交流电动机电容器IEC 标准与美国、日本标准差异对比

郑诗瑶 黄天岐 徐佳东 朱俊磊 王星龙

（嘉兴威凯检测技术有限公司 嘉兴 314000）

引言

交流电动机电容器作为连接异步电动机的重要零部件而广泛应用，因而对其依据产品标准进行检测认证有重要意义。国内生产厂家在实际生产时，往往会希望满足多国认证要求。同时，满足多国标准要求，也对产品质量提出了更严格的要求。目前，针对这个产品的国内及部分国际产品标准如表1。

表1 部分国家/组织采用的交流电动机电容器现行标准

大部分国家直接等同采用了IEC 标准，而日美的产品标准“独树一帜”，与IEC 标准有一定的差异存在。作为我重要的出口国，美国和日本对该产品的安规要求值得研究以及汲取先进经验。本文主要基于IEC 60252-1:2010+A1:2013 与UL 810 第六版和JIS C 4908:2007 的差异进行对比。

1 IEC 与日标差异

日本采用的现行交流电动机电容器标准JIS C 4908:2007（以下简称：日标）是第二版，替代了JIS C 4908:1995。现行版本基于第一版，结合了IEC 60252-1:2001，Ed.1.0、IEC 61048:1991, Ed.1.0和IEC 61049:1991，Ed.1.0 修订而成。从引用IEC 标准可见，日标也综合了电容器应用为灯具附件的要求。针对交流电动机电容器部分内容，因日标参考的IEC 标准是2001 年发布的第一版，而目前IEC 标准已经是2.1 版本了，其中存在一些差异。

1.1 术语部分差异

在日标中，除了基本概念，补充了额定容量（rated capacity）和最大允许容量（maximum permissible capacity）这两个概念。额定容量表示额定频率和额定电压施加于额定电容值时产生的无功功率。最大允许容量表示电容器在连续允许时不影响实际使用的容量限值，包括：①电路谐波电压升高而容量增加；②不超过最大允许电压但暂时过电压导致容量增加；③因额定电容值正公差而容量增加。同样，日标也对最大允许电压、最大允许电流、额定容值的设计温度、密封结构等进行了明确规定。另外不同于IEC 的是，日标中对安全防护等级的分类主要是有内置保护装置或有保护机制。

1.2 运行条件差异

日标除了规定标准运行条件外，也在第五章中规定了过负载运行条件，见表2。

表2 电容器运行条件差异

1.3 型式分类

IEC 对标准范围内的电容器一般根据设计条件及产品结构来进行分类，主要依赖于产品上的铭牌标识进行试验条件的选择。而日标的型式分类更加明确，同时要以“MC”标志来标明该产品是电动机电容器。其中密封结构分类详见第5 条，见表3。

表3 依据芯子、密封和防护结构以及放电电阻进行型式分类（JISC 4908:2007 6.2 Table 2）

可以看出，IEC 具有更大的灵活性。作为国际组织，发布的标准具有更大的普适性和灵活性；而日标因是国家标准，为满足认证需要，对型式分类有更详细的规定。

1.4 额定值

IEC 和日标一样，需要在产品上体现额定值，以确定型式分类和试验条件。日标中的运行时间等级分类及运行温度与IEC 有较大不同，见表4。

表4 日标额定值（JISC 4908:2007 7 Table 3）

在日标的第12 章节对产品设计和标识做出了示范。如MCSH（1）450 V 12 μF 25D （-25～80）℃ P1 表示额定电压450 V，额定容值12 μF、有内置保护装置的自愈型电动机用电容器、密封结构（1）、预计通电运行时间25 000 h、最低至最高允许运行温度（-25～80）℃。

1.5 测试项目

IEC 和日标都对通用试验条件做出了规定。测试项目略有不同，且IEC 对测试项目进行了组别分类。

从表5 可见，两个标准针对电动机电容器的测试项目基本一致，除了IEC 标准对非金属材料有试验要求，而日标在第9 章中直接规定了结构及使用材料。

表5 IEC 与日标型式试验及例行检验项目表

日标要求外壳使用非金属材料时厚度应不小于0.8 mm（在特殊使用条件下可以双方约定）。在应用密封结构（2）时也可以用合成树脂薄膜或合成树脂模塑来代替外壳，此时要求厚度也不小于0.8 mm。使用的材料都应有良好的绝缘、耐压和耐腐蚀性能。

1）耐压试验

针对耐压试验，IEC 和日标的分类、测试电压略有差别。

2）电容值测量和损耗率试验

日标中容值测量和损耗率测量应在耐压试验后进行。而IEC 没有规定先后顺序，一般放在几个相关试验后进行。

3）绝缘电阻试验

日标有额外的绝缘电阻试验。使用高绝缘电阻测试仪施加500 VDC 电压在端子和外壳间1 min，记录数值。如果外壳是绝缘材料，可以在外壳表面包裹金属箔或者滴导电性液体，然后通过连接模拟电极和端子来进行试验。

表6 日标密封方式分类（JISC 4908:2007 9.1 Table 11）

4）密封试验

日标中针对密封结构（1）需要强制进行的。IEC 中如果不含有液体物质，可以不进行密封性试验。

日标针对不同的最高温度等级有不同的处理要求，以及具体规定了不同电容器体积大小的加热时间。

5）高温损耗率

日标额外有进行高温处理后的损耗率测量。用恒温箱或恒温油浴缸加热试样，直到试样达到最高允许运行温度（+5±2）℃并保持稳定。最高允许运行温度不超过70 ℃的电容器加热温度为（75±2）℃。然后进行损耗率测量。在几个涉及高温的试验中均在试验后要求测量该值并与初始损耗率进行对比。IEC 中虽然没有相关表述，但两个标准都需要考虑产品在宣称高温下的损耗情况，以及不同介质、引出端子结构所引起的损耗。

