣品保持正常工作狀態(tài),在特定的試驗(yàn)端口施加規(guī)定數(shù)量和開路電壓值的組合波。

1.1 家庭音響

將某品牌音響電源的L、N相應(yīng)接入組合波發(fā)生器去耦網(wǎng)絡(luò)的L、N接口,并在其音頻輸入端接入某品牌MP3。在試驗(yàn)前后和整個(gè)試驗(yàn)過程MP3都保持播放,確認(rèn)音響播放正常且處于正常工作狀態(tài)后,在其電源進(jìn)線的L_N輸入一個(gè)開路電壓為1、2、4、6 kV的正極性組合波序列,每個(gè)開路電壓值進(jìn)行1次沖擊。

1.2 臺(tái)式電腦

1.2.1 單臺(tái)臺(tái)式電腦試驗(yàn)

將某品牌臺(tái)式電腦(簡(jiǎn)稱電腦A)接入專門的電源系統(tǒng),確認(rèn)其處于正常工作狀態(tài)后,在其主機(jī)電源進(jìn)線的L_N之間施加起始開路電壓為0.2 kV的正極性組合波,并以0.2 kV遞增開路電壓,每個(gè)開路電壓值進(jìn)行1次沖擊。

1.2.2 兩臺(tái)臺(tái)式電腦和路由器組建局域網(wǎng)試驗(yàn)

將電腦A和該品牌另一型號(hào)臺(tái)式電腦(簡(jiǎn)稱電腦B)與某品牌無線路由器接入專門的電源系統(tǒng),并使用5類雙絞線將兩臺(tái)電腦和路由器組成局域網(wǎng)。試驗(yàn)過程中兩臺(tái)電腦之間通過路由器傳輸數(shù)據(jù),在連接路由器雙絞線的橙色和橙白色線間施加起始開路電壓為0.2 kV的組合波,并以0.1 kV遞增開路電壓,每個(gè)開路電壓值進(jìn)行正、負(fù)極性各5次沖擊。

1.3 高清液晶電視

將某品牌24英寸藍(lán)光高清電視接入專門的電源系統(tǒng),衛(wèi)星電視信號(hào)接收機(jī)通過配套的衛(wèi)星電視信號(hào)轉(zhuǎn)換盒連接到高清電視,確認(rèn)其處于正常工作狀態(tài)后分別在衛(wèi)星電視信號(hào)轉(zhuǎn)換盒的音頻線、視頻線的芯線和屏蔽之間輸入開路電壓為0.2 kV的組合波,進(jìn)行正、負(fù)極性各10次沖擊。

1.4 手機(jī)電池

將某品牌手機(jī)電池連接至座式充電器,接入專門的電源系統(tǒng),并保持充電狀態(tài),確認(rèn)其處于正常工作狀態(tài)后,在電池的正、負(fù)極交替輸入開路電壓為1.2 kV正、負(fù)極性的組合波,循環(huán)5次。在整個(gè)試驗(yàn)過程中給手機(jī)電池加裝防爆箱體,防止試驗(yàn)時(shí)電池爆炸對(duì)人員和設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)。試驗(yàn)依據(jù)GB/T 18287－2013《移動(dòng)電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范》檢測(cè)電池的0.2 ItA放電性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 家庭音響

家庭音響在施加6 kV開路電壓后自動(dòng)停止播放,試驗(yàn)波形如圖1所示。剖析試樣后發(fā)現(xiàn),內(nèi)部元器件燒毀。

圖1 家庭音響試驗(yàn)波形

2.2 臺(tái)式電腦

2.2.1 單臺(tái)臺(tái)式電腦試驗(yàn)

在電腦A主機(jī)輸入電源線的L_N之間施加起始開路電壓為0.2 kV的正極性組合波,并以0.2 kV遞增開路電壓,每個(gè)開路電壓值進(jìn)行1次沖擊,試驗(yàn)波形如圖2所示。在施加開路電壓1.6 kV的組合波后,顯示器重啟,且重啟后顯示圖像閃爍,出現(xiàn)卡機(jī)重啟、屏幕閃抖、性能衰退等現(xiàn)象。

