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电动足浴器常见安全隐患分析

2019-05-07朱浩唯汤培勇

日用电器 2019年4期
关键词:焊点电路板温度传感器

朱浩唯 李 嘉 汤培勇

(上海市质量监督检验技术研究院 上海 200233)

引言

电动足浴器是一种较为新颖的家用电器产品,产品不仅可以通过调节水温来提供舒适的足部热浴,且可以提供按摩等功能从而刺激脚部穴位,促进血液循环,改善新陈代谢,提高睡眠质量,消除疲劳,增进健康,提高抗病能力。因此电动足浴器是一种适宜家庭足浴健身,馈赠亲友、孝敬长辈之佳品。在各个销售家电产品的商场、超市、网上商城都能看到它的影子。

现如今,随着人们生活水平的提升,电动足浴器开始进入了越来越多的家庭。而且除了最基本的冲浪和调节水温的功能,电动足浴器已经衍生出了其他很多辅助功能,比如按摩、红外、臭氧等。当然随着产品普及度的提高以及其功能增加导致的内部结构的复杂化,电动足浴器的安全隐患也开始被广大消费者所关注。由于电动足浴器同时集合了电系统和水循环,且长时间和人的皮肤直接接触,其一旦漏电或有其他的安全故常,会对用户的人生安全产生严重的危害,因此其对于电气安全的要求也十分严格。本文主要根据电动足浴器的相关标准——GB 4706.1-2005和GB 4706.10-2008,分析电动足浴器中一些常见的安全隐患和需要注意的地方。

1 电动足浴的结构

图1 电动足浴器

自从第一台电动足浴器诞生以来,其功能已经越来越丰富,从最初单一的恒温水浴,发展到想在的集恒温水浴、按摩、红外等功能于一体的养生型电器,其内部结构也是越来越复杂。

一般来讲,电动足浴器的内部结构主要包括电路板、水泵、PTC加热片、金属导热体、按摩滚轮、红外LED灯等核心零部件。其中水泵、PTC加热片、金属导热体是电动足浴器的基本部件,主要通过水泵的冲浪,以及PTC加热片和金属导热体的加热来实现恒温水浴的功能。按摩滚轮则用来提供足底按摩的功能。电路板是电动足浴器的大脑,其一方面接受各种信号包括水温信号以及用户的按键型号,另一方面根据接受到的信号,调节各部件的输出以实现水温的调节以及不同功能之间的切换。

2 相关安全标准

对于家用电器,我国已经发布并实施有通用的安全标准:GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》。而对于具体的产品,其不仅应执行通用的安全标准GB 4706.1-2005,还需满足相关产品的特殊标准,对于电动足浴器,其对应的特殊标准为GB 4706.10-2008《家用和类似用途电器的安全 按摩器具的特殊要求》。

GB 4706.1-2005以及GB 4706.10-2008均为强制性的国家安全标准。其主要涉及产品在机械、电气、结构、过热、火灾等方面的安全要求。也是本文分析电动足浴器安全问题的根本依据。

3 常见安全隐患的分析

针对电动足浴器,根据日常检测中发现的问题同时结合电动足浴器的典型结构,分析常见的几个安全隐患以及注意事项,包括:水温超标、温度传感器与强电部分隔离不充分、电路板和水循环布局不合理、焊点脱落问题、电气间隙和爬电距离不够。下面就这些问题进行分析。

1)水温超标

由GB 4706.10-2008第11.8所述,在发热试验中电动足浴器中的水温不能超过50 ℃。这是因为人体脚部的皮肤对温度比较敏感,过高的水温会烫伤人的皮肤。也就是说厂家在设计电动足浴器的温度时,需把电动足浴器中的水温控制在50 ℃以下,考虑到一般的温度传感器会有一定的误差和感应延时,同时电动足浴器中存在水温不均匀的情况,建议把电动足浴器的最高可调节水温设置在48 ℃以下。

