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非正常工作测试(IEC 60335-1 第19章):单一故障之下,器具凭什么不起火?

拆解 IEC 60335-1:2020+A1:2025 第19章非正常工作测试:19.2~19.18 各子条款的适用对象与故障注入方式、电机堵转与温控器短路的考核逻辑、Table 8/9 限值以及 19.13 判定准则,给出双重保护设计的落地建议。

Seriously·发布于 2026/7/23·16 分钟阅读

适用标准:IEC 60335-1:2020+AMD1:2025(对应 GB/T 4706.1-2024 第 19 章) 阅读对象:家电研发工程师、安全设计工程师、合规认证工程师 阅读时间:约 6 分钟

1. 问题场景

2025 年初浙江某地一起烘干机自燃事故:用户中途外出、机器持续工作引发火情。事后拆机分析常见的链条是——风道堵塞 → 温控器触点粘连失效 → 加热管持续加热 → 没有第二重保护 → 起火。

第 19 章存在的意义就是把这条链掐断在实验室里。它的哲学是:任何单一故障(元件失效、误用、堵转)发生时,器具可以坏,但不能着火、不能让人触电、不能发生危险性机械失效。(19.1)

试验的基本规则:

  • 除非另有规定,一次只模拟一个故障,但要考虑继发性故障;
  • 试验持续到非自复位热断路器动作建立稳定状态为止;
  • 发热元件或故意设置的薄弱件永久断路时,用第二台样机重复——第二台上同一部件也必须以同样方式断路(或非自复位保护动作/达到稳态)才算通过;
  • 固定布线中的保护装置(如空开)不算器具自身的保护。

2. 我的产品要做哪几项?——适用性矩阵

产品特征 适用条款 故障注入方式
带发热元件 19.2 / 19.3 散热受限 + 0,85 倍 / 1,24 倍额定功率
Cl.11 中有限温控制器动作 19.4(+19.5) 短路该控制器
0I/I 类带管状/嵌入式发热元件 19.5 元件一端接护套(模拟元件对壳击穿)
带 PTC 发热元件 19.6 工作电压逐步升至 1,5 倍或 PTC 破裂
带电机 19.7~19.10 堵转、断相、运行过载、串励超速
带电子电路 19.11 / 19.12 元件级故障注入(见另篇 wiki)
带接触器/继电器 19.14 Cl.11 中动作的触点短路
带电压选择开关 19.15 置于最低档、施加最高额定电压
市电+用户可换电池 19.16 取出电池或任意允许位置运行
金属离子(锂)充电电池 19.17 不平衡充电、单芯短路、回馈短路
直流供电有极性标识 19.18 极性反接

3. 发热器具:19.2~19.6 的考核逻辑

发热器具的"双重保护"考核逻辑(19.4) 正常状态(Cl.11) 恒温器控温,一切正常 注入故障(19.4) 短路 Cl.11 中限温的控制器 多个控制器→逐个轮流短路 温度持续上升 第二重保护是否兜住? 通过路径 非自复位热断路器/热熔断体动作切断, 或达到稳态且满足 19.13 判定 失败路径 喷出火焰/熔融金属,温升超 Table 9, 或冷却后耐压击穿(16.3 电压按 Table 4) 设计要点:恒温器(控温)与热熔断体(兜底)必须相互独立, 共用感温路径或共用继电器触点都可能被一个故障同时废掉

各子条款的关键数字:

  • 19.2:散热受限(模拟盖毯子、贴墙、风口堵)+ 0,85 倍额定功率——低功率反而危险,因为温控器可能"永远差一点才跳";
  • 19.3:同 19.2 布置,功率提高到 1,24 倍
  • 19.4:在 Cl.11 条件下短路限温控制器;多个控制器逐个短路。这是热熔断体的"主考场";
  • 19.5:0I/I 类管状/嵌入式发热元件,模拟元件对护套击穿:一端接护套,再反接电源极性、另一端接护套重做。永久接固定布线、19.4 中全极断开、或使用极性化插头系统的器具免做;
  • 19.6:PTC 元件从额定电压开始,每次升 5 % 直至 1,5 倍工作电压或 PTC 破裂,每步都要重新到稳态。

