1、广东省湛江市质量计量监督检测所；2、广东省茂名市质量计量监督检测所
摘要：电陶炉是一种近年来新推出的一种无辐射、无挑锅的直热式多功能电热厨房炊具，本文系统的介绍了该产品的用途、特性、结构、设计、检测、安全要求、检测规范等技术，从产品的使用性能到开发全过程进行了符合性的论述。
关键词：电陶炉；设计；电器；安全
一、产品设计及组成
1、产品设计
电陶炉产品是一种把炒菜、烘烤功能组合成一体的厨房电热炊具，具有传输热量迅速、热效率达到95%以上等优点，深受国内消费者青睐。因此，在产品结构设计方面，必须满足国家电器安全标准规范，才能通过严格的质量检测要求，最终赢得市场。
电陶炉产品的设计开发，首先要明确产品定位为家庭厨房炊具，并从制造者到消费者两方面考虑，既要考虑到消费者对产品使用功能、性能、操作，又要考虑到成本因素、安全性能、生产安装等要素，因此无论从内部结构还是外部结构都必须以产品整体着想。只有把消费者的需求与产品特性紧密联系起来考虑，把产品开发过程中的研究、分析、设想、决策等统一起来作整体考虑才能体现该产品的共同设计观念和经营构思，这是我们设计电陶炉产品的主要思想。
2、产品元器件
产品元器件：电陶炉产品由陶瓷电热盘、整机铁壳、风扇、电源控制件、开关电路件功能控制件、插头线、弹簧、底座、热熔断体、开关键、温控器等关键元器件组成。
二、基本原理
电陶炉产品在接上电源后，启动开关通电，陶瓷电热盘发热，通过热辐射及热传递的双重方式把热量直接传到被加热的食物容器，此时温度可从零上升到600℃的高温，温控器的双金属片随着温度的升高，其接触压力亦逐渐升高，经过温控器的弹簧片受热温度的变化，在弹簧力的作用下，电流触头断开，切断电源。当温度下降，温控器的弹簧力也随之下降，杠杆恢复到原始状态，电路接通，再次加热，如此反复，从而起到温度可控的作用。当温控器失效时，温度一直上升，直到产品内设置的热熔断体熔断，起到超温保护作用，此时停机，不会发生触电火灾等安全事故。
三、安全性能
电陶炉产品安全性主要是由起到安全保护作用关键件温控器和热熔断体组成，在家用电器的安全标准中，明确规定了电器产品都必须安装过热保护装置，以避免电器产品在电器控制电器失效或消费者误操作而引起的破环安全或削弱触电保护的安全事故。
四、主要结构安全设计要求
1、电陶炉防触电保护结构的设计
从概念上讲，防触电保护结构有直接防护和间接防护两种。直接防护就是防止人直接接触带电部件发生触电危险，因此采取对产品结构进行保护措施，使人不能触及到电器产品的带电零部件；而间接防护是指防止因产品结构不合理或在正常使用过程中产品绝缘性能因老化失效造成绝缘性能降低而影响产品安全，使人接触到金属外壳时带电造成人员伤害。在防触电保护的设计上，首要考虑对电器元件选用有基本保护措施。
（1）滴水孔、散热缝进行设计时不大于试指和灼热元件不能被试验针（棒）触不到，电陶炉不被试指和试验针插入。
（2）对特殊的元器件必须直流不超过42.4V的电压供电，电陶炉散热风扇采用12V。
2、接地装置的设计
家用产品有接地装置的产品都有接地要求，接地主要是指保护接地，其原理是当家用电器在使用过程中，当某些绝缘材料失效，其金属物易被接触到，使金属物带电与家用电器连成回路，产生较大的电流，当人触及到时会造成极大的危险，造成人员伤亡，因此降低线连接之间电阻，采取有效措施进行保护。
（1）电陶炉产品易触及部件和电器的保护接地端子之间的电阻设计要尽可能小，对接地端的螺钉采用电动批拧紧，使压降非常小，不会产生发热造成短路。
（2）电陶炉用户使用供电线路与用户使用连接的电阻设计也要尽可能小，对开关等接线端子要拧紧。