2)温度传感器与强电部分隔离不充分

对于现在的电动足浴器,调节水温是其最基本的一个功能,因此温度传感器可以说是电动足浴器中一个必不可少的元件,而且温度传感器往往跟循环水直接接触,如果有漏电发生,将直接危害用户的人生安全。针对这种情况,建议温度传感器接线端子处应采用安全特低电压。根据标准GB 4706.1-2005第8章的规定,带电部分和安全特低电压和高压电部分之间必须进行充分的隔离即满足加强绝缘的隔离条件(包括耐压、电气间隙、爬电距离、保护阻抗等)。而目前的一些产品,并没有注意这个问题。图3左侧给出了一款足浴器产品的电路板,其中温度传感器所在的低压区与高压的输入部分紧密的布局在电路板上,并没有满足加强绝缘的隔离条件,因此并不满足标准规定的安全特低电压,仍然存在着漏电的风险。比较安全的布局方式如图3右侧所示,电路板下方为高压电输入部分即强电区,上侧为安全特低电压区域,两者之间有着明显的分界区,满足加强绝缘的隔离条件。

同样的,因为温度传感器处于安全特低电压一侧,其引线与其他强电线之间不能随意地捆扎在一起(如图4左侧所示),而应该分开捆扎以满足之前所述的加强绝缘的隔离条件,正确的布线方式可参考图4右侧所示。

图2 温度传感器

3)电路板和水循环布局不合理

由于电动足浴器中即有电系统,又存在着水循环,如何避免这两者互相影响是结构设计中的重中之重。除了2)中所述水温传感器使用安全特低电压之外,还应该保证水循环的漏水不能直接影响系统的电气安全。根据GB 4706.1第22.6条,器具的结构应使其电气绝缘不受从容器、软管、接头和器具的类似部分可能泄露出的液体的影响。如果软管破裂,或密封泄露,器具的电气绝缘不应受影响。针对这个问题,可以在设计足浴器的结构时将电气部分布置于水循环的侧上方,这样即使接头漏水或者水管破裂,由于水会往下滴落,不会影响到器具的电气安全。此外在电动足浴器的底部盖板还应开有泄水孔防止水的积聚,注意泄水孔不应过大以防用户手指通过泄水孔触及到内部的带电部件。

4)焊点脱落问题

根据标准GB 4706.1第22.31条和第26.11条,单一的焊接并不被认为是可靠的固定方式,必须采用其他嵌位方式以防止导线从焊点上脱开时带电部件与可触及金属部件之间的爬电距离和电气间隙小于标准规定的限定值。如图5左侧所示,此电路结构中仅仅采用焊接来对导线进行焊接,在焊点脱落时毫无固定措施的导线会给器具带来极大的安全隐患,其与带电部件之间的电气间隙与爬电距离很可能会小于标准对附加绝缘的规定值,根据之前的分析,此结构不满足标准要求。整改时如图5右侧所示可采用勾焊(即导线穿过焊点旁的一个小孔,再将其焊于焊点处)的方式来对导线进行额外的限位。这样即使焊点脱落,由于导线被固定于小孔内,无法靠近可触及金属部件,也就有效防止了触电情况的产生。

5)电气间隙和爬电距离不够

图3 电路板布局

图4 信号线和强电线的隔离

图5 导线的焊点

电动足浴器中另一个比较普遍的问题是温控器表面与可触及金属之间的绝缘不满足标准对附加绝缘的规定。由于温控器需要精准地检测水温,其通常位于PTC加热片的附近且一般直接固定在金属导热体上,因此温控器表面与可触及金属之间需要满足标准对附加绝缘的规定。根据标准GB 4706.1-2005第29章的规定,当使用绝缘纸对温控器及金属导热体之间进行绝缘时,其层数必须大于等于2层。且温控器底部边缘到绝缘纸边缘的距离应大于附加绝缘的爬电距离(即2.5 mm)。图6左侧中温控器和金属导热体之间只有1层绝缘纸,温控器底部边缘到绝缘纸边缘的距离小于2.5 mm,故存在着比较大的安全隐患。针对这一问题,可以使用厚度大于1 mm,深度大于2.5 mm的温控器硅胶护套来解决。

图6 温控器绝缘

4 结语

电动足浴器作为一种休闲、养生的家用电器产品,普及率越来越高,使用越来越频繁。本文从安规的角度出发,根据电动足浴器的相关标准,同时结合电动足浴器的典型结构,对现在市场上电动足浴器常见的安全隐患进行了分析,意在提高生产企业对产品安全问题的重视程度,最终促进产品的安全性。

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