转载？浅谈GB 4706.1-2005标准中有关电容器条款要求

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浅谈GB 4706.1-2005标准中有关电容器条款要求

陈始记
（中国电器科学研究院有限公司   广州   510663）

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摘要：本文介绍GB 4706.1-2005 《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》标准第24.1.1条款的基本要求、无线电干扰和分压电容的一些基本知识，通过工作实践案例进一步阐述了标准的要求。
关键词：永久承受电源电压；无线电干扰；分压；电容器；GB/T 14472
* P# ~, L0 a& ~1 [; }1 S) P' k; DAbstract：This article introduces clause 24.1.1 of GB 4706.1-2005 Safety of household and similar use electrical appliances Part1 General Requirement and some basic knowledge of capacitors for radio interference suppression and for voltage dividing. And the author gives some exmples in his pratice.
Key words：permanently subjected to the supply voltage；radio interference suppression；voltage dividing；capacitor；GB/T 14472

前言
$ ]. K  r3 n6 e4 o1 YGB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1 部分:通用要求》实施多年，笔者在工作实践中发现不少制造商的设计工程师及检测人员对标准24.1.1有关电容器条款有误解，值得澄清一下。

　　1 标准条款的基本要求
+ C" V1 x2 ?3 F1 l" M　　GB 4706.1-2005标准第24.1.1 条款要求[1]：
　　可能永久地承受电源电压,并且用于无线电干扰抑制或分压的电容器的相关标准是GB/T 14472 (idt IEC 60384-14),如果要测试,则按附录F进行。
5 p$ {1 B. |. \8 l8 p　　注：例如,对于在器具中装有可能永久性地被施加电源电压的电容器而言：
　　—— 30.2.3 适用；
2 G$ A+ m0 e# I8 X　　—— 30.2.2 适用；除非电容器由通断开关从电源断开。如果电容器是接地的,则该开关必须能够双极断开。
　　值得指出这里有翻译上的错误，对照IEC标准原文目前GB国家标准注解部分存在歧义，导致误解。歧义一是指“器具适用30.2.3或30.2.2条款”，歧义二是指“电容器适用30.2.3或30.2.2条款”。
% c: E* I& M3 o* L& k　　摘录IEC 60335-1：2001+A1：2004+A2：2006第24.1.1条款中注解部分如下：
　　Capacitors likely to be permanently subjected to the supply voltage are capacitors incorporated in appliances
4 H8 U6 a9 N0 n" M　　-for which 30.2.3 is applicable ;
% [  }9 B7 R9 q1 R　　-for which 30.2.2 is applicable, unless the capacitor is disconnected from the supply mains by an on-off switch. This switch shall provide all-pole disconnection if the capacitor is connected to earth.
　　IEC标准原文重新翻译如下：
　　注：有可能永久承受电源电压的电容器是指装在以下的器具：
　　——  30.2.3 适用的器具；
　　—— 30.2.2 适用的器具，除非电容器由通断开关从电源断开。如果电容器是接地的,则该开关必须能够双极断开，（则此类电容器不被认为是永久承受电源电压）。
2 r9 x' U5 B  X: d- h# S/ M. l　　由此可看出GB国家标准翻译错误容易导致读者误认为“电容器：适用30.2.3等（两种情况）”
9 J& k! e$ i" v- @3 ~　　该条款中提及GB/T 14472《抑制电源电磁干扰用固定电容器》标准，该标准针对各类型的电容器制定了合适的质量评定程序、测试条件、方法以及规定不同类型电容器的一般性能要求。涉及到的试验项目主要有：外观检查、电容量、电阻值、耐电压、绝缘电阻、爬电距离与电气间隙、引出端强度、耐焊接热、标志耐溶剂、稳态湿热、脉冲电压、耐久性、阻热性、自燃性等[2,3]。
5 S0 |0 t3 ~& F8 y5 ]　　为什么“承受电源电压，无线电干扰或分压”的这些电容器有如此高的要求呢？而一般的电容器就没有这样的要求呢？笔者认为由于此类电容器永久承受着电源电压，这电压不仅仅是正常电网的电压，还必须考虑到异常的瞬间电压和浪涌电流（如雷击），一旦电容器自身的安全和性能无法满足要求，就有可能导致电容器冒烟或起火，极端情况下可能导致电气火灾。

