王琤爭黃華張嫻*橐曉宇黃浩劉成

（1.中國質(zhì)量認證中心上海分中心 上海 201206；2.上海出入境檢驗檢疫局）

家用電磁灶輻射發(fā)射與電源端騷擾現(xiàn)狀與分析

王琤爭1黃華2張嫻2*橐曉宇2黃浩2劉成2

（1.中國質(zhì)量認證中心上海分中心 上海 201206；2.上海出入境檢驗檢疫局）

以市場銷售常見品牌家用電磁灶為樣品，依據(jù)標準GB 4824進行電源端騷擾電壓和輻射騷擾的抽樣檢測，由測試結果分析所測項目標準符合性情況、超標幅值和頻率范圍，并對電磁灶的質(zhì)量改進提出建議。

家用電磁灶；電源端騷擾電壓；輻射騷擾

1 前言

家用電磁灶具有熱效率高，煮食時安全、潔凈、無火、無煙、無廢氣、不怕風吹、不會爆炸或?qū)е乱谎趸細怏w中毒，便于攜帶等優(yōu)點，廣泛應用于人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>

電磁灶工作原理為磁場感應的渦流加熱，即利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當磁場內(nèi)磁力線通過鐵質(zhì)炊具的底部時，磁力線被切割，從而產(chǎn)生無數(shù)小渦流，渦流產(chǎn)生熱量將炊具內(nèi)的食物加熱。電磁灶內(nèi)部含有相對復雜的變頻、濾波、整流、振蕩及控制模塊，工作頻率一般為20 k-30 kHz，在其工作時，會產(chǎn)生覆蓋頻帶較寬、強度較大的電磁騷擾，分別通過電源線和自由空間耦合到附近同一電網(wǎng)和同一空間區(qū)域工作的電子、電氣設備，影響這些設備的正常工作，嚴重時可導致其他設備的工作失效。

2002年強制性認證制度（CCC）實施時，由于受當時我國生產(chǎn)力發(fā)展及技術水平的限制，電磁灶具進行CCC認證僅需符合安規(guī)的基本要求，而對產(chǎn)品電磁兼容（EMC）方面無相關要求。但是縱觀歐盟、美國等發(fā)達地區(qū)和國家，由于電磁灶的結構特點和工作原理，均對電磁灶有電磁兼容方面的強制性法規(guī)要求。為了了解我國電磁灶EMC方面的相關情況，本研究利用對電磁灶進行市場抽查的機會，對市場銷售的14個主流制造商（其中不乏知名品牌）所生產(chǎn)的電磁灶樣品，依據(jù)電磁灶的產(chǎn)品標準GB 4824對其電磁發(fā)射部分項目進行檢測。

2 國內(nèi)外對電磁灶電磁發(fā)射要求

2.1歐盟

根據(jù)歐盟規(guī)定，銷售到歐盟市場的電子、電氣設備必須符合2004/108/EC（2014年更新為2014/30/EU）指令的要求，因而電磁灶產(chǎn)品必須符合EN 55011：2009+A1：2010、EN 55014-1：2011、EN 55014-2：2008、EN 61000-3-2：2009、EN 61000-3-3：2013等協(xié)調(diào)標準的要求，其中EN 55011、EN 55014-1、EN 61000-3-2/3為電磁灶的電磁發(fā)射要求，EN 55014-2為抗擾度要求，即歐盟對電磁灶分別有發(fā)射和抗擾度兩個方面的要求。電磁發(fā)射需要進行的試驗項目見表1，其中電源端的騷擾電壓和輻射發(fā)射的試驗頻率范圍分別為9 k-30 MHz和30 M-1 GHz。

表1　歐盟要求的電磁灶發(fā)射試驗項目

2.2美國

根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員（FCC）規(guī)定，美國市場銷售的某些電子、電氣產(chǎn)品必須進行強制性認證——FCC認證，以減少電磁干擾。電磁爐（感應炊具）必須符合Part 18的規(guī)定，并針對感應炊具專門制定了限值。FCC Part 18是美國聯(lián)邦法規(guī)規(guī)定必須獲得的認證，若不符合規(guī)定要求將受到嚴厲的處罰。FCC規(guī)定的測試項目見表2。

