日用五金家电行业接地电阻实验的原理及检测方法

吴彤彤 刘桐麟 孙佳琪

（1.中国日用五金技术开发中心 2.华晨宝马汽车有限公司）

一、家用电器的接地电阻检测

在GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》中要求对所有一类产品必须进行接地测试，标准中对电器接地须达到的要求：一旦绝缘失效，那些有可能带电的产品的易被人接触到的金属部件，应能始终保持可靠的连接到产品内部的一个接地端子上或产品输入插口有接地触点。这项测试的目的就是为了保证产品在单一绝缘失效的情况下，使用者一旦接触到产品的导电部件，此时产品可以被可靠的连接到接地点上，防止人员触电危险。通过对产品阻抗的测量来判断产品是否满足标准要求，从而来判断产品是否安全，例如：GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》中要求一般电器的接地电阻值应不超过0.1Ω，那么则认为该产品的接地电阻是符合要求的。另外，开关或者保险丝的是不应该包含在阻抗内的。

接地只是针对金属外壳的产品而要求的，有加强绝缘的产品是利用塑料外壳来进行触电保护的，正常情况下，金属外壳是不带电的，但当家用电器的绝缘遭到了破坏，内部的带电部件与外壳的金属导通，那么就会产生电压，当电压超过了安全电压，如果人一旦触及外壳就容易产生触电事故。产品要求有接地在装置的原理就是，当金属外壳通过接地线与建筑物中的地线及大地导通将电流释放，这样电流就不会通过人体，从而达到了保护使用者人身安全的目的，因此“接地”是家用电器的安全保护措施。

二、家用电器进行接地电阻的测试要求：

大部分现行通用标准中对接地测试要求如下：

1.使用欧姆定律来计算被测产品的接地电阻值，电流流过被测产品，对被测产品施加一定时间直流或交流的低电压值，测量保护接地连接端子或接地触点和被接地零件之间的电压。通过此电压降与流经产品的电流值来计算出产品的接地电阻值。

2.阻抗不应超出安全标准要求的某个值，不同的安全标准要求值有所不同。例如：IEC 60950-1要求测试电压不超过12V，交流或直流电流，选择产品设定电流的1.5倍或25A中两者较大的值进行测试。测试持续时间为60s，最终连接在保护接地端子或接地触点和被接地的零件之间的阻抗不能超过0.1Ω，其中不包括电缆的阻抗。有一些标准，警如CAN/CSA-C22.2 No.60950-1或UL60950-1(含加拿大国家差异)规定，如果产品的额定电流不超过16A，则要求测试电流为40A，持续时间为2分钟。除加拿大标准外，大多数标准要求对产品施加一分钟及25A的电流。加拿大国家接线法规（Canadian National Wiring Code）的要求与这些要求是非常相似的，他们假设保险丝在两倍额定值的电流下动作时间不超过1分钟，UL标准则认为，由于多数电源电路使用20A线路开关保护，故障电流将会是40A并且不超过2分钟。

三、接地电阻准确测量方法：

目前，接地电阻测试仪已普及至各实验室，为接地电阻的测量创造了方便的条件，有关接地电阻仪的使用方法，有以下几点需要进行注意：

1.采用四端测量法是比较准确的一种方法，图1为测量接地电阻的原理图。

图1 测量原理图

由于接地电阻值比较小，引线电阻和测试电极接触电阻也会对小电阻的测量有很大的影响。因此测量时为了消除这些影响，达到精确测量，可采用四端测量法，即：“电压回路等电位、电流回路等电流。”

设定一个测试的电流A，其通常为电器设备额定电流的1.5倍，或者是与25A进行比较，取两者中较大的数值作为该测试电流，并且设备的空载电压不应超过12V，这样便满足了绝大多数电器产品标准中规定的测试条件下，进行限定电压测试。通过计算用电设备的接地端子与其相连接的金属部件的电压降，根据欧姆定律可以得到电阻阻值R。如图2中的电路图所示，4个电阻r1-r4分别是电压表的引线电阻以及回路上的接触电阻。其中由于电压表的输入阻抗较大，因此流过电流表的电流较小，可以判断出AC两点为等电位点，BD两点为等电位点，从图中可以总结出，电压差U并不受到r1和r2的干扰，即AB两点之间的电位差为电压表的读数数值。电路中电流表的数值I即为通过电阻R的电流，这是因为串联电路中AB两点不产生分流，r3r4同理。因此，r1-r4的引线和AB两点以外的引线对U/I比值的结果，是没有影响的。