　　2 条款涉及的内容理解要点
& d. u4 \) r: P  n" _  f　　适用于GB 4706.1第24.1.1条款的器具，电容需要同时满足两个基本条件：
　　—— 永久承受电源电压；
　　—— 用于无线电干扰抑制或分压作用。
　　下面分别对“永久承受电源电压”、“无线电干扰抑制”、“分压”谈谈个人的理解。
# b* m! A2 H4 q1 T) {: t+ c　　2.1永久承受电源电压
　　所谓“永久承受电源电压的电容器”，即是不管电容器是否由通断开关从电源断开，只要是属于GB 4706.1-2005第30.2.3条款规定的器具（即无人看管的器具），则认为是永久地承受电源电压的电容器；或器具属于GB 4706.1-2005第30.2.2条款规定的器具（即有人看管的器具），同样认为是永久地承受电源电压的电容器，除非电容器由通断开关从电源断开（如果电容器是接地的,则该开关还必须能够双极断开）。下面举两个例子让大家更好的理解。
; I) |6 i* f1 u2 ^　　例１：一个遥控器控制的电暖器产品，虽然带有机械“硬”开关，但通电后闭合机械开关时，器具处于待机的状态，并且有预约定时的功能，因此该产品认为是标准第30.2.3条适用的“无人看管的器具”，那么在器具主控板的电源线L、N之间使用的电容器则认为是“永久承受电源电压的电容器”。
　　例２：一个手持式的电吹风产品，机械开关控制档位（有断开位置），该产品属于标准第30.2.2条适用的“有人看管的器具”。“硬”开关前面电源线L和N之间并联的滤波电容被认为是“永久承受电源电压”，而“硬”开关后面电源L、N两端并联的滤波电容，不被认为“永久承受电源电压”。
　　2.2无线电干扰抑制
　　无线电干扰是指无线电通信过程中发生的，导致有用信号接收质量下降、损害或者阻碍的状态及事实。无线电干扰信号主要是通过直接耦合或者间接耦合方式进入接收设备10信道或者系统的电磁能量，它可以对无线电通信所需接收信号的接收产生影响，导致性能下降，质量恶化，信息误差或者丢失，甚至阻断了通信的进行。
) L& L4 E4 D- u! }7 z, u# Q8 H　　在电器产品工作的环境中，存在大量的无线电干扰信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在电器产品中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱电器产品的正常运行，轻者造成电器产品死机或误动作，重者造成产品损坏、火灾或人身伤亡。因此无线电干扰是电器产品在正常使用过程中必须要考虑的问题。在众多干扰中，电磁干扰最为普遍，且对电器产品影响最大，下面简单介绍电磁干扰和抑制电磁干扰的一些常用措施。
/ \3 {; W. a! f. i- f; |　　电磁干扰是指在工作过程中受环境因素的影响，出现的一些与有用信号无关的，并且对电器性能或信号传输有害的电气变化现象。这些有害的电气变化现象使得信号的数据发生瞬态变化，增大误差，出现假象，甚至使整个电器产品出现异常信号而引起故障[4]。
; a% D' d' G9 Z6 P* I" E* m　　在复杂的电磁环境中，要想对所有的干扰源都做到使其不向外产生干扰，几乎是不可能的，也不现实。那么电子及电气产品怎样才能够在承受外来电磁干扰时保持正常工作，且相互之间不产生不良影响？怎样才能使其不向外产生干扰或将其干扰影响限制在允许的范围之内？因此，在产品开发和应用中，除了对一些重要的干扰源，主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在产品内设法抑制外来干扰的影响，让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制，以保证产品可靠地工作。抑制干扰的措施很多，例如：采取屏蔽技术、良好的接地、采取滤波技术（如增加滤波电容、滤波器、电感等）等。比较以上几种措施，滤波器存在成本问题，电感体积较大且大小不容易确定，因此电器产品在抑制干扰方面，经常采用的措施是选择滤波电容。
1 C9 Z- L  Z& }; [/ }) Y　　此类电容器要满足GB/T 14472抑制电源电磁干扰用固定电容器标准的相关要求。如果不满足GB/T 14472标准的相关要求，外部线路受到雷击而引起的脉冲电压或开关邻近设备引起的脉冲电压，电容器内部绝缘、外部绝缘、耐久性将受到极大的考验，极有可能出现永久性击穿或飞弧，使滤波功能丧失或性能下降，严重者会导致设备出现故障，引起危险。而采用通过耐久性测试、耐压测试、绝缘电阻等测试项目的电容滤波，电容自身就足够满足电气和机械性能方面要求，能避免在极端恶劣的环境下出现击穿短路的现象。这种俗称安规电容的电容器体积小、寿命长、高频损耗小、绝缘电阻高、抗湿性强、有良好自愈性、能承载较大电流、耐过电压性能优良，即使失效也不会导致电击，也不会危害到设备及人身安全[5]。
2 E; Z) ^$ c% U: d　　图1是某厂家的电暖器产品的电气原理图，图中C1电容跨接在电源线的L和N之间，该电容在电路中起滤波作用，按标准条款要求该电容需要满足GB/T14472标准相关条款的要求。
　　而根据可控硅元件基本知识图中C2电容器起触发作用，不是“永久承受电源电压，起无线电干扰或分压作用”的电容器，自然就无需满足GB/T 14472标准。
' O  X, p5 [0 T, r9 Y, J4 L# a  n( E* e　　2.3 分压
　　在电器产品的电路设计中，为了减小体积、降低成本，往往采用电容降压的方法代替笨重的电源变压器。采用电阻分压电路会对交流信号产生较大的损耗，而电容器在分压衰减信号幅度的同时对交流信号的能量损耗小。因此在电路中经常采用电容分压电路，通过改变电容的容量来得到所需要的交流输出电压。所谓电容降压就是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流，实际上起到一个限制电流和动态分配电容器与负载两端电压的角色。
　　由于分压电容长期经受电源电压，且受到电网波动、雷击等产生的瞬间电压和浪涌电流影响，其绝缘性能、耐久性以及耐压性也受到极大的冲击，一旦电容失效或永久性击穿，将会造成其后面电路的损坏、烧毁元件、引起故障。因此GB 4706.1标准第24.1.1条也规定此电容需要满足GB/T 14472标准相关条款的要求。图2的C1电容，在电路中主要起降压作用，并联R1放电电阻一起使用，目的是防止在快速插拔电源插头或插头接触不良时C2电容上的残余电压和电网电压叠加对后续器件形成高压冲击，同时防止拔出电源插头后接触到人体对使用人员造成伤害。按标准要求该电容同样需要满足GB/T 14472标准相关条款的要求。

