浅析家用空调保护接地

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发布时间：2019/7/5 11:08:00

1、引言

空调产品的安全性能是靠它的设计来控制，产品在设计时，通常需要考虑防电击、防着火危险、防机械危险等方面，空调的安全标准GB 4706.1、GB 4706.32 已考虑这方面的评估要求。

对于大部分空调来说，属于I 类器具，其对于电击的防护依赖于基本绝缘和接地措施，该接地措施对于空调来说是必要条件，本文论述的是一方面管路中不采用导线直接与保护接地连接对空调的影响，分析安全标准对于接地的要求，另一方面是通过管路胀管连接的间接方式代替接地线。

2、空调安全标准

我们分析一下空调安全标准对于接地可靠连接的要求，尤其是对于标准没有定义的翅片和铜管胀管是否属于可靠连接。

2.1 空调标准中接地要求的分析

0I 类和I 类设备防电击措施是通过基本绝缘和附加安全防护措施，也就是说，当将基本绝缘失效后，导电部件通过连接到产品的保护接地上，起到防电击保护作用，因此，采用保护接地方式对于0I 类和I 类设备的安全是十分重要。作为提供接地性的部件和螺钉，不仅要符合国标GB 4706(IEC 60335) 第27 章( 接地措施) 的要求，且要符合GB 4706(IEC 60335) 第28 章( 螺钉和连接) 的要求。

2.2 标准连接要求

家电产品中常见的连接方式有螺钉、螺栓、压接、铆接、焊接、接插件等，螺钉无疑是其中最重要的衔接方式，螺钉在家电产品中的功能主要是固定部件、电气接和提供接地连续性的连接，当螺钉用作接地连接时，标准对其要求较高。在国际标准IEC 60335 和国家标准GB 4706 系列标准提到了宽螺距螺钉、自攻螺钉、机械螺纹等多个术语，见表1。

2.3 自攻螺钉的使用

在GB 4706.1-2005(eqv IEC 60335-1:2004) 中，自攻螺钉用作接地连接的前提条件是在正常使用中不需要改变连接方式。当自攻螺钉用作接地连接时，当前国标使用数量和要求不尽一致，具体要求汇总见表2。

2.4UL 标准

UL 对空调的安全标准有三份：UL 474、UL 484、UL1995，对于接地连续性的要求可以接受夹住、夹紧连接。“与接地的连接应采用可靠的方法，如夹紧、铆接、螺栓或螺钉连接，铜焊或焊接等接头部位应除以非导电性涂料，如油漆或搪瓷。绕在弹性固紧件上的接地连接不能依靠橡胶或其它非金属材料的夹紧作用”。从UL 标准我们可以知道，UL 标准接受空调翅片和铜管胀管的接地连续性。

目前关键是家用电器GB 4706(IEC 60335) 标准中没有对胀管连接的相关概念进行明确的定义和量化，其相关定义解释主要在紧固件基础性标准，UL 标准可接受胀管连接方式。虽然IEC 和UL 分属两个标准体系，同样的胀管连接方式一个标准可以接受，一个标准不接受，说明胀管连接有其可靠的一面。

通过查看的IEC 空调特标IEC 60335-2-40-2013，“如果系统元件之间的接地连续性符合27.5 的值要求，则认为满足在没有专用接地导体情况下的要求”，从标准的原意可以看出，安全标准虽没有明确胀管连接方式，但认为系统元件之间的接地连续性符合测试要求，即认为满足要求。

3、两器的生产工艺流程

到底胀管连接是否可靠？胀管工艺目前来说是比较成熟，我们不妨了解一下两器的生产工艺流程。

3.1 两器结构及工艺流程

目前，空调行业家用空调所使用的换热器多为铜管翅片进行空调冷媒和空气的热交换，也就是冷凝器和和蒸发器，俗称“两器”（如图1 实物所示）。其生产工序：弯制长U 管- 冲床-胀管- 烘干- 自动焊接- 氦检。

图1 两器实物图

3、两器的生产工艺流程

3.2 重点关键工序介绍

3.2.1 长U 工序（重点工序）

（1）此工序的加工内容为采用长U 管机把原材料铜管弯制成“U”型的长U 管，用于在两器里面形成冷媒的流路。

(2）原材料：行业内的铜管通常使用为磷脱氧铜内螺纹管，内表面增加螺纹的作用是增加内表面积，提高传热效果，如图2 所示：牌号TP2，材料状态M，来料状态LWC。

图2 内螺纹铜管

（3）整个加工过程的步骤如下：送料、弯制、切割、折弯、卸料（如图3 所示）。质量控制和外观要求: 弯曲区域没有明显的内部起皱, 弯曲结束没有缩进, 凸, 切口平滑, 无毛刺, 无变形, 铜管是干净的, 没有明显的氧化和划痕。

