基于UL标准的电暖器常见问题与分析

马振辉

（霍华德伯格贸易（无锡）有限公司 无锡 214000）

引言

随着经济全球化的发展和我国参与全球化程度的不断加深，目前，我国已成为电暖器的生产和出口大国，尤其对美国市场，根据海关数据查询显示[1]，2021年中国出口电暖器数量为12 108.72万台，其中出口美国数量为3 405.92万台，出口美国的份额占据28.13 %。近5年来，中国出口美国的电取暖器数量，趋于稳步增长（详见表1），相比2017年，2021年的出口数量增加了45.87 %。

表1 2017～2021年，中国出口美国市场电暖器数量/万台

电暖器在给消费者带来温暖舒适的同时，因其功率高，电流负载大，温度高等，具有较高的安全风险，如电击，过热等等。

由于电暖器产品的技术壁垒相对较低，竞争比较激烈，国内企业的生产规模，技术水平，质量管控能力，员工的素质等方面，良莠不齐。在产品的设计，生产过程中，由于企业自身对标准的理解不足，或未有效的进行生产过程管控等因素，一些问题仍然时有发生，从而影响产品的正常使用和消费者的人身安全，引起客诉，甚至产品召回等风险。谢耀华[2]，金嘉麟[3]，钟文裕[4]等人研究了电暖器在GB 4706标准下常见的安规问题。而出口到美国的家用可移动式电暖器，采取的是UL标准，对此方面，相关的研究较少，本文将以UL安规标准和客诉的角度，对电暖器常见的质量问题进行表述并分析原因，希望对国内的出口企业有所帮助。

1 UL标准

在美国市场，针对不同的产品类型，家用电暖器使用的标准有UL 1278[5]和UL 2021[6]，本文将以最常用的UL 1278为例进行分析。

UL 1278：《移动式及挂墙式或挂天花板式室内电暖器》。

UL 2021：《固定式和位置专用的室内电暖器》。

2 常见问题及原因分析

UL 1278对电暖器的评估测试项目主要包括结构和元件、性能测试、标识标贴、生产过程的测试等几个方面，根据产品的不同，可能涉及到数十个评估测试项，要求比较多。根据测试检验和客诉反馈，常见的产品问题点主要有：标识标贴、对触及带电部件的防护、输入功率、电气强度等。

2.1 标识标贴

清晰明确的标识标贴，尤其是警告语，便于消费者对产品的理解和使用，在一定程度上可以减少安全风险。UL 1278中第67～69章节，对电暖器的铭牌和警告语标识，说明书内容等均有明确的规定。常见的标识标贴问题主要有如下情形：

1）缺少必要的警告语信息。例如，UL 1278标识部分67.14条款，对于常用的可移动式非辐射类电暖器，应完整标明：CAUTION - High temperature, keep electrical cords, drapery, and other furnishings at least 3 feet（0.9 m）from the front of the heater and away from the side and rear. WARNING - Risk of Hyperthermia.

2）标贴信息使用错误，常见的有电源线警告贴混用错误。UL 1278 69.2和69.3条款，对发光辐射式的电暖器和非发光辐射式电暖器的电源线警告贴，定义了不同的警告语内容。

3）警告语的字体大小不符合要求。适当大小的字体，是标识或警告语等信息能够有效传达给消费者的手段。UL 1278定义了产品机身标贴字体的最小要求，不小于1/8 inch（2.4 mm）。电源线贴纸和说明书中的警告语的字体大小也有所要求。

4）警告语的位置粘贴不当。例如，电源线的线贴，要求永久地粘贴在距离插头6 inches（152 mm）之内的电源线上。

对于上述问题点，主要是由于部分厂家由于对标准的理解不到位或者是未有效地进行生产管控，在贴纸设计或者生产粘贴过程中，未达到标准要求。

2.2 对触及带电部件的防护

为了确保消费者的安全，在正常使用时避免接触到电暖器的带电部件而受到电击风险，UL 1278标准，8.4条款的要求，对于开口尺寸小于1 inch（25.4 mm），使用专用的铰接试验指通过开孔，不能触及带电部件。

在电暖器开发过程中，常见的缺陷为试验指通过散热格栅触及导电发热元件（如发热丝或PTC发热元件），如图1所示。原因多为研发人员对标准了解不足，设计时，散热开口尺寸过大。一般地，出美国的产品都需要通过UL或者Intertek等机构的认证测试，在认证测试过程中，结构的设计问题，通常都能得以发现，并改进规避。但是在生产过程中，仍存在测试不通过的现象，主要表现为所采用的电热元件的防护材料（如网罩，格栅等），强度或者刚度不足，在试验指1 lb（4.4 N）的测试压力下变形，触及内部带电部件。

图1 UL试验指触及PTC发热元件

2.3 输入功率

根据UL 1278 条款38.1的要求，电暖器的实际输入功率应不超过额定功率的105 %。如果实际输入功率比额定功率过大，可能使得电暖器的供电系统电流过载，从而发生线路发热，甚至火灾等安全事故。如果实际输入功率比额定功率过小，则达不到预计取暖效果，常引起客诉。在实际的生产过程中，一般采取额定功率的（-10 %，+5 %）范围进行要求。

