关于《小功率电动机的安全要求》的修订探讨

柳也东

（威凯检测技术有限公司 广州 510663）

引言

GB/T 12350是目前电动机产品强制性认证依据标准，主要面向家用及类似用途电器中应用的电动机如单相串励电动机、永磁同步电动机、风扇用电容运转异步电动机，以及部分工业电动机产品。随着科学技术的快速发展和人民生活水平的不断进步，各类电动机在产业自动化和人们的生活中正起着越来越大的作用。作为一个动力驱动源，小功率电动机的应用面十分广泛，它在世界各国的经济发展中所占据的地位也越来越重要。小功率电动机的定义为折算至1 500 r/min时最大连续额定功率不超过1.1 kW的电动机，根据强制性实施规则，本标准的适用范围包括额定电压36 V以上（不含36 V），直流1 500 V、交流1 000 V以下的驱动用小功率电动机，除上述功率范围内的各类交流异步、交流同步电动机外还包括最大连续定额不超过1.1 kW的交流换向器电动机、直流电动机[1]。目前执行的GB/T 12350版本于2009年发布，距今已有十年之久，期间科学技术和工业生产迅猛发展，带来的电动机技术发展也是突飞猛进，原标准的部分技术内容已跟不上产品的发展，因此需要对该标准中的部分条款进行修订。

1 标准修订探讨

十年间，随着电动机相关技术的迅猛发展和测试经验的不断积累，我们发现在现行版本标准中的某些条款对于今天的电动机技术而言存在着不合理之处，从保障安全、降低成本、提升合理性的思路出发，具体可以对内部布线、电气强度试验、泄漏电流试验和运行电容器的试验等条款进行修订探讨。

1.1 内部布线

由于铜和铝两种金属的电化学性质不同，当它们直接接触时一旦遇到水、二氧化碳和其他杂质形成的电解液时，就会形成化学电池。形成化学电池则会在接头处产生电流，使该部位的温度升高，加速接头的腐蚀，增加了接触电阻，若接头处在电流经过时发热会更加严重甚至形成恶性循环，情况严重时可能会导致电动机烧毁。由于电动机的引出线材料一般是铜，所以对于铝线绕组的电动机在接头处需进行密封以防进水形成化学电池，造成严重后果。

考虑到铜和铝两种金属的电化学性质，第10章内部接线建议新增：“对于铝线绕组电动机，应在接头处进行密封。”

1.2 电气强度试验电压

第20章电气强度试验，现行标准的试验电压如表1所示。

在实际测试中发现，额定电压在48～100 V范围内的电动机的结构用途和0～48 V的电动机更相似（如48 V和60 V的电动车用无刷直流电动机），额定工作电压并没有太大差距，而在耐压测试项目上的电压差距过大，这种不合理导致了几乎所有的额定电压在0～48 V的电动机都能通过500 V耐压测试，而部分电动机无法通过1 500 V的测试。而额定电压在100～250 V的电动机中，额定电压范围在100～220 V之间的电动机种类很少，主要集中在220～240 V的范围内，以1 500 V的电压进行测试，所以不用对此范围内的电动机的测试电压进行修改。

建议修改的试验电压如表2所示。

修改前后的电压对比如图1所示。由图1可以明显看出，在额定电压为100 V以下的电动机中，修改前的试验电压在额定电压48 V以上时，耐压试验电压从500 V陡增至1 500 V，而修改后这一段的试验电压的增加更平缓。

1.3 泄漏电流的限值

第21章工作温度下的泄漏电流和第22章湿热试验中规定“电动机的泄漏电流不得超过0.25 mA[2]”。测试数据表明，对于单相电动机，无论是工业用电动机还是家用和类似用途电动机，其泄漏电流通常都不会超过0.25 mA的限值。对于工业用的三相异步电动机，在正常运转时泄漏电流通常在0.03～0.15 mA的范围内。而在断开一相运行时，在输出功率不变的情况下，断相电流为：

式中：

ID— 断相运行时电动机的线电流；

表1 电气强度试验电压

表2 建议修改的试验电压

图1 试验电压对比

Id—断相运行时电动机的相电流；

IN—电动机的线电流；

cosφN—电动机的功率因数；

cosφd——断相运行时电动机的功率因数；

ηN—电动机的效率；

ηd—断相运行时电动机的效率。

根据经验，若取：

代入计算可得：

即在断相运行时三相异步电动机的电流为正常运行时的2.2倍，故三相异步电动机在断相运行时的泄漏电流同样远大于正常运行时的泄漏电流。根据测试经验，三相异步电动机在断相运行时的泄漏电流通常会增大2～3倍，导致部分电动机在断相运行时的泄漏电流达到了0.3 mA～0.4 mA，超过了现行版本标准的限值。

对于工业用的电动机而言，其使用场合不同于家用电动机，很少会和人体直接接触，且工业电动机在使用中往往有严格的操作规范，针对工业电动机采用0.25 mA的泄漏电流限制对于保障人体安全的意义并不大，反而增加了企业的制作成本。通过对国内外标准中关于泄漏电流限值要求的对比，我们发现0.25 mA是各标准限值中最小的值，并且0.25 mA限值只是针对Ⅱ类器具，其次是0.5 mA的限值。

考虑到工业电压和家用电压的不同，工业用电的电压为380 V而家用电压为220 V；两种电动机的应用场景也不同，家用和类似用途的电动机更容易与人体表面接触，所以将工业用电动机的泄漏电流标准设置高于家用和类似用途电动机是更为合理的。而最大允许的泄漏电流的制定则是考虑到人体的感知电流阈值。人体能感知到的电流与个体的生理特征、人体与电极的接触面积等多种因素有关。若对应于50 %的感知电流，成年男性约为1.1 mA，而成年女性约为0.7 mA，故感知电流阈值通常定为0.5 mA。对于建议修订的泄漏电流限值，工业用途的电动机的泄漏电流依然在人体的感知阈值以下，属于可接受的安全范围。而由于家用和类似用途的电动机会更频繁的触及人体表面，所以对其泄漏电流的标准要求也更严格。

因此，建议将该条款修改为“对于家用和类似用途电动机不应大于0.25 mA，对于工业用途电动机不应大于0.5 mA。”

1.4 运行电容器端电压的测量

在测试中通过试验发现，电容运转的电动机在空载运行、50 %额定负载运行和额定负载运行时，电容器两端的电压是逐渐下降的。测试数据如表3所示。

试验数据表明，在负载率从0上升至100 %的过程中，电动机的输出功率增大，主绕组的电流增大，而电容器（副绕组）上的电流减小，所以电容器两端的电压减小。试验表明，电容器两端的电压在此过程中通常会下降10～20 %。由于电容运行器两端电压与负载率的这种特性，在测试中需选取最不利的情况进行试验，故在空载条件下试验更为合理。

对于第24章元件，测量与电动机绕组串联的运行电容器的两端电压时，建议将试验条件由额定负载改为空载。

表3 运行电容器两端电压

2 结论

本文结合理论与实际的检测经验，详细论述了原标准中有关内部布线、电气强度、泄漏电流和电容器端电压等方面内容修改的必要性并且提出了相应的修改建议，目的是使本标准更加完善，适应现在的实际使用需求，希望引起讨论并在适当的时候加以正式修订。