6）湿热试验

日标和IEC标准的湿热处理时间和步骤有明显不同。

表7 IEC 与日标耐压试验差异

表8 IEC 和日标湿热试验差异

7）耐久试验

日标和IEC 针对耐久性能的考核也有较大的不同，尤其是日标，耐久试验分为连续耐久试验和间断耐久试验两种，可根据双方协商来要求进行哪一种方式。其中连续耐久试验方式与IEC 有类似之处。

而日标中的间断耐久试验是间断性地对试样施加电压，并根据通电运行等级不同而规定了相应的测试循环。施加2 s 的电压，停止施加电压2 s，如此为一个循环，每分钟要进行15 次循环。完成5 000 次循环时测量电容值和损耗率作为初始值；整个试验完成后再分别测量并计算变化率。

在日标附录JA 中指出，IEC 标准中耐久试验不符合日本实际应用情况，也比较严酷，因此日本根据终端应用设备的情况重新设计了耐久试验。

8）自愈试验

针对自愈试验，IEC 标准和日本基本步骤相同，电压值和合格判定略有不同。

9）安全性试验/破坏试验

表9 IEC 和日标连续耐久试验差异

表10 IEC 和日标自愈试验差异

日标中的安全性试验和IEC 标准中的破坏试验有略微差异，源自两个标准对于防护要求的区别。其中IEC标准区分S0、S1、S2、S3 这几个等级，是以运行防护情况区分。日标分为无保护、有内置保护装置和保护机制这三种，是以结构来区分。内置保护装置指金属化电容器内有装置能够提高安全性，有非正常情况发生时能够切断电容器与电源的连接。而保护机制指金属化电容器中的芯子具备在非正常情况发生时能够切断电容器与电源连接的功能。日标中内置保护装置的电动机电容器的安全性试验方法根据IEC 61048 的B 类电容器破坏试验对IEC 60525-1 中S1、S2 适用的破坏试验方法进行了调整。有保护机制的电容器测试方法仅在日标体现。

10）机械性能试验

机械性能要求两个标准基本一致，除了因本身设计结构不同导致的差异以及日标某些试验会更加明确及严酷。其中引出端子强度均参考IEC 60068-2-21（其中JIS C 60068-2-21 等同于IEC 60068-2-21）；锡焊试验均参考IEC 60068-2-20（其中JIS C 60068-2-20 等同于IEC 60068-2-20）；振动试验均参考IEC 60068-2-6（其中JIS C 60068-2-6 等同于IEC 60068-2-6）。

2 IEC 与美标差异

对于交流电动机电容器，美国目前采用的标准是UL 810（以下简称：美标）第六版中的第一部分。与IEC 标准相比，UL 标准有较大的差异，评估角度和要求不同。同时因UL 对零部件管控较严，认证时如塑料材料、接线端子都需要提供已获UL 认证的产品参数信息，以及电容器成品应提供尺寸信息。根据UL810 标准的第一部分，电动机电容器一般根据性能和结构可以进行以下两种：结构审核类型和内部保护类型。其中结构审核类型不具备内部异常短路时的保护能力，而内部保护类型则有最大故障电流（AFC）保护能力。美标与IEC 标差异如下。

2.1 测试项目

因考察角度不同，及认证需要的不同，两个标准测试项目以及制造商例行检验项目不尽相同。

表11 IEC 和日标机械性能试验差异

表12 IEC 和美标测试项目表

2.2 零部件要求

美国对零部件有着非常严格的规定，在标准中对材料做出了明确规定，且基本要求使用已获UL 认证或已通过UL 相关标准测试的零部件，可以免去部分测试。IEC 标准中并没有明确指出产品零部件所要满足的基本要求，但作为CB 认证的依据，报告中应体现关键零部件清单。以塑料材料为例，UL 标准要求满足第6 节，如果应用于外壳，还需同时满足4.3 条款。标准要求塑料材料已通过UL94《设备零部件的塑料材料可燃性试验》、UL746B《聚合物-长期性能评价》、UL746C《聚合物-用于电气设备评估》等相关材料性能评估标准。因此，做UL 认证时选择并购买合适的UL 认证材料往往会耗费一定的精力。而CB 认证中是通过各类测试侧面反映产品关键零部件是否能够满足标准要求，且认可的技术标准是全球范围，因此应用更加广泛。在实际认证及生产时应充分考虑终端应用产品，选择符合标准的零部件。

2.3 机械性能要求

两个标准都对线状引出端子的拉力强度做出了要求，且都以垂直于出线表面的方向施加力。UL 标准要求的力值比IEC 标准严格，且要求六个试样全部通过。

2.4 故障电流耐受

故障电流试验是UL810 针对宣称最大故障电流（AFC）所设定的，即电容器在内部故障电流经过时或寿命达到时有保护能力。标准通过（5～10 000）A 进行分组测试。只有通过该项测试才能在产品上宣称AFC。针对这项性能，IEC 标准主要通过耐久性试验来验证经过长期寿命老化后电容器不会失效。美标的AFC 分级与IEC 标准中的防护等级有着本质区别，但两个标准可互相补充。

3 结语

本文对交流电动机电容器的IEC 标准、日本标准和美国标准进行了对比，可以发现日标是基于IEC 标准并结合国情制定而成的，而美标是本国特有的安全评估标准。三个标准之间存在很多差异，体现了国际标准和国家标准的适用性差异，但是两者都服务于产品的安全性能评估。在实际生产和终端应用中，制造商可以结合多个标准的测试要求，从不同维度评估产品的质量。