金程程　羅鵬程

摘要：當(dāng)前，有許多使用負(fù)離子發(fā)生器和靜電沉降裝置的家用電器，例如空氣凈化器、冷卻風(fēng)扇和加濕器。負(fù)離子發(fā)生器和靜電沉降裝置的工作原理幾乎相同。在本文中將分析如何使用負(fù)離子發(fā)生器檢測家用電器，將以空氣凈化器為例進(jìn)行相關(guān)測試。

關(guān)鍵詞：負(fù)離子發(fā)生器;家電產(chǎn)品;檢測方法

隨著消費(fèi)者需求的變化，健康和殺菌已成為消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一，健康和技術(shù)如紫外線除螨劑，臭氧清潔劑，果蔬破壁劑，負(fù)離子加濕器等。具有典型含量的小型家用電器已成為消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，離子發(fā)生器正越來越多地用于家用電器中。通常意義上的負(fù)離子是指帶有負(fù)電荷的陽離子，這種離子具有良好的空氣凈化效果，極大地保護(hù)了人們的呼吸系統(tǒng)健康。在醫(yī)學(xué)上稱它們?yōu)榭諝饩S生素。在自然界中，宇宙射線、瀑布效應(yīng)、雷電和閃電等常見的自然現(xiàn)象中都會有負(fù)離子的自然發(fā)生。但是城市中的負(fù)離子數(shù)量很少，有幾種產(chǎn)生離子的方法。但是，最常用的方法是電暈放電方法。常見的負(fù)離子家用電器包括加濕器和空氣凈化器，市售的負(fù)離子加濕器是基于加濕器的，如果添加了一個生成負(fù)離子的功能模塊，在正極和負(fù)極之間使用高電壓會削弱空氣并產(chǎn)生負(fù)極。負(fù)離子傾向于積累，從而導(dǎo)致較大比例的較大離子。如果這些負(fù)離子移動不到30cm，它們只會在通風(fēng)口附近消失。負(fù)離子的濃度很高，因此，如果您使用負(fù)離子加濕器，則可以使用風(fēng)扇來增加負(fù)氧離子的覆蓋率。因此，必須選擇可以產(chǎn)生小的負(fù)離子的產(chǎn)物。但即使是較小的負(fù)離子可以散布100cm以上，并且細(xì)胞膜的直徑僅為0.4～1nm，因此只有少量的負(fù)離子實(shí)際上可以通過人體屏障發(fā)揮作用，讓使用者真正感受到負(fù)離子對健康的正面作用。

以負(fù)離子發(fā)生器為例。經(jīng)過一系列處理后，該設(shè)備處理輸入的DC或AC電源以獲得純的DC負(fù)高壓，利用直流電將電流直接連通到金屬或碳鋼制作的功能處理芯片上，通過芯片將電流壓縮產(chǎn)生高電暈，以電暈為推進(jìn)力將電流所化電子放射出來，但是電子不能長時間存在于空氣中，而是立即被空氣中的氧分子捕獲，從而產(chǎn)生負(fù)離子。如果電離器離用戶較遠(yuǎn)，則沒有實(shí)際效果。根據(jù)其產(chǎn)生原理，在用戶附近時有高壓的危險。電離器如何避免在人體中產(chǎn)生高壓，在本文中，我們將從標(biāo)準(zhǔn)開始，然后對其進(jìn)行驗證和分析。

一、常見帶有負(fù)離子發(fā)生器的家電產(chǎn)品的校驗方法

作為分析的示例，請使用實(shí)驗室中找到的空氣凈化器。空氣凈化器是一種設(shè)備。但是，在負(fù)離子發(fā)生電極附近沒有保護(hù)裝置和接地的金屬外殼。紅色圓圈內(nèi)有兩個負(fù)離子發(fā)生器放電電極。但是，如何防止負(fù)離子發(fā)生器的高壓側(cè)危及人身安全呢？應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳統(tǒng)方法進(jìn)行測試。對于空氣凈化器來說，通常有一個通用標(biāo)準(zhǔn)及一個特殊標(biāo)準(zhǔn)對負(fù)離子發(fā)生器的性能做審核，負(fù)離子發(fā)生器必須滿足耐電流沖擊、使用壽命長、方便使用、危險事故不易發(fā)生的特點(diǎn)。