4. 电动器具:19.7~19.10

  • 19.7 堵转:堵转转矩小于满载转矩的电机锁转子,其他锁运动部件。辅助绕组电容逐个开路、再逐个短路(S2/S3 级电容免短路)。供电时长按可预见的看护程度分级:
器具类型 试验时长
手持式;手/脚保持开关;手持续加载 30 s
有人看护下工作的其他器具 5 min
其他 至稳态
  • 19.8 断相:多相电机断一相后按额定电压运行(时长同 19.7);
  • 19.9 运行过载:适用于遥控/自动控制/易连续运行的电机。到稳态后每次加载使电流增加 10 %,直到保护动作或电机堵转。绕组温度上限:A 级 140 ℃、E 级 155 ℃、B 级 165 ℃、F 级 180 ℃、H 级 200 ℃;
  • 19.10 串励电机超速:最低负载 + 1,3 倍额定电压运行 1 min,部件不得飞出——碳刷架、风叶的机械强度在这里现形。

堵转类试验的绕组温度按 Table 8 判:非稳态类试验(如 30 s/5 min)A 级最高 200 ℃、F 级 240 ℃;运行至稳态且靠阻抗保护的,A 级 150 ℃、F 级 190 ℃;靠保护装置的,第 1 h 内峰值/1 h 后峰值/1 h 后平均值三档考核(A 级 200/175/150 ℃)。

5. 判定准则:19.13 是所有故障试验的"总闸门"

试验期间

  • 不得喷出火焰、熔融金属、达到危险量的有毒或可燃气体;
  • 温升不超过 Table 9:木质角落/壁板 150 K;电源线绝缘 150 K(T 标 >75 ℃ 时为 T+75);附加/加强绝缘不超过 Table 3 对应值的 1,5 倍。

试验之后(冷却至约室温):

  • 防触电能力不受损(Cl.8),仍能运行的还要过 20.2 探针;
  • 绝缘冷却后承受 16.3 电气强度试验,但电压按 Table 4(即热态那套电压);
  • 不得发生危险性误动作;SELV/USB 输出口空载电压涨幅 ≤3 V 或 10 %(取大者),且最高 42,4 V;
  • 控制器动作/断开后,功能性绝缘的间隙要承受 2 倍工作电压的耐压。

19.17 锂电专项(A1:2025 强化)值得单独记:串联电池组制造不平衡后充电、单芯短路后满充、满电状态下对充电系统注入 ≤10 mΩ 短路考核电池回馈——判定是不爆炸、不起火(允许通过泄压阀泄放);任一电芯电压超上限充电电压 150 mV 以上时,充电系统必须永久禁止再充电,并按"放电到 50 % 后尝试再充,10 min 内或放出 25 % 标称容量前无充电电流"验证。

6. 常见不合格与设计建议

  • 只有一重温控:19.4 一短路就烧穿外壳 → 恒温器之外必须配独立的非自复位热熔断体/热断路器,且两者感温点、供电路径独立;
  • 热熔断体规格随意选:动作温度离正常工作热点太近,Cl.11 期间误动作(= Cl.11 不合格);离得太远,19.4 时外壳已超 Table 9 → 用 Cl.11 实测热点温度 + 裕量反推规格;
  • 依赖自复位保护通过 19.7:无人看护器具堵转到稳态时,自复位温控反复通断会造成绕组温度周期性冲顶,按"1 h 后算术平均值"判定往往过不了 → 改非自复位或阻抗保护电机;
  • 19.10 部件飞出:串励电机超速下风叶爆裂 → 风叶材料改增强尼龙/金属,或在结构上包容碎片;
  • 忘了"第二台样机"规则:靠发热丝烧断"通过"的,第二台必须复现同一失效模式,批量一致性差的薄弱件设计过不了这关;
  • 组合器具漏工况:电机 + 发热元件要同时运行,再逐个注入故障,试验矩阵别漏项。

7. 小结

  • 第 19 章的判定哲学:单一故障下允许损坏、不允许危险——不起火、不触电、不飞件、事后耐压不击穿;
  • 发热器具的生死线在 19.4:限温控制器短路后必须有独立第二重保护兜底;
  • 电机器具按"看护程度"定堵转时长(30 s / 5 min / 稳态),绕组温度按 Table 8 三档判定;
  • 19.13 是总闸门:Table 9 温升 + 冷却后 16.3 耐压(电压按 Table 4)+ 无危险性误动作;
  • 锂电产品在 A1:2025 下多了 19.17 全套故障充电考核,BMS 的"永久禁充"逻辑成为强制安全功能。

参考:IEC 60335-1:2020+AMD1:2025 CSV,第 19 章,Table 8、9;第 11、16 章;GB/T 4706.1-2024。

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