表2　美國要求的電磁灶發(fā)射試驗項目

由表2知，試驗項目與歐盟要求部分一致，試驗方法和限值要求也類似。

2.3中國

在我國國內(nèi)，電磁灶為首批列入需要進行CCC認證目錄的產(chǎn)品，但對其僅有GB 4706相關標準符合性強制性規(guī)定，并無電磁兼容相關的強制性認證要求。限制其電磁發(fā)射的國家標準GB 4824-2013、GB 17625.1-2012和GB 17625.2-2007均是強制性標準，是電磁灶產(chǎn)品必須符合的要求。這些標準的技術要求與歐盟的要求完全相同，僅GB 17625.2-2007（電壓波動）與歐標之間存在標準版本差異，但騷擾限值完全相同。

3 電磁灶電源端騷擾和輻射發(fā)射

參照歐盟、美國FCC及我國強制性國家標準對電磁灶電磁發(fā)射的規(guī)范要求，選取共同部分——電源端騷擾電壓和輻射發(fā)射為試驗項目，以流通領域銷售的14個不同制造商生產(chǎn)的電磁爐為樣品，依據(jù)GB 4824-2013（IDT Cispr11：2010，IDT EN 55011：2009+A1：2010）進行試驗，以了解我國生產(chǎn)商電磁灶的電磁發(fā)射水平。

3.1電源端的騷擾電壓試驗

電磁灶產(chǎn)生的窄帶和寬帶電磁騷擾，會通過電源線耦合到所連接的公共電網(wǎng)上，污染公共電網(wǎng)，影響電網(wǎng)上其他用電設備的工作，嚴重時可能導致設備故障，同時也會引起人類生理和心理上的不適，因此國家或地區(qū)會制定相應的強制性標準和法規(guī)將電源端產(chǎn)生的騷擾電壓控制在一定限值內(nèi)。電源端騷擾電壓測試在屏蔽室中進行，主要使用的測試設備為50Ω/50 μH的人工電源網(wǎng)絡（AMN）和EMI接收機，測試布局依據(jù)GB/T 6113.201的規(guī)定，被測設備由AMN供電，通過EMI接收機測得電源端的騷擾電壓。實際測試布置如圖1所示，測得某品牌樣品電源端騷擾電壓隨頻率的變化如圖2所示。

圖1　電磁灶騷擾電壓測試

圖2　某品牌騷擾電壓測試結果

圖2中縱軸為騷擾電壓值（dB/μV），橫軸為頻率（Hz），折線為GB 4824標準6.3.1.3條款中表8所規(guī)定的準峰值（QP）和平均值（AV）限值，同一頻率點騷擾電壓值無論是準峰值還是平均值，若超過規(guī)定的限值，即視為超標。圖2顯示，此樣品多個頻率點的QP和AV值超過了國家標準的限值要求，不符合國家強制性標準的要求。

14個品牌電磁灶騷擾電壓準峰值最大值分布情況如圖3所示。

圖3　不同品牌產(chǎn)品騷擾電壓超標情況

圖3中橫坐標為不同制造商生產(chǎn)的電磁灶樣品編號，縱軸為所測得每個樣品的準峰值最大值與標準規(guī)定的QP限值之差，即被測所有樣品的騷擾電壓（QP值）均超過國家標準規(guī)定的限值，超標率100%。其中，12#樣品騷擾電壓QP值超過限值2.3 dB，為最小超標值；6#樣品實測QP值超過標準規(guī)定的限值30.4 dB，為最大超標值，相當于超出規(guī)定限值31倍之多；其余樣品的超標值在2.3-30.4 dB之間。

最大QP值超標的頻率點分布情況如圖4所示。

圖4　電磁灶超標頻率點分布情況

圖4中橫坐標與圖3一致，縱坐標為準峰值最大超標值所屬的頻率點。圖4顯示，騷擾電壓的超標頻率范圍分布在20 kHz-160 kHz之間，大部分產(chǎn)品超標的頻率點位于20 kHz-30 kHz之間，這個區(qū)間為電磁灶的本振工作頻率點，部分產(chǎn)品的超標頻率大于30kHz，經(jīng)分析確認為本振頻率的倍頻點。

3.2輻射發(fā)射測試

電子、電氣設備產(chǎn)生電磁騷擾，除通過電源線等導體進行傳播外，還可通過自由空間借助空氣進行傳播，并耦合到同一區(qū)域工作的其他電子、電氣設備并影響其正常工作，同時也會對操作人員身體健康帶來危害。30 M-1 GHz輻射發(fā)射值以騷擾的電場強度來表征，電場測試在半電波暗室中進行，測試布局須符合GB/T 6113.203的規(guī)定，主要測試設備包括寬帶接收天線和EMI接收機，測試時，EUT置于可進行360°旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺上，距離測試接收天線3 m，天線在1-4 m間升降。實際測試布置如圖5，測得某品牌電磁灶的電場強度隨頻率變化如圖6所示。