一般地，以电阻发热丝为发热元件的电暖器，由于发热丝的电阻值与长度是成正比的关系，在生产过程中，通过控制发热丝的长度，输入功率就能得到很好的管控。但是对于以PTC陶瓷为发热元件的电暖器，往往出现输入功率超差的现象。常见的不合格原因，主要有如下两种情况。

1）风机转速的影响。PTC电暖器使用的电机转速不稳定时或者风机的设计转速允许偏差较大时，出现风速过大或者过小，导致功率超差。

PTC陶瓷发热体，具有随温度变化，电阻值变化的特性（即PTC效应）。只有运行一段时间后，PTC发热体的输入功率与出风散热的效率一致时，输入功率才稳定在一定的数值。姜敏琰[7]等人的试验研究显示，PTC发热器的功率与风量呈正相关的关系，即风量越大，功率越大，反之越小。因此，为保证PTC电暖器的功率符合要求，需要加强电机的管控，确保电机转速和产生的风量的稳定性。

2）PTC材料的影响。不同的PTC材料，成分配方有所不同，对应的阻-温特性也不尽相同。在其他条件不变时，更换不同的PTC材料，将导致功率的变化。为保证供应的连续性，一般工厂都有多个PTC发热体供应商。因此，在切换PTC发热体时，工厂应关注PTC在产品上的适配性，以避免整机产品功率超差。

2.4 电气强度

电气强度试验，又称耐压测试。电器在正常使用过程中，绝缘结构既要承受电网的额定电压长期作用，又要经受电路中可能发生的各种过电压和短时冲击电压。通过耐压测试，模拟产品遭到高电压时，其绝缘强度是否能承受，而不至于绝缘击穿危及人身安全。同时，生产上，常采用电气强度测试检验装配不当等原因造成的机械性绝缘防护损伤。UL 1278条款48.1和61.1要求电暖器应能够承载1 min 1 000 V电压而不击穿。

1）部分生产企业的研发设计人员，可能对标准理解不足，对产品结构，尤其是外壳上可触及表面与内部带电部件之间未进行充分隔离，导致带电部件与可接触的表面电气间隙不足，造成电气击穿。

2）电暖器产品内部零部件较多，一般内部结构比较紧凑，在生产过程中，如果工艺不合理，比如：内部带电部件触碰到金属或注塑件毛刺、锐边；紧固螺丝打破内部导线的绝缘皮；内部导线接触到运动部件（如金属风叶）等情形，造成带电部件与壳体之间形成的电气间隙不足，从而导致击穿，甚至接触金属壳体，造成消费者触电风险。

针对上述不同的失效情形，在设计上，应增加绝缘间隙，保证绝缘的充分性。在生产过程中，通过修改模具，调整工艺消除或减少注塑锐边披锋，冲压件的锐边毛刺等。同时，合理布线，消除或降低导线绝缘破损的几率，必要时，增加导线护套进行防护。

2.5 内部元器件及其之间的连接

电暖器所使用的电气零部件较多，零部件的可靠性和彼此之间的连接的有效性对电暖器长期稳定运行有着重要影响。如果存在连接不畅，表现为电暖器不通电，无法工作，或者产品工作一段时间后，无法继续工作。这也是常见的客诉问题之一。

造成这一现象的原因，主要是零部件或者零部件之间的连接，存在开路或者接触不良等情形。对于开路，工厂流水线运行测试时，均能容易地发现。但对于接触不良，多数具有一定的隐蔽性，通过流水线的短时在线测试，难以发现，以常见的限温器和插件连接为例。

1）限温器

限温器是一种以双金属为感温元件以防止过热为目的的温度敏感限制器。正常工作时，处于常闭状态。在产品发生异常导致温度升高时，双金属片感温达到动作温度值，断开电路。如果限温器的接触电阻较大，自身发热严重，即使在没有外界异常高温时，产品运行一段时间，限温器也会断开，产品不工作。

造成限温器接触电阻大的原因：①限温器自身缺陷，如触点接触面积小，动静触点压力小，触点表面有氧化物。②加工或者存储不当，造成触点表面脏污。③二次加工过程中（如限温器与导线铆接），操作不当，导致金属片变形，从而影响触头的接触性，甚至导致零点漂移。因此，在限温器的来料、存储和加工过程中，应有针对性的检测和防护。

2）接插件的连接

插接件连接，即插簧（母端子）和插片（公端子）的连接，是电暖器中常用的一种连接方式。公端子和母端子接触不良时，接触电阻较大，在电暖器通电工作时，端子接触面上就会发热，随着热量的积聚，温度不断上升，接触面表面氧化烧蚀，使得电阻率更大，接触电阻相应也变得更大，导致发热更加严重，形成恶性循环。最终由于温度过高，导致插件端子熔断或者因热应力过大而裂开（如图2所示），从而产品不工作。这就是消费者常反馈的工作一段时间后，产品不工作的原因之一。