（一）防止產(chǎn)生觸電現(xiàn)象

負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)品是Ⅰ類設(shè)備的Ⅰ類和Ⅱ類設(shè)備。當(dāng)陰性發(fā)生器的輸出端子接觸第一接地的金屬外殼或金屬擋板時，將使用通用的負(fù)離子發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)作為審核。B型測試探頭接觸母頭發(fā)電機(jī)的輸出端子是被禁止使用的。否則，應(yīng)按Ⅱ型結(jié)構(gòu)對負(fù)離子發(fā)生器進(jìn)行測試。對于Ⅲ類負(fù)離子發(fā)生器的Ⅱ類設(shè)備，不要使用13號測試探針與負(fù)離子發(fā)生器的電流輸出端口相接觸[1]。本文用來距離的負(fù)離子發(fā)生器應(yīng)用Ⅱ型結(jié)構(gòu)的輸出標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測驗，應(yīng)為其在電極附近沒有任何保護(hù)措施，只在輸出端子的外部有一個用于保護(hù)的絕緣殼層，并且絕緣殼之間的間隙很小，因此第13個測試探針不會碰到負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子，因此符合電氣要求。

（二）電氣輸出強(qiáng)度

例如，考慮Ⅰ類設(shè)備。當(dāng)負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子暴露于第一接地的金屬外殼或金屬屏障時，負(fù)離子發(fā)生器將執(zhí)行基本絕緣強(qiáng)度測試。對于Ⅱ類設(shè)備和Ⅱ類負(fù)離子發(fā)生器，應(yīng)測試負(fù)離子發(fā)生器的增強(qiáng)絕緣的電氣強(qiáng)度。負(fù)離子發(fā)生器電壓應(yīng)視為基本絕緣體或增強(qiáng)絕緣體。本文中用于檢測的負(fù)離子發(fā)生器類型為特殊類型，與高壓電流相接的部分應(yīng)當(dāng)做好精密的絕緣措施防止觸電。實(shí)驗室中的耐壓測試儀范圍不能滿足要求。該產(chǎn)品尚未經(jīng)過測試，樣品無法承受這種高壓沖擊，結(jié)果無法預(yù)測。除標(biāo)準(zhǔn)要求外，高壓發(fā)電機(jī)的電氣強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)也有特殊要求。高于額定頻率的正弦電壓被施加到變壓器的初級端子，并且在變壓器的次級繞組中產(chǎn)生兩倍的工作電壓。在低于額定頻率兩倍的測試頻率下，測試時間為60秒，而在更高測試頻率下，測試時間至少為15秒，這應(yīng)無故障。負(fù)離子發(fā)生器輸出端子的實(shí)際工作電壓為-9.4kV。在測試期間，將正弦波電壓施加到負(fù)離子發(fā)生器的輸入端，以在負(fù)離子發(fā)生器的輸出端產(chǎn)生18.8kV的工作電壓，但是負(fù)離子發(fā)生器沒有問題。

（三）電氣輸出間隔

在電氣輸出間隔實(shí)驗中，應(yīng)按照負(fù)離子發(fā)生器的具體參數(shù)設(shè)計實(shí)驗。另外，為了區(qū)分兩種不同的離子對電流的要求，還需要對兩種離子進(jìn)行測試，以確定不同離子的相關(guān)參數(shù)，幫助開發(fā)人員進(jìn)行更詳盡的設(shè)計。對于gb4706.1標(biāo)準(zhǔn)來說，如果工作電壓大于額定電壓，則施加到標(biāo)準(zhǔn)表16中間隙的額定電壓為額定脈沖電壓加電壓之間的差。當(dāng)然，最大工作功率和最大整流電壓之間存在著便于計算比較的比例。而對于IEC603351標(biāo)準(zhǔn)來說，該負(fù)離子發(fā)生器在直流條件下的輸出電壓小于30kHz，因此間隙限制必須以標(biāo)準(zhǔn)表16或標(biāo)準(zhǔn)iec606641表F中較大者為準(zhǔn)。對于IEC603351標(biāo)準(zhǔn)，僅限于標(biāo)準(zhǔn)表16或標(biāo)準(zhǔn)IEC606641表F.Ta越高，負(fù)離子發(fā)生器滿足要求的次數(shù)越少，無論表16t中指定的值如何IEC603351標(biāo)準(zhǔn)的大小或大或小，負(fù)離子發(fā)生器都應(yīng)符合這個標(biāo)準(zhǔn)[2]。