图2 四线法消除引线和接触电阻的影响

2．应能提供较大的电流

在家用电器产品中，接地电阻测试原理就是使用较大电流的低电压源加到接地回路来进行核实接地路径的完整性。大多数国内外现行有效的产品及国家标准的要求都是给设备提供25A的电流，使其工作60s来测试产品的接地电阻值；这两个值设置的目的就是让产品在可以承受的最大电流及在此最大电流下可经受的最长时间来测试产品所产生的接地电阻，以此来考核产品的接地电阻值是否达到标准要求。其主要的防触电保护的原理是：当家用电器产品绝缘失效从而引起的易触及金属部件带电时，接地措施可使易触及的金属部件与电器上的接地端子与供电线路中的接地回路连接成一体，产生比较大的回路电流同时通过供电线路中的过流保护装置的动作从而切断电器供电电源，使人触及这类器具的金属部件时免受电击的危险。

因此，提供较大的电流是接地测试的必要条件之一，检测产品的接地性能不但要测试出准确的接地电阻值，同时要保证能够给产品提供较大的电流，这样才能准确的考核出被测样品的接地连续性。

事实上，即使不能提供足够大的电流，设备也可以显示出合格的接地电阻值，所以实验室有时候不能从测试值中发现设备的问题，因此通常实验室可以通过定期计量来核查设备的功能是否正常。

3.接地电阻仪期间核查

接地电阻测试是安规中最常规的一项测试，因此，对于家电检测实验室来说，接地电阻测试仪也是使用频率非常高的设备，为了能够确保仪器始终处于准确测量状态，最好在两次检定之间再增加一次期间核查。期间核查的方法有很多，本文中推荐如图3所示的四线制的测试方法，供读者参考：

图3 四线制测试法

四线制测试方法可选电阻值为10、20、50、75、100、200、300、500mΩ的电阻进行校验。电阻的温度系数＜250×10-6/℃。每个电阻值测量3次取平均值。如果测量结果的误差在±5%以内，则视为满足要求。

四、炊具日用五金行业需进行接地电阻测试的产品及标准要求：

以下列举笔者所熟悉的炊具日用五金行业涉及的产品包括：

1.家用燃气灶具：国家强制性标准GB 16410-2020《家用燃气灶具》中5.2.11条款中第四条对家用燃气灶具的接地电阻要求接地电阻值不应超过0.1Ω。

2.燃气采暖热水炉，所涉及的标准是 GB 25034-2020《燃气采暖热水炉》中6.11电气安全性条款中要求使用交流电源采暖炉的电气安全性应符合附录I的规定，附录I中I.12接地措施中对燃气采暖炉的接地措施进行了明确的要求，除了结构要求外，最终要求燃气采暖炉的接地电阻值不超过0.1Ω。

3.家用燃气快速热水器：国家强制性标准GB 6932-2015《家用燃气快速热水器》中附录C中C.14接地措施中对一类家用燃气快速热水器的接地措施进行了明确的要求，其接地电阻值不应超过0.1Ω。

4.除几种家用燃气用具外商用燃气用具也对产品的接地电阻值进行了明确的要求，例如：GB 35848-2018商用燃气燃烧器具、中餐燃气炒菜灶 CJ/T 28-2013、炊用燃气大锅灶CJ/T392-2012、燃气蒸箱CJ/T187-2013、商用燃气燃烧器具通用技术条件CJ/T451-2014等都对产品的接地电阻进行了明确的要求。

结语：

接地电阻测试是家电安规中最基本的检测实验，是对用户人身安全的最基本保障，因此，在强制性认证中要求，需进行强制性认证的家用电器出厂前必须要对产品进行接地电阻的出厂检验，在产品投入市场前要对同批次的产品进行确认检验，以保证电器产品的安全。