关于一款温升试验插头的研究

2023-07-04江朝军王成凯

日用电器 2023年5期

关键词：插孔插头插座

李平江朝军余嘉王成凯付杰

（公牛集团股份有限公司慈溪 315314）

前言

本试验插头是基于全国电器附件标准委员会（后简称标委会）及多家权威检测机构和电器附件公司共同制定的温升标准，在符合标准规定尺寸的基础上，进一步完善插头的外形和功能性，提高插头的使用率和实用性。

本插头可以实现内部短接和外接导线的方式分别进行测试，且尾部的设计可以使内部空间的散热性基本保持一致。同时，插头本身所产生的温度较小，在进行温升试验时，对测得的插座温升的影响就越小，这对于评估插座温升性能的准确性有着显著提高。

在插头插座标准未更新前，对温升试验插头的要求并不详尽，以至于各检测机构和公司的实验室所用的插头各不相同，最明显的就是插头外形以及插销的材质，市场上各种外形的插头数不胜数，且黄铜材料的成分也有所差异，这无疑会给精确测量插座温升带来一些影响，且各实验室间不同的试验插头也会造成相互之间的数据偏差。

随着插头插座标准更新，且标委会与行业内多家检测机构和企业实验室经过多次探讨和研究，共同制定了行业内的标准NB/T 10807-2021,该标准确定了插头的外形框架尺寸和插销的材质，该标准为温升试验插头的设计提供了最有效的助力。

1 背景调研

为明确不同温升试验插头对插座温升测量的影响，选取了4 种外形结构的试验插头进行验证（图1），从插头本体的温升和用插头测量同一插座的温升两个方面分别进行对比试验。

图1 不同外形的插头举例

1.1 插头本体的温升对比验证

为确保温升试验插头对插座产品温升测试的影响足够小，首先得插头本身的发热量要足够小，为了确定插头外形和插销材料对插头本体温度的影响，我们将4 种品牌的插头分别进行了温升测试。

试验方法如下：

以GB/T 2099.1 中对可拆插头要求的试验电流进行试验，以额定值为10 A 250 V ～的三极插头为例，对插头通以14 A 的电流。内部用2.5 mm²的单芯硬导线对插头进行短接，用GB/T 2099.1 规定的图44 的端子连接在插销上，将温升热电偶粘在端子表面，使用恒流源对插头施加14 A 的试验电流，分别试验出以上4 种插头本体的温升值，见表1。

表1 不同品牌的插头本体温升

从以上结果可以看出，插头本体的温升差异比较明显，同一插头两极间可以达到3.1 K，不同插头不同极性间，可以达到5.3 K，在对同一插座进行测试时，用不同品牌插头进行测试，可能会有5 K 左右的差异，这对于处于临界点的插座的温升数据影响较为明显，直接关系到最终的判定结果。

1.2 不同插头对插座的温升数据验证

分别以4 种不同外形的三极插头对同一插座的同一三极插孔进行温升测试，以确定不同插头对插座温升的影响，见表2。

表2 不同品牌插头对同一插孔的测试数据

分别将以上4 种插头的内部用2.5 mm²的单芯硬导线短接，再依次测试同一插座的同一插孔，对插座通以14 A 的试验电流，测得相应的温升值。

从以上插座的数据可以看出，同一插孔使用不同插头测得的数据差异与插头本体的温升数据差异比较类似，这一现象表明了插头本体温升的重要性。

1.3 国际上的标准温升插头

在国际上，德国标准VDE 0620、英国标准BS 1363-2 等在标准中明确表明了插头的相关要求，包括材质，结构，尺寸等，从这就能看出这些国家在电器附件标准领域具有一定的先进性，如图2、3 所示。

图2 德式温升插头

图3 英式温升插头

除了对插头外形的要求明确以外，对于插头的性能和使用方法也有明确的规定，譬如德式插头规定了内部连接的阻抗，英式插头在进行温升试验时，需要将插头校准到固定的温升值，确保插头本体的发热是恒定的，以此种方式可以将插头的影响降至最低。

2 国标标准温升试验插头的诞生

为规范测试插头，提高温升测量准确度，标准温升插头的制作迫在眉睫，标委会、各检测机构和公司实验室都意识到了这个问题，联合数家专业实验室，进行了讨论和研究，最终确立了行业标准NB/T 10807-2021，该标准规定了插头的外形结构尺寸和插销的尺寸和材质。

基于这些规范，我们设计了温升试验插头的粗略外形，并根据实际使用情形对内部结构进行了结构设计，并且在插头尾端增加了葛兰头，使这款标准温升插头更具实用性，可以实现内部短接和外部接线使用，同时可以满足插头的密封性，保持稳定的散热，如图4 所示。

图4 标准温升插头

2.1 标准插头的温升数据验证

以三极10 A 的插头为例，对插头本体进行数据验证，按GB/T 2099.1 中对插头的温升试验方法，按NB/T 10807 标准规定的单芯硬导线进行内部短接，用GB/T 2099.1 标准中图44 的端子测试插销的温升，试验电流为14 A，将电流分别通于火零线之间，测得插销上的温升值如表3。

表3 插头量规本体温升数据

以上数据均小于10 K，10 个插头同极之间温升极差最大为1.3 K，同一插头不同极之间温升极差最大为0.6 K；数据偏差较小，比较稳定；一般插座的温升限值为45 K，作为检测插座温升的辅助装置，该插头的温升小于10 K，对于插座温升的影响极小，能够更直观的体现插座本体的温升值，能够有效降低一个影响插座温升测试数据的直接因素。

2.2 标准温升插头的不确定度分析

以L 极测得的10 组数据来进行温升插头的不确定度评定。

2.2.1 标准不确定度A 类评定

2.2.2 标准不确定度B 类评定1）热电偶的不确定度分量u2

所用热电偶为K 型热电偶，校准证书上不确定度为0.5 K，k=2，u2=0.5/2=0.25 K；

2）温度记录仪的不确定度分量u3

所用的温度记录仪，其校准证书的不确定度为0.1 K，k=2，u3=0.1/2=0.05 K；

3）环境的不确定度分量u4

2.2.4 扩展不确定度

u=k×uc=0.8 K，置信水平为95 %。

2.3 标准温升插头与现行的温升插头对插座的温升数据验证

为验证标准温升插头对于插座的检测结果，我们分别选择5 个普通温升插头和5 个标准温升插头对同一插孔进行温升验证；

以10 A 三极插头为例，普通温升插头为现行标准（2008 版）的尺寸要求，插销厚度要求为最小尺寸（1.4 ～1.45）mm，而新标准（2021 版）要求的温升插头尺寸为（1.45 ～1.5）mm，厚度的不同，对检测插座的温升也有明显的影响。分别使用两种插头插入同一插孔施加14 A 的试验电流，温升测试布点在插套处，试验数据如表4、图5 。