圖2 臺(tái)式電腦試驗(yàn)波形（一）

2.2.2 兩臺(tái)臺(tái)式電腦和路由器組建局域網(wǎng)試驗(yàn)

施加開路電壓0.2 kV組合波并進(jìn)行正、負(fù)各5次沖擊后,兩臺(tái)電腦數(shù)據(jù)傳輸正常。在施加開路電壓0.3 kV正極性組合波進(jìn)行2次沖擊后,試驗(yàn)波形如圖3所示。兩臺(tái)電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸異常中斷,電腦A與路由器連接斷開,與電腦A連接的路由器LAN口2損壞,出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)失的現(xiàn)象。

圖3 臺(tái)式電腦試驗(yàn)波形（二）

2.3 高清液晶電視

在衛(wèi)星電視信號(hào)轉(zhuǎn)換盒音頻線的芯線和屏蔽之間施加開路電壓為0.2 kV的組合波時(shí),試驗(yàn)波形如圖4所示,播放的電視節(jié)目伴有雜音,電視性能衰退。

在衛(wèi)星電視信號(hào)轉(zhuǎn)換盒視頻線的芯線和屏蔽之間施加開路電壓為0.2 kV的組合波時(shí),試驗(yàn)波形如圖5所示,播放的電視節(jié)目圖像伴有抖動(dòng),電視性能衰退。

圖4 液晶電視試驗(yàn)波形（一）

圖5 液晶電視試驗(yàn)波形（二）

2.4 手機(jī)電池

依據(jù)GB/T 18287－2013,試驗(yàn)前測(cè)量手機(jī)電池0.2 ItA放電性能,放電時(shí)間為313.05 min,放電容量為2 088.00 mAh。在電池的正、負(fù)極交替輸入開路電壓為1.2 kV正、負(fù)極性的組合波,并循環(huán)5次,試驗(yàn)波形如圖6所示。試驗(yàn)后測(cè)量手機(jī)電池0.2 ItA放電性能,放電時(shí)間為271.30 min,放電容量為1 810.48 mAh。可見在電涌環(huán)境試驗(yàn)后,手機(jī)電池的放電時(shí)間和放電容量均減少了13.3%,手機(jī)電池性能衰退。

圖6 手機(jī)電池試驗(yàn)波形

3 結(jié) 語

試驗(yàn)結(jié)果表明,家庭音響、臺(tái)式電腦、高清電視、手機(jī)電池在特定端口施加特定電涌條件下,顯現(xiàn)了電路燒毀、數(shù)據(jù)錯(cuò)失、卡機(jī)重啟、屏幕閃抖、性能衰退、聲音嘈雜等現(xiàn)象。

[1] 林冠文，王涪德，梁建文.高層智能建筑物綜合雷電防護(hù)措施[J].現(xiàn)代建筑電氣，2012，3（6）：5-8.

[2] 玉良.插座功能新突破：防雷、防涌、抗串?dāng)_[J].電器工業(yè)，2004（6）：42.

[3] 王朝霞.電涌對(duì)智能電器的危害[J].大眾用電，2015（6）：41.

[4] GB/T 18287-2013 移動(dòng)電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范[S].

ReSearch of Surge Damage EXPeriment for Intelligent APParatuS

LIU Feifan1, JIANGMai2
(1.Shanghai University of Electric Power,Shanghai200090,China；2.Shanghai Lightning Protection Center,Shanghai201615,China)

This paper carried out the surge damage tests for home audio,desktop computer,liquid crystal display television,and mobile phone battery in the laboratory environment,and observed the damage situations of intelligent apparatus.The experimental results show that the intelligent apparatus has the appearances of circuit burning,data missing,performance degradation,noisy sound in specific surge conditions.

Surge；intelligent aPParatuS；combined Wave；oPen circuit voltage

TU 856

B

1674-8417(2015)12-0038-03

2015- 07- 28

蔣 勱（1988-），男，工程師，從事雷電保護(hù)與防雷產(chǎn)品測(cè)試。

上海市氣象局面上課題（MS201407）