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家电产品的安全防护设计概述
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发表于: 2023-07-04
关键词:
家电
产品
安全防护
设计
}%Dsy2:y
Ke@zS9
家电
产品
在现今的人类生活中,已成为不可或缺的产物。然而,这些产品在使用上,皆需藉助电力以产生热能或动能,若
设计
不良或使用不当,将可能导致灾害的发生,进而造成生命财产的损失。日常生活的不幸案例时有耳闻,因此
电器
产品的保护设计益形重要。
u|t<f`ze
o[pv.:w
[xXa3W
eAR]~ NiW
家电产品的「
安全防护
设计」 理论
{fW(e?8)
`&xo;Vnc
目前,在家电方面较常采用的 UL
标准
计有 UL982、UL1005、UL1026、UL1082、 UL1083、UL499、UL507 等。这些标准在安全要求方面,会因应不同的产品种类而有所分别,但所运用的基本原则及概念却是相同的。以下就 UL 标 准对家电产品的一般安全要求做一重点式的概略陈述,期待产品开发者在进行产品研发设计时,有更清晰的概念。
+MU|XT_5|6
A SME~]]?
一般安全原则
jp?;8rS3
'i#m%D`dt
·家电的安全设计不仅须注意正常的使用状态,亦需预估可能发生的故障
问题
、可能的误用状况及外在
环境
对产品的影响。
#Ux*":
·必须假设消费者并未接受任何有关辨识产品危险的训练,也就是说,消费者随时可能接触产品的危险部位,因此须透过警告卷标或使用说明书,告知消费者正确的使用
方法
及可能因误用而引发的危险。
}#va#Nb(,
·另须考虑产品维修人员可能接触的范围,故必须在维修手册中标明产品应先去除电气及
机械
危害后,才可进行维修,同时标明维修人员必须具备的防护器具,并于产品的明显位置加上警告卷标。
$ J}d6%
电器产品的五大潜在危险及相应的防护设计
}+ ";W) R
使用电器产品时所可能发生的危险不外乎是「触电」、「能量」、「火灾」、「高温」、「机械」等五大项,在此就各项危险的防护措施简单说明。
*;b.x"
Rrh?0qWs
1.「触电」的防护
O/b~TVA
触电是因电流流经人体而产生,对于人的生理机能影响可依电流量、时间、及流经人体的路径而定。大约 0.5 微安的电流即会影响健康,而更高的电流则会造成如灼伤或心室颤动等伤害。触电可能产生的原因包括使用者接触危险电压的裸露部位、零件之间的绝缘失效、或使用者会接触的绝缘失效。
t:y} 7un
预防触电的方法:
L7oLV?k
·提供基本的绝缘,并且将可接触到的导线及线路接地。
I{#&!h>]U
·使用可靠的固定或锁定的外壳,以及安全内断开关等。
yM}b
·提供过电流保护。
#m yiZL%
·在零件间提供接地的金属保护幕、或在零件间提供双层或增强的绝缘。
D L0jA/f
·使用者可碰触部位的绝缘必须通过机械强度及耐高压
测试
。
P>q"P1&{
检测
方式:可利用「漏电电流测试仪」及「耐压测试仪」来测量与触电有关的漏电电流及绝缘效果。
Q(Q.(
wX dtY
2.「能量危险」的防护
uFxhr2 <z
能量危险的产生可能是经由高电流供应器、或高电容线路的相邻端短路所引起,可造成燃烧、电弧、或热融化的金属喷出。在此种情况下,即使产品的线路上仍是可触摸的安全电压,但仍可能造成 危险。
m2&"}bI{
预防能量危险的方法:采用隔离、防护罩、或提供安全内断开关等。
Z|zyO-
能量检测方式:可藉「异常操作测试」及「零件短路测试」来判断。
t[gz#'
s %Ez/or(T
3.「火灾」的防护
R7axm<PR=
产品在正常操作下,或由于过负载、零件失效、绝缘失效、接头松脱等情况而产生超过
材料
或零件所能正常承受的温度,均可能导致火灾的发生。因此产品设计须预防内部过温的发生,即使产生火源亦不会扩散至邻近地方,亦不会造成外围设备的损坏。
-)
t\YN\`X D
1e=<df
预防火灾的方法:
QUa_gYp0v
·提供产品的过电流保护。
% H"A%
·依产品实际用途,采用适当的防火材料。
#XSs.i{
·选择适当的零附件及物料,以避免因高温造成的火灾意外。
0Vu&UD
·使用防护燃烧性物料,将之与起火源隔离。
^H]q[XFR
·使用适当防火外壳,以阻绝或避免产品内部起火时所产生的火源扩散。
qf7:Q?+.|
s"1:#.u
火灾检测方式:可藉「温升测试」、「异常操作测试」及「零件短路测试」判断产品出现过温时,是否会造成危险。
] ;@"-H
_"BYnPq@wb
4.「高温」的防护
"&jWC
产品正常操作时所产生的高温,可能会导致使用者接触高热部位时造成灼伤、并使产品降低绝缘功能及关键零件的安全性、以及点燃产品的易燃性液体或气体。
B^4D`0G[4
预防高温的方法:
Be?b| G!M
·在使用者可接触的产品区域,采取避免产生高温的措施。
@WcK<Qho
·避免温度超过液体的燃点。
1<Vc[p&
·若接触热区域是无法避免的话,则必须加上警告使用者的卷标。
Bvbv~7g(
高温的检测方式:可藉「温升测试」仿真可能发生的最坏状况,以进一步判断是否会造成危险。