图2 接插件端子接触不良导致的断裂失效

接插件的性能的好坏关键在于其接触电阻，是否具有稳定的较低值。插簧和插片的接触电阻的大小，与二者的材料的电阻率，材料的硬度，簧片收口与插片的接触面积，接触压力等因素有关。对于接插件材质规格一定时，一般通过插拔力（插入力和拔出力）的大小来评定接插件连接的效果：插拔力越大，接触电阻越小，达到一定数值后，趋于平缓[8]。但是，过大的接触压力会造成插件不易插入进行装配，对生产操作造成了一定的难度。因此，接插件选型时，应选择合适的接触压力。

2.6 壳体塑料的阻燃性

电暖器具有发热量大，电流大等特点，产品异常过热或异常放电产生的火花会导致塑料壳体熔化，燃烧，引起火灾。阻燃性高的塑料不易被引燃，或具有自熄性，在着火时不容易蔓延到周围的部件，从而降低了火灾的风险性。根据UL 1278 7.10和7.11条款的要求，非金属壳体要求达到UL 94 V-0的阻燃等级。在检验过程中，阻燃等级不通过的现象时有发生。造成阻燃等级不通过的影响因素主要有如下几个方面。

1）阻燃剂的选型和配比。针对不同的壳体塑料，应根据阻燃剂与壳体塑料的热分解温度和加工注塑温度的匹配性，以及阻燃剂与塑料的相容性，选取相应的阻燃体系的阻燃剂。阻燃剂的用量对阻燃性能有着重要的影响，在保证阻燃等级的前提下，综合考虑阻燃剂对塑料的力学性能的影响等因素，选择适当的用量配方。

2）塑料壳体的厚度。塑料材质一定时，厚度是影响阻燃等级的因素，没有厚度的UL阻燃等级是没有意义的。因此，在产品设计时，需要考虑材料V-0阻燃等级要求的最小厚度。

3）适当的测试管控手段。部分工厂由于对标准理解不透彻或设备不足，没有使用符合UL 94的燃烧试验箱，因而对塑料壳体的阻燃性能管控不足。对于不具备测试条件的，建议送到专业的检测结构进行送样测试。

2.7 零部件与认证报告的相符性

电暖器的UL认证或ETL认证，在美国虽然不是强制要求的，但是市场对认证标识非常认可，基本等同于强制性，客人普遍对此有要求。由于零部件和产品的质量息息相关，为规范产品的符合性，以ETL报告为例，报告中列举了电暖器的核心零部件等信息。在检验过程中，存在部分关键零部件与认证报告不相符的现象。

导致不符的原因主要有以下几个类型：①申请认证备案时，列举数个相同功能的零部件，但是备案时不全，生产过程中混用了未备案的零部件。②生产途中，设计变更，更改了零部件的规格或型号，未及时申请零部件的备案变更。③零部件供应商进行了变更，未通知整机生产厂家去更新相应的认证报告。针对上述情况，生产厂家应加强认证和产品一致性的管理工作，在新品或者产品变更时，及时进行备案更新。将零部件与认证报告的核对纳入到日常的来料和生产制程的检验中。对于零部件供应商，应加强管理，通过采购合同等多种途径，明确规格要求，保证零部件的一致性。

3 总结和建议

综上所述，由于竞争激烈，工厂技术水平，质量管控能力参差不齐，部分企业生产的电暖器，一些问题仍然不时发生，对常见的一些问题，进行了分析解读，并提出来了具体的一些方案。为提高产品的安全性和可靠性，对于电暖器生产企业，提出如下建议：

1）提高企业人员的质量意识

质量意识是一个企业从领导决策层到一线员工对质量和质量工作的认识和理解程度，决定了企业人员的质量态度和行为取向。良好的质量意识，为生产出高质量的产品奠定了思想基础。对于管理层，特别是在价格战竞争激烈的大环境下，良好的质量意识，有助于做出正确的决策，避免采取使用劣质原材料，减少质量管理的投入等手段进行降本。对于基层管理者和一线员工，可通过加强培训和完善激励机制等多种手段，提高人员的质量意识和责任心，从而有助于规范其质量行为，尤其是在发生异常情况时，员工仍能保有正面的质量态度进行生产工作。

2）加强技术人员的对标准的理解

企业应加强和提升研发设计等技术人员的专业知识和技能，充分理解产品的标准和要求。通过风险评估，识别出潜在的风险，在产品的设计开发阶段，从结构设计，材料选用，零部件的选型上，符合相关标准和要求，杜绝或减少设计缺陷和原材料的缺陷，保证产品的安全性，可靠性。

3）加强企业质量管理体系的建立和运行

企业的质量管理体系文件，应依据相关标准，比如ISO 9001，并结合企业的实际情况进行编制建立，切不可机械照搬，缺乏实际操作性，造成落实困难。基于风险思维，对生产中涉及到的关键工序和重要控制点，如来料，制造过程的关键工序，制定和实施相应的控制文件。通过文件化的控制程序，指导各个过程的操作和规范相应的工艺方法，减小对个人经验的依赖。在生产运营过程中，通过培训，考核，激励等多种措施，确保质量管理体系的落实和长效运行，从而避免生产出不合格产品，以保障消费者的生命财产安全。