（四）爬電能力

爬電距離必須符合gb4706.1表17的要求，其極限值必須根據(jù)工作電壓確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表17，負(fù)離子發(fā)生器的工作電壓為220V。對于本文舉例的負(fù)離子發(fā)生器來說，負(fù)離子發(fā)生器不能標(biāo)準(zhǔn)中的滿足要求。應(yīng)用負(fù)離子發(fā)生器凈化空氣的48種家用電器技術(shù)，均滿足抗沖擊性和特殊標(biāo)準(zhǔn)電強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求，無法對爬電距離及電氣輸出間隔作出有效的測試，整體設(shè)計難以符合具體的應(yīng)用需求[3]。通過對傳統(tǒng)的測試方式予以應(yīng)用能夠表明，在具體的應(yīng)用當(dāng)中。無法對其具體的標(biāo)準(zhǔn)予綜合性的滿足，由此在對負(fù)離子發(fā)生器予以設(shè)計的過程當(dāng)中，設(shè)計人員需要在負(fù)離子發(fā)生器所擁有的輸出端子之上，對保護(hù)性的阻抗力充分的增加，以此對相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需求予以有效的滿足。

二、負(fù)離子發(fā)生器的合格標(biāo)準(zhǔn)

首先，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1的8.1.4，必須確定負(fù)離子發(fā)生器的輸出滿足保護(hù)阻抗標(biāo)準(zhǔn)第22章中所寫的要求，而不是滿足充電部分的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)相應(yīng)章節(jié)中的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗中試用電流通過保護(hù)阻抗后再將其連接到電源上，電容不應(yīng)當(dāng)超過0.1uF。如果電容過大或者電壓過大，保護(hù)阻抗難以承受過大的電流，將出現(xiàn)用電危險事故，則放電不應(yīng)超過45uC。如果峰值電壓超過15kV，則不得超過放電功率。在350mJ時，負(fù)離子發(fā)生器的輸出端子被視為未充電。

（一）電流測量

標(biāo)準(zhǔn)8.1.4顯示了將GB/T12113一起使用時的注意事項。標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是用于在工作溫度下測量泄漏電流的人機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖。電流方法與在工作溫度下測量泄漏電流的方法一致，并且可以使用泄漏電流計進(jìn)行測試。

（二）放電量測量

在負(fù)離子發(fā)生器的CD側(cè)實(shí)際測量的電壓為9.4kW。因為它是450V以上且15kV以下，所以必須測量輸出端子的放電容量，而不是放電的容量或能量。根據(jù)輸入電壓/時間曲線上記錄的總面積，使用標(biāo)稱值為2000Q的非電感電阻器進(jìn)行電測量，增加面積時不考慮電壓極性。為了對放電容量做一個測試，必須在關(guān)閉電源后立即測量2000Q無感電阻器的端電壓，移除S1并立即閉合S2，然后將2000f2電阻器連接到電路。通過在電壓/時間曲線上記錄電阻兩端的總面積來計算放電容量。可以使用具有集成功能的示波器直接測量。因此，可以直接計算出示波器曲線中包含的面積，然后將其除以2000，以獲得負(fù)離子發(fā)生器的放電容量。