圖5　電磁灶輻射電場實測圖

圖6　某品牌電磁灶的輻射發(fā)射

圖6中，橫坐標為頻率（Hz），縱坐標為測得的電磁爐電場發(fā)射值（dB（μV/m）），折線為GB4824條款6.3.2.3b表11規(guī)定的QP限值線。圖6很明顯地顯示，在某些頻率點，電磁灶的輻射電場值超過了國家標準規(guī)定的允許值。

14個品牌電磁灶輻射電場準峰值最大值情況如圖7所示。

圖7　不同品牌電磁灶輻射發(fā)射情況

圖7中縱坐標為每個樣品電場發(fā)射最大QP值與標準規(guī)定的限值之差，橫軸為不同制造商的樣品編號。其中10#和12#樣品符合國標要求，未超標；其余12個樣品均超標，超標率為86%，超標幅值范圍落在3-13.2 dB（μV/m）之間。

統(tǒng)計14個樣品電場發(fā)射QP最大值所屬的頻率分布情況如圖8所示。

圖8　輻射發(fā)射最大超標頻率點分布

圖8中縱軸為樣品QP最大值所屬的頻率點，橫軸為樣品編號，QP最大值所屬頻率點落在30.4 M-55.2 MHz之間。

4 結語

本研究以市場上銷售的電磁灶常見品牌為樣品，依據(jù)電磁灶須符合的強制性國家標準GB 4824進行了電源端騷擾電壓和輻射發(fā)射的抽樣檢測。從所抽品牌產(chǎn)品來看，騷擾電壓值的超標率為100%，輻射發(fā)射（電場）的超標率為86%；騷擾電壓超標的頻率點主要位于電磁灶本振工作頻率點及其倍頻點，這些電磁騷擾值可以在產(chǎn)品設計時通過有針對性的濾波及合理布線的方式降低；輻射電場超標的頻率點相對較低，隨著濾波有效性的增加，輻射電場值也會隨之降低，同時還可進一步采取屏蔽的措施來減小輻射值。

由于我國目前缺乏針對電磁灶電磁發(fā)射的強制性法規(guī)要求，制造商為了節(jié)約成本，對產(chǎn)品缺乏濾波、屏蔽等必要的措施限制電磁騷擾值，導致大量的電磁騷擾耦合到電源線和自由空間中，影響其他設備的工作和操作人員的身體健康，建議國家盡快出臺相應的強制性法規(guī)要求，規(guī)范電磁灶產(chǎn)品的電磁騷擾發(fā)射，將其電磁騷擾發(fā)射電平抑制在一定范圍內(nèi)，以提高電磁灶產(chǎn)品的質(zhì)量。

［1］GB 4824-2013工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）射頻設備電磁騷擾特性的測量方法和限值［S］.

［2］GB/T 6113.201-2008無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規(guī)范第2-1部分：無線電騷擾和抗擾度測量方法傳導騷擾測量［S］.

［3］GB/T 6113.203-2008無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規(guī)范第2-3部分：無線電騷擾和抗擾度測量方法輻射騷擾測量［S］.

［4］EN 55011-2009+A1：2010 Industrial，scientific and medical equipment-Radio-frequency disturbance characteristics-Limits and methods of measurement［S］.

［5］FCC47CFRPart18Industrial，scientificandmedical equipment［S］.

［6］GB 4706.1-2005家用和類似用途電器的安全第1部分：通用要求［S］.

［7］GB 4706.29-2008家用和類似用途電器的安全第2部分便攜式電磁灶的特殊要求［S］.

The Analysis and Status of the Radiation from Household Induction Hob

Wang Cheng1，Huang Hua2，Zhang Xian2*，Tuo Xiaoyu2，Huang Hao2，Liu Cheng2
（1.China Quality Certification Centre Shanghai Branch，Shanghai，201206；2.Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau）

Thedisturbancesvoltagesatmainsterminalandradiateddisturbancesof thehousehold induction hob samples which are commonly seen on the market were tested according to GB 4824 standard.The situation of their non-compliance with GB 4824，the frequency range and amplitude of over disturbance limit were analyzed.Suggestions are given to improve the quality of induction cooking hob.

Household Induction Hob；Disturbances Voltage at Mains Terminal；Radiated Disturbance

TM 937

E-mail：wangzheng@cqc.com.cn；*通訊作者E-mail：zhangxian@shciq.gov.cn

上海出入境檢驗檢疫局科研項目（HK027-2014）

2015-04-24