（3）在电器主线路器装有过流保护装置的动作时间要快速通断。
（4）测试使用接地电阻仪进行测试，其方法是家用电器易触及金属部件和电器的接地端之间要接触良好，连接牢固。家电带电源线进行测试时其接地电阻值必须小于0.2Ω，不带电源线进行测试时其接地电阻值必须小于0.1Ω。本设计的电陶炉样品经实测的接地电阻值为0.056Ω。符合国家强制性标准要求。
3、爬电距离、电气间隙、绝缘穿通距离的设计
爬电距离、电气间隙、绝缘穿通距离往往不被重视，但是其设计是否得当对安全性能起到非常重要的作用。如果距离过小，电器产品的带电部件和外壳很容易产生极间短路，使外壳带电危害人身安全。如果是带电部件之间距离过小，则容易产生极间短路或极间漏电，可能使电器产品泄漏电流增大，绝缘电阻降低，耐电气强度性能下降直接影响产品结构安全。
（1）爬电距离测试主要是指带电部件与基本绝缘的金属部件之间的距离，例如螺钉与凹槽路径爬过的距离。电陶炉的爬电距离是3.2mm，符合现国家标准
（2）电气间隙是指螺钉与凹槽之间直线距离≥2mm。
4、机械强度的设计
电陶炉在使用过程中，其外壳材料材质只要是适用金属外壳，在运输过程中和发生碰撞时其机械强度都符合安全。内部陶瓷发热盘通过凹位进行固定保护，采用弹簧拉紧的方式起到避震的作用，因此在运输过程中和发生碰撞时也不会损坏。
5、产品稳定性的设计
家用电器一般都是放在平整台面上使用，在使用过程中不易翻倒，如设计不合理时易造成产品翻倒。电陶炉设计为4个支撑脚，倾斜度小于15度，固定位较平衡不会翻倒，符合国家标准稳定性。
五、符合主要电气性能安全测试的设计
电陶炉产品的电气性能必须符合国家强制性标准：GB 4706.1-2005家用电器安全通用要求和GB 4706.1-14安全特殊要求。
1、电气强度试验
电气强度是指带电部件与外壳之间施加高于额定电压的进行破坏性试验。采用下图所示的测试方式，验证了电陶炉产品通过冷态1250V/min 60s不击穿、潮态1250V/60S不击穿和热态1000V/min60s不击穿，符合标准要求。
图1 工作下的电气强度测试原理图
2、泄漏电流测试
泄漏电流是指产品在施加额定电压后，带电部件与接地之间的介质和绝缘体形成的电流大小反映电流大小取决于材质的绝缘性能、环境，如测得的数据大于规定值时，会使人员在使用器具时易触电。
本产品经过相关的测试方式，验证了电陶炉产品在测试器漏电流数值为0.023mA。小于国际标准规定值＜0.75mA。
3、接地电阻测试
接地电阻是指产品易触及到的金属件与接地端子触点之接的连接电阻值，一般与带电源线测试和不带电源线测试二种测试，带电源线测试其接地电阻值小于0.2Ω，不带电源线试其接地电阻值小于0.1Ω。采用符合标准的测试方式，验证了电陶炉在测试其接地电阻值为0.056Ω，符合国家标准要求。
综上所述，在对电陶炉产品的结构设计时，首先要根据其产品结构、特性、材质要求、产品的运输、碰撞、操作、使用、零配件选型、是否符合国家家用电器安全通用技术要求和安全特殊要求来进行设计，并按国家标准要求对产品电气性能进行安全测试，判断是否达到国家标准的相关要求。最终向客户提供安全可靠、使用方便、节能高效的厨房用具。
参考文献
[1]许士英.家用电器技术 机械工业出版社 1994年.
[2]吴国平. 家用电器检测技术 北京中国标准出版社2000.12.
论文作者:李廷超1,郑重1,王广宁2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：产品论文; 测试论文; 性能论文; 电阻论文; 距离论文; 部件论文; 电气论文; 《基层建设》2017年第18期论文;