（三）對電路阻抗的要求

電路阻抗在構(gòu)建過程中，主要是指在對二型結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接以及相應(yīng)的充電部分，以及具體的導(dǎo)電部分進(jìn)行綜合性的研究過程中所存在的阻抗，在其具體的應(yīng)用過程中以及相應(yīng)的設(shè)備出現(xiàn)各類故障之時，能夠使相應(yīng)的電流始終處于具體的安全范圍之內(nèi)。該標(biāo)準(zhǔn)在構(gòu)建過程中擁有22.27以及2242的具體安全規(guī)定。保護(hù)阻抗所具有的連接部分在構(gòu)建過程中，需要對雙重絕緣以及具體的強(qiáng)化絕緣要求予以滿足，并且相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)在構(gòu)建的過程中。能夠?qū)ο鄳?yīng)準(zhǔn)則中13章、16章中，對于電壓測試在應(yīng)用過程中雙重絕緣測試以及相應(yīng)的補(bǔ)充絕緣測試予以充分的使用，以此對其是否有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)予以符合進(jìn)行綜合性的探究。而保護(hù)阻抗在構(gòu)建的過程中，會構(gòu)建在負(fù)離子發(fā)生器所用的電源輸出端以及相應(yīng)的高壓輸出端的范圍之內(nèi)，由此，在設(shè)計負(fù)離子發(fā)生器的電路阻抗的抗性時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)碾妷杭半娏?，通常使用時長為一分鐘的三千瓦電流持續(xù)通過以測試電路阻抗的性質(zhì)[4]。

保護(hù)阻抗在構(gòu)建過程中需要以兩個具有高度獨(dú)立性的部分予以充分的組成，相應(yīng)的阻抗，在構(gòu)建的過程中需要擁有高度的穩(wěn)定性，并且在設(shè)備的使用過程中對于其綜合使用壽命不會產(chǎn)生一定程度的現(xiàn)實(shí)變化。如若保護(hù)阻抗所具有的任何部分處于斷開或短路的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，則需要在其第4節(jié)所存的電容機(jī)電容放電過程中進(jìn)行綜合性的測試，通過目測檢查等諸多模式，使其能夠?qū)η皟蓚€標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行綜合性的滿足，而保護(hù)阻抗在具體的輸出端，需要對其電阻的組成與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效的探究，而對于最后一個電阻而言，需要對其進(jìn)行一次性的動態(tài)分析，并且需要對標(biāo)準(zhǔn)中8.1.4部分的要求進(jìn)行電流及放電的綜合性測量。對于負(fù)離子發(fā)生器來說，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試，所有這些都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格的要求才會帶來安全的產(chǎn)品。

三、總結(jié)

本文以空氣凈化器的負(fù)離子發(fā)生器為例，詳細(xì)的介紹了負(fù)離子發(fā)生器的測試方法以及合格標(biāo)準(zhǔn)，以此為參考幫助科研人員在新型負(fù)離子發(fā)生器中的設(shè)計。細(xì)節(jié)處的參數(shù)需要更加的注意，防止負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生漏電等不良事故，維護(hù)購買者使用者的良好使用體驗，促進(jìn)新型科技方面的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓佳佳，陶宗明，張輝.一種基于遷移率分析的空氣負(fù)離子濃度檢測方法[J].氣象科技，2019，47（5）：747751.

[2]任行明.負(fù)離子發(fā)生器放電量測試方法[J].自動化與信息工程，2020，41（4）：6466.

[3]劉小芳，方從容，劉慧，等.離子色譜串聯(lián)質(zhì)譜法檢測茶葉中的高氯酸鹽[J].色譜，2016，34（10）：986988.

[4]孫劍秋，宋崇富，寧坤，等.微孔晶體材料C12A7Cl的表面氯負(fù)離子發(fā)射性能和機(jī)理[J].物理化學(xué)學(xué)報，2009，25（9）：17131720.

作者簡介：金程程（1992—），女，漢族，浙江杭州人，本科，助理工程師，研究方向：家電檢測;羅鵬程（1995—），男，浙江慈溪人，本科，助理工程師，研究方向：家電檢測。