2^-Z17Z}
v0pyyUqS
5.「机械危险」的防护
;Dl< GW3<
机械危险的来源包括产品的尖锐边缘及边角、具潜在性危险的移动或旋转零件、不稳定的产品装备、以及由破裂零件所飞出的物体等。
^T}6oUd
(e>.hfrs
预防机械危险的方法:
gQ]WNJ~>
·将产品的尖锐边缘及边角磨圆。
We^!(G
·产品外部提供遮蔽措施。
b"`Vn,
·安全内断开关的设计。
lTNfTO^
·无支撑的产品部分必须有充分的稳定性。
&[]0yNG
·若无法避免使用者的接触,必须提供警告卷标。
Z1V%pg>]*
机械危险的检测方式:可藉由「结构检查」、「正常操作测试」、「异常操作测试」及「零件短路测试」来判断产品的危险程度。
F"7dN *7
eBZ^YY<*g
外壳的设计
wd4wYk\
W'2a1E
1. 产品的外壳可依其功能分为三大类:
}=kf52Am,}
·防电外壳:防止触碰具有高电压或高能量的线路或电讯线路。
H^Th]-Zl
·防火外壳:防止在内部产生的火焰延燃至外部,并将扩散程度减至最低。
y 1DP`Ro
·机械外壳:减少因机械或其它物理性损害所造成的危险伤害。
?sb O b
2. 产品外壳的物料及检测方式:
~b}@*fq
·金属外壳:其厚度、刚性强度、抗锈、材料阻抗、与危险电压间距、或接地,均需符合标准。该物料的检测方式计有「冲击测试」、「推力测试」、「接地导通测试」、「耐压测试」、「坠落测试」、「锐边测试」及「稳度测试」。
}Qjp,(ye
·塑料外壳:其强度、操作温度、耐燃等级及电气特性等均需符合标准。本物料的检测方式包括「冲击测试」、「坠落测试」、「球压坠落测试」、「稳度测试」及「热应力释放变形测试」。
=ytB\e
oH/6
电源线的设计
2FHWOy /N@
d8 1u
1. 电源的导线一般可分为「火线」、「中性线」及「地线」,设计上所需注意的事项包括:
Lb# e
·火线和中性线皆为带电体。
l#8SlRji
·地线与大地同电位,为非带电体。
,X Zo0!
·火线通常为黑色;中性线通常为白色;地线通常为绿色。
]lj,GD)c
p1B~:9y9X
/I2RU2|B
2. UL 安全要求:
aL\vQ(1zO
·电源火线需接到产品主开关、主保险丝及标准插头细边叶片。
QN=a{
·电源中性线需接到产品标准插头宽边叶片。
#*^vd{fl
·标准接地插头的头型,接地端子有先进后出的设计。
K\5'pp1
·使用电源线与延长线时需注意:
z@E-pYV
o 按产品额定电流选择适当的线号,最低线号是 18 AWG。
cr!6qv1
o 电源线的额定电压、电流须不低于产品的额定电压、电流。
& [)1LRt_
o 可于额定负载连续使用达三小时以上之产品,插头的额定电流须为产品额定电流之 125%。
(yk^%
o 成品标准的长度限制。
]"SH pq
o 接地型电源线须使用接地型延长线。
tB"amv
o 在儿童可能拉扯到的地方,避免电源线或延长线自桌上垂挂。
Y40Hcc+Fx
Kfnn;
家电产品的未来安全发展趋势
!a&@y#x
H\ A!oB,sw
科技发展日新月异,家电产品走向「便利生活」的设计趋势,许多
智能
型与多功能型的产品因应而生,例如从磨豆到冲泡咖啡的一机多用 咖啡机;多功能食物处理机,从切片、研磨、搅拌、榨汁到碎冰,一应俱全;此外,智能型的家电提供各种自动操作模式及安全防护 ...然而,这些人工智能结晶的新产品在设计研发的阶段,其安全防护设计亦须兼顾各相关标准的安全要求。
1(C3;qlVD
8zew8I~s
为了配合新科技的不断涌现,本文特地归纳几项未来 UL 最具重要性的发展,供产品设计者参考:
YDBQ6X
[u[`!L=
1. 与 IEC/CSA 标准整合:
b#h?O}
为了与
加拿大
及
欧盟
电工
法规
(IEC) 整合,UL 目前着手发展的家电产品新安全标准已经达到与 CSA 共同研订的目标;此外,针对 IEC 的要求,现在亦采取逐步合并的做法。以 UL1005 的电熨斗安全标准为例,UL 已宣布自 2009 年开始可同步接受 UL1005 及 UL60335-2-3 的
认证
申请;而自 2011 年,UL60335-2-3 则将取代 UL1005。此举将可逐步降低产品的安全
认证
成本。
d # :&Uw
=PXQX(_
2.
环保
设计的要求:
SX)giQLU
因应环保需要,UL 针对欧盟 2006 年将强制执行的
RoHS
有害物质
限制使用指引,规划了可满足整体行产供应链的全套解决方案,协助业者符合环保要求。
Hl"rGA>
KE\p|X i
3. 与信息科技产品结合的安全考虑:
G5W6P7-<X
身处于今日的信息时代,生活产品亦逐渐朝向自动化与系统化发展,因此,未来家电产品的防护设计必须与信息科技产品的安全设计互相结合。
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j`I[M6Qxh
1Sox@Ko
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文章出自: 世科网
+}c '4hRv
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