摘  要  本文主要介紹了家用電器標準中泄漏電流的測試方法，并對反應/感知電流測試網絡以及測試儀器的要求進行了探討。

關鍵詞   泄漏電流 接觸電流  測試模擬網絡 頻率因數  閾值

一．標準基本要求

IEC60335-1《家用和類似用途電器的安全 通用要求》第四版已經開始被許多國家采用，標準中第13章工作狀態下泄漏電流的測試相比第三版有較大的改動。主要原因是考慮到越來越多的家用電器產品中可能存在高頻泄漏電流，比如微波爐，電磁爐等產品在正常工作狀態下，使用者可能由于人體的接觸而導致高頻泄漏電流通過人體到達大地。人體對高頻電流有較強的耐受能力，必須對產品的高頻泄漏電流進行恰當評估并限制在一定的范圍內，才能夠既保證使用者的安全，也能保證對產品進行正確的判定。

標準中要求測試泄漏電流試采用圖1所示方法，以II類電器產品為例。在圖1中引入了測試網絡C，該網絡的依據是IEC60990所推薦的反應/感知接觸電流測試網絡，見圖2。根據圖2測試電壓U2，取有效值再除以人體電阻（RB=500Ω）作為泄漏電流測試結果。

圖1 IEC60335-1第四版泄漏電流測試線路    

 圖2 反應/感知電流測試網絡                          
家用電器標準中規定了不同防觸電保護種類電器的泄漏電流要求限值，見表1，所測試結果不應超過限值要求。

表1 家用電器產品泄漏電流限值

二．IEC60990標準介紹

IEC60990《接觸電流和保護導體電流測試方法》，主要介紹了相應各類接觸電流和保護導體電流的測試方法。保護導體電流，主要是指流過產品中一般保護導體的電流，比如接地保護導體。接觸電流又包含反應/感知電流，擺脫電流，電灼傷電流等，這些種類電流都屬于人體對接觸電流的不同種類的反應效果電流。

保護導體的電流測試比較簡單，只需和設備保護接地導體串聯一個內阻可以忽略不計的安培表就可以進行測試。不同種類的接觸電流標準中規定了不同的人體模擬測試網絡，主要包括：

1) 未加權的接觸電流測試網絡，見圖3； 2) 反應/感知電流測試網絡，見圖2； 3) 擺脫電流測試網絡，見圖4。

根據圖3、圖4和圖5，可以發現所有接觸電流測試網絡都包含人體的基本等效模型，接觸電阻RS(1500Ω)，接觸電容CS(0.022uF)和人體電阻RB(500Ω)。反應/感知電流測試網絡和擺脫電流測試網絡都增加了部分阻容電路，用來模擬人體對高頻電流的反應效果，標準要求測試經阻容電路衰減后的電壓值除以人體電阻作為泄漏電流測試結果。

圖3 未加權的接觸電流測試網

 圖4擺脫電流測試網絡

三．IEC479技術報告介紹

表1中規定了家用電器產品泄漏電流限值，這些限值是以IEC479系列技術報告為基礎的。該系列報告主要包括以下內容：

1) 人體及動物對電流的反應效果，包括對人體的阻抗研究，交流和直流電流可以對人體產生的多種效果，相應電流包含反應/感知電流，擺脫電流，電灼傷電流，心臟纖維性顫動電流等；

2) 人體的電流特性，主要介紹人體通過不同種類的電流時，比如不同頻率，不同波形，不同脈沖時間電流通過人體時，人體對電流的承受閾值；

3) 動物的電流特性，主要介紹動物通過電流時身體的阻抗以及動物對電流的承受閾值。 IEC60990 標準中接觸電流測試模擬網絡特性是以IEC479統計技術報告中人體對電流的反應效果為依據的。以感知/反應電流網絡為例，當人體通過交流正弦波時，其頻率因數曲線從50/60Hz到10kHz頻率下分別如圖5和圖6，當頻率繼續從10kHz增加到100kHz時，頻率因數近似在圖6中呈直線上升。對于圖2反應/感知網絡，這里頻率因數是指人體在不同頻率下的反應/感知電流閾值與在工頻50/60Hz下的閾值比。如果將實際被測的接觸電流除以*后通過儀器讀取的電流所得系數，即相當于網絡對電流的衰減系數作為該網絡的頻率因數，在同一坐標下將人體的頻率因數與反應/感知網絡的頻率因數進行比較，見圖7，可以發現二者基本重合，只是在中間300Hz——10kHz的曲線拐點位置有一點偏差。

圖5  50-1000Hz頻率范圍反應電流閾值曲線  

圖6  1k-10kHz頻率范圍反應電流閾值曲線   

圖7 人體與反應/感知網絡頻率因數比較

圖8  IEC60335-1第三版泄漏電流測試線路

對于工頻標準正弦交流電，不同種類的電流效果，人體所能承受的閾值也不同。反應電流的閾值通常為0.5mA，而擺脫電流的閾值為10mA。電流頻率增大時，人體的耐受電流閾值會升高，應為工頻閾值乘以頻率因數。表1的泄漏電流限值實際是考慮到人體對不同電流效果的閾值。II類產品采用0.25mA限值，相當于人體反應電流閾值的50%。O類產品采用5mA作為限值是考慮到對人體造成生理反應傷害閾值的50%，而對于I類手持式器具可能發生的擺脫電流，標準取0.75mA作為要求限值。