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　3 工作实践的案例
5 {, P" Q% V: C# w: Q9 t' }: i　　3.1 案例1
7 i0 {" k( y. |: I- ~5 I　　某企业某型号电子压力锅，在进行结构检查时发现，该产品的主控板上装有一棕色的涤纶电容（见图3和图4）。
　　通过功能检查以及查阅说明书，该电子压力锅有待机、预约等功能，属于GB 4706.1-2005第30.2.3条“无人看管的器具”，分析该产品的实物线路和电路原理图（见图5），发现棕色的涤纶电容是跨接在电源的火线与零线之间的，因此确定此电容是“永久承受电源电压并且起滤波作用”的电容器，按标准24.1.1条款此电容应符合GB/T 14472标准或按附录F进行测试。
　　制造商后来将棕色的涤纶电容更换成黄色的X2电容，并提供符合GB/T 14472的认证证书（见图6）
* C" A  ?9 ^0 c5 @/ k* f  j! H( O　　而根据实践经验这种低成本的涤纶电容很难通过GB/T 14472标准中4.13条款脉冲测试，通常要求进行24次冲击，第1次冲击就会将其击穿（如图7）。
　　3.2 案例2
　　某企业某型电热开水瓶（见图8），有待机和预约功能，属于无人看管的器具。检查结构发现其电路板上装有一棕色的涤纶电容，分析实物电路（见图9和图10）和电气原理图（见图11），确认C1电容在电路中是起分压作用的。 此电容同时满足“永久承受电源电压并且起分压作用”两个条件，按标准要求需满足GB/T 14472标准相关条款的要求。
　　该涤纶电容不符合GB/T14472标准，厂家很难采购电容量相同而又符合GB/T 14472的电容来置换，故只能放弃阻容元件降压的设计，改用变压器。

　　4 总结
　　GB 4706.1标准第24.1.1条款，对于检验人员来说，容易漏检或错判，对于制造商而言也容易疏忽。问题的焦点在于如何识别和判定“永久承受电源电压，无线电干扰和分压的电容器”，也需要企业、检验人员不断学习，结合实例作出判断。

参考文献
+ \- Y2 }" |& b# w( h$ a[1] GB4706.1-2005，家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求 [S].
' k" ^& K1 g7 u! z[2] GB/T 2693，电子设备用固定电容器 第1部分：总规范 [S].
; c. F9 ~! E% K, y* S[3] GB T 14472 ，抑制电源电磁干扰用固定电容器 [S].
[4] 钱振宇，史建华.电气、电子产品的电磁兼容技术及设计实例 [M].北京：电子工业出版社，2008.
[5] 王庆斌，《电磁干扰与电磁兼容技术》[M].北京：机械工业出版社， 1999.

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4 @' {! o2 Y" X4 I5 c+ ~/ ~陈始记
5 [5 |" L$ D) N. F; i/ i+ T8 ~9 L（中国电器科学研究院有限公司   广州   510663）
: t7 ~# g" N" E8 X- Z) q

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学习。。。

voicetoyou

学习学习！

yza223

哇，不知道灯具里面对电容有没有这么细致的要求！

浪漫罗丹

给力，有深度