图3 弯制长U 管示意图

3.2.2 胀管工序（重点工序）

（1）此工序的加工内容为采用胀管机（关键模具：胀头）把铜管的直径进行扩大，使得铜管和翅片的配合由间隙配合变为过盈配合，翅片可以均匀的排布在铜管的外侧，起到强化铜管外表面换热效果的目的。

（2）整个加工过程的步骤主要是：扩胀→喇叭口成型两个工步。加工示意如图4、图5 所示。

图4 扩胀示意图图5 喇叭口成型示意图

（3）质量控制方面，主要有：胀管后翅片紧密、无露铜管现象、无严重叠片现象，两器无明显扭曲变形，变形控制在要求范围之内，管口无碰扁、无残留铝片，U 管底部不得胀凸。边板不能出现松动现象，翅片松动的片数≤ 3 片( 一般的冷凝器≧ 700 片，失效的概率相当于≤ 0.43%)。

3.2.3 自动焊接工序（关键工序）

（1）此工序的加工内容为采用自动焊接机，把小弯头焊接到两器的喇叭口上面。目前行业里面一般都是采用火焰钎焊的形式，属硬钎焊，在自动焊接机上面实现。一般以流水线小组的形式排布若干岗位（一般情况下，包括八个岗位：（1）上线、（2）插弯头、（3）敲弯头、（4）充氮、（5）焊接主机、（6）补焊、（7）看漏、（8）下线，每个小组配一名主机手），各自完成本岗位的工作内容，最终完成焊接的过程。

（2）关键控制点说明

自动焊接过程的质量问题是防止焊接泄漏。为了有效地控制焊接品质，在生产过程中应从以下几个方面进行控制。以下是简要介绍：

① 弯头和喇叭口的配合间隙

根据钎焊原理，为了保证在焊接的过程中良好的毛细管作用，一般建议采用0.05~0.1 mm 的理想配合间隙。生产过程中的主要控制点是钟口内径、小弯头的跨距P 值和小弯管口的圆度。

②清洁度

主要用于喇叭口和小弯头。为了避免前道工序中手套上的毛线、润滑油、铝粉等对喇叭口造成污染，小弯头的清洗程度在套完环进行二次清洗过程实现。

③焊接参数

A. 辅助燃烧方法：通过不同用途的助燃气体区分为2 种。一种是使用空气燃料作为辅助燃烧，气体压力（或流量）相差很大，在温度场方面，空气助燃的火力比较大，加热面积大，均匀性差；另一方面，氧气燃料作为辅助燃烧；另一种是使用氧气燃料作为辅助燃烧，助燃火力比较柔和，加热区域小，均匀性较好。

B. 为保障两器焊接流水线的稳定焊接，输入自动焊接机的各焊接气体压力一般作如下规定：液化气输入压力0.07~0.08Mpa；压缩空气输入压力0.5~0.8 Mpa，氧气输入压力0.5~0.8Mpa。

C. 为保证理想的加热时间，焊接流水线的速度一般在3.0~4.0 m/min 之间。

D. 焊枪的高度、角度、焊嘴的距离，焊嘴加热的位置。

④产品参数的一致性以下产品参数直接对焊接质量造成影响：喇叭口的高度、喇叭口大小、弯头的插入深度、弯头的厚度等。

3.2.4 氦检工序（关键工序）

（1）常用的氦检测方法有：吸枪检漏法、喷氦检漏法和真空检漏法，目前，真空检漏技术得到了广泛的应用。

（2）基本过程：在两器工件充满氦气后，将两器放入己

经进行抽真空的氦检测机真空室里，如果工件存在泄漏，工件中的氦气体就会泄漏到真空箱中。氦质谱仪通过测试端口吸入真空室中的气体，然后电离所有气体，根据同一磁场的旋转半径内各离子的电荷数和质量数不同的原理，将氦离子引入集热器中，进行放大，得到氦气离子的数量，从而判断氦气的数量是否超标，最终确认工件是否泄漏。

（3）氦检测方法具有高，响应快，检验稳定可靠等特点，在工业上行得到了广泛的应用。两器是空调换热的必要条件，两器的生产设备、自动化、工艺等发展至今已相当成熟，必须有一套完善的质量管理体系的厂家才能生产制造，故其可靠性有相当的保障。

4、接地电阻测试

由于空调是I 类器具，需要有接地措施，衡量产品接地是否可靠，通过接地电阻测试可以反应出来，由于接地导线是连接压缩机底座与电气盒，而压缩机是与管路相连接，我们将该接地导线取消前、后来反映铜管与翅片的接地电阻数据。我们对不同使用环境、年限的产品进行了接地电阻的测试，测试情况如表3。