四．IEC60335-1第三版與第四版泄漏電流測試方法的比較

IEC60335-1第三版的泄漏電流測試要求線路見圖8左邊線路，所推薦的網絡為簡單的阻容網絡，為了便于比較，將該網絡變換后等效的測試網絡如圖8右邊RC線路，R＝1750Ω，C＝0.129uF。我們可以發現，該網絡僅僅采用一個電容來模擬通過人體接觸電流時人體的容性阻抗和接觸電容，對于高頻電流的反應與圖2人體反應/感知電流模擬網絡有一定差異。

通過計算兩種網絡的頻率因數曲線，見圖9，該圖采用的是指數坐標，可以發現兩種測試網絡的頻率因數曲線還是有一定相似的。

圖9 IEC60335-1第三版及第四版測試網絡頻率因數比較

五．測試儀器要求

IEC60335-1標準要求的泄漏電流測試，首先通過電壓表測量模擬網絡輸出電壓真有效值，再除以人體等效電阻500Ω作為測試結果，其中對于該電壓表，應必須滿足以下條件：

1) 真有效值的電壓表；

2) 測試直流泄漏電流時應能夠響應直流，測試交流泄漏電流時應能夠測試真有效值；

3) 輸入阻抗不小于1MΩ；

4) 測試交流時輸入電容不大于200pF；

5) 測試交流時可以頻率范圍響應應當至少15Hz到1MHz，如果涉及更高頻率，則應達到更高的頻率響應；

6) 浮動或差動輸入在高達1MHz時的共模抑制至少為40dB;

電流測試模擬網絡的阻抗應保證其等效人體對電流的反應效果，IEC60990標準規定了網絡中每個電阻電容元件的基本數值，但沒有規定網絡中每個元件的容許偏差。實際只要能夠保證各元件之間的電容、引線電感和電壓測量裝置的特性不會對網絡的輸入阻抗造成明顯的影響，并且滿足輸入電壓和輸出電壓的比值，即頻率因數就可以了。但在進行初次校準驗收時，應至少要驗證網絡的輸入阻抗和輸出阻抗。圖2的反應/感知接觸電流測試網絡的輸入阻抗和輸出阻抗計算值見表2。

表2 感知/反應接觸電流測試網絡的輸入阻抗和傳輸阻抗的計算值 

如果在初次對網絡或儀器驗收之后，定期進行每年的校準，應在初次記錄的基礎上對網絡進行復核。包括測試網絡的直流電阻是否偏離初始的理想值2000Ω，另外還需依據以下表3在不同頻率下對網絡的輸入電壓和輸出電壓的比值即頻率因數進行驗證，表3中的黑體部分，這樣可以減少測試高頻輸入電流的工作。

表3 感知/反應接觸電流測試網絡的輸出電壓和輸入電壓的比值

 表3 感知/反應接觸電流測試網絡的輸出電壓和輸入電壓的比值以上網絡的校準，應采用實際可能發生的大小電流來進行，并保證在內部每個元件的功率額定值允許的條件下測試。如果實際測試的電流范圍可能比較寬，并且條件允許時**選擇兩個或多個電流值分別對網絡進行不同頻率的驗證，以確保在所測試的量程內對網絡都能進行充分驗證。另外，如果實際可以預期發生泄漏電流的頻率范圍，則也可以簡化，只對相近幾個頻率點對網絡驗證就可以了。

六．總結與探討

IEC479技術報告和IEC60990標準主要是提供給IEC各技術委員會在制定標準時使用，各類電器產品的委員會不同，采用的泄漏電流測試方法也可能不同。

在IEC60335-1第四版標準中，暫沒有考慮接觸電流中擺脫電流的測試網絡。實際當使用者需用手握住產品才能使用時，都有可能存在電流通過人手。如果漏電流較大可能會引起手上的肌肉收縮而握緊該零部件不能擺脫，這樣將進一步導致觸電危險。在使用家用電器過程中也可能存在這種情況。

IEC60598:2003版燈具產品標準中，考慮到使用者手持I類可移式燈具時可能發生的泄漏電流為擺脫電流，泄漏電流測試要求采用圖4的擺脫電流網絡進行測試。對于家用電器標準中是否采用相應測試網絡，還有待進一步探討。

實際上，在有些產品標準中，比如電子鎮流器，測試接觸電流不要求采用加權的模擬網絡，而是直接采用無感等效電阻2000Ω進行測試。標準中同時也規定了泄漏電流限值曲線，越高頻率的測試電流，要求限值也越大，這也是一種合適的對高頻泄漏電流評定方法。

對于泄漏電流的測試應根據不同產品的特點，選擇適當的評定方法。將來，隨著對人體電流效果研究的進一步深入，也將會引入新的測試模擬網絡及限值要求。 

參考文獻：

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[2] IEC60335-1:1991 Household and similar electrical appliances-Safety part 1:  General requirements  
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[4] IEC60479-1:1994  Effects of current on human beings and livestock       

[5] IEC60479-2:1987  Effects of current passing through the human body