破解微波炉门连锁监控失效测试阻抗技术难点

叶春南

（深圳天祥质量技术服务有限公司广州分公司，广东 广州 510663）

0 引言

微波炉在使用中，其门开或关都与内部有一个联动的互锁机构以保证安全。但有时可能失效，安全测试就必须要考虑其万一失效的的保护措施是否有效。因此，IEC 60335-2-25第22.106专门提到一个测试阻抗的问题，通过这个阻抗串联到设备的电源线上，再连接到大电容量的供电电源上。断路器一旦合上，其内部保险丝 （fuse）瞬间就会断裂。重复做3次，保险丝 （fuse）瞬间均会断裂，则合格[1]。

关键点就是标准提到的阻抗 （0.4+j0.25）Ω[1]问题。很多实验室没有做这个阻抗测试，或阻抗不满足标准要求，就直接连接到大供电电源中去进行测试。而在评审时，又难以解释。我们作为一家知名的外资实验室，从2013年来，多次被同行包括集团公司在国外的分公司质疑这个阻抗问题。

从标准来看，该阻抗只给出阻抗的量值即（0.4+j0.25）Ω，其额定电压我们取220 V或230 V都没有问题，但功率应取多大？如选功率过大，则不仅费用大、体积大并且浪费；选功率过小，就十分容易被击穿。选择适当的功率是制作中的一大难点。

1 技术可行性探讨

1.1 依据标准

标准的原文描述[1]如下：

1.2 制作阻抗的难度

阻抗参数为 （0.4+j0.25）Ω，即设计者仅仅知道该阻抗是由两个部分组成，即一个0.4 Ω的纯电阻同时串联一个0.25 Ω的纯感抗，但没有提供其定制的其他技术参数，仍然无法设计也无法报价，更不知道是否合适。如果其功率过低，则将在测试过程中常常被烧断，无法完成测试。如图1所示。

图1 微波炉门连锁监控开关失效测试

因此，还要提供另外几个必要的参数：

额定电压U=220 V或230 V（这个可以按实际来选择）；

频率f=50 Hz（我们的供电标准或欧洲的供电标准，都是50 Hz）；

功率P到底应取多少呢？这就是我要破解的难点。

1.2.1 第1种方法

从标准来看，该阻抗要连接到一个供电容量即预期短路电流大于1.5 kA且电压大于150 V的电源线上。如果满足电流I≥1500 A，那么其功率W数很大，推算如下：

（0.4+j0.25） Ω 表示 0.4 Ω的纯电阻同时串联一个0.25 Ω的纯感抗。其阻抗有效值R[2]为：

R= （0.42+0.252）1/2Ω=0.472 Ω；

功 率 P=I2R=1 5002×0.472=1062000 W=1062 kW。

如果定制额定电压为220 V，频率为50 Hz，功率为1062 kW、 阻抗为 （（0.4+j0.25）Ω，那么这个阻抗的体积就会很大，重量重，而且更重要的是价格十分昂贵，估计不少于数十万。尽管这个阻抗满足标准要求，但成本过高，没有市场价值。

1.2.2 第2种方法

那么有没有可能将功率减少，或者找到其功率最小值呢？

a）计算供电内的电阻来推算合理的阻抗功率

要想满足瞬间短路电流达到1500 A以上，即预期电流达到1500 A，其回路中的内阻r1必须满足：220/1500=0.1467 Ω。

按图示连接除串联阻抗（0.4+j0.25） Ω外，从断路器外到微波炉连接电导线长1.5 m。一般该导线是1 mm2的铜导线电缆，我们可以估算其阻值r2=1.5×2×1.75×10-8/（1×10-6） =0.052 5 Ω；

铜材料电阻率 （Ω m） 为1.75×10-8。

如图2所示。

图2 微波炉门连锁监控开关失效测试接线内阻分析

由此推算出，合上断路器时，微波炉内的保险丝短路，其瞬间的电流为：Ii=220/（r1+r2+R）=220/（0.1467+0.0525+0.472） =327.77 A；

此时阻抗的功率P=I2R=327.772×0.472=50708 W=50 kW。

即使如此，也还是过大，该阻抗仅重量就要达到250 kg左右。

b）根据实际的经验，微波炉内的保险丝一般为10 A、8 A，个别也有12 A。家用电气设备一般由一个断路器控制，一般为16 A，也有选20 A的。这里以D型断路器为例，其脱扣电流为5～7倍。

其过最大电流为：1）16×5=80 A或16×7=112 A；

2） 20×5=100 A 或 20×7=140 A。

阻抗需要的功率分别是：

1） 阻抗的功率 P=I2R=802×0.472=3020 W=3 kW；

P=I2R=1122×0.472=5920 W=5.9 kW。

2）阻抗的功率 P=I2R=1002×0.472=4720 W=4.7 kW；

P=I2R=1402×0.472=9251 W=9.2 kW。

1.2.3 破解方法

我们定制额定电压为220 V、频率为50 Hz、功率为9 kW的阻抗 （0.4+j0.25）Ω，进行测试，试用3个月，该阻抗均没有被击穿。

2 结论

能否将该阻抗功率做得更小呢？也许可以，但还要再尝试。由于其制作成本的差别不是很大，并且这个产品也难以批量生产，所以没有什么必要。

[1]IEC 60335-2-25-2010，Household and simiclar electrical appliancessofety-Part 2-25：Particular requirements for microwave ovens，including combination microwave ovens[S].

[2]孙余凯，吴鸣山，项绮明，等.新编电工实用手册[M].北京：电子工业出版社，2010.