电动工具发热试验中不确定度的分析

摘 要 电动工具在使用过程中会产生热量，当超过绝缘材料的极限时，会烧毁电机，产生短路，严重时会危及人身安全，因此，出厂检测时，发热实验尤其重要。在试验过程中必须先校正系统误差和随机误差，确保出厂检测万无一失，从而保证使用者的人生和财产安全。

关键词 电动工具；发热试验；消除误差；确保安全

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0217-01

电动工具品种繁多，功能各异，由于其结构轻巧，携带使用方便，与手工工具先比，可提高生产效率数倍到数十倍。目前已广泛应用于各种生产工作中，家庭使用也很普遍，但电动工具的质量可谓千差万别。由于电动工具使用是由操作者手持式紧密接触进行作业，其使用可靠性直接影响到操作者和周围环境的安全。

电动工具发热试验是指在考察工具的额定工作条件下，电动工具在运行时其绕组的温度升高变化情况。从而评价工具的发热所造成的对人和环境的不良影响。工具的发热主要是由线圈绕组，铁芯引起，当电流通过绕组时，由于绕组中存在着电阻需消耗功率，并以热量的形式散发掉，铁芯在交变磁场中产生涡流，导致功率损耗，这部分功率损耗也以热量的形式散失。这两种散失引起工具的发热，而发热会导致工具本身及其周围环境温度升高。而电机中的绝缘结构材料有一定的使用温度限制极限，超过这个使用极限，绝缘材料将加速老化，从而使电机使用寿命缩短。严重时还可能烧毁电机。因此，电动工具的发热试验在诸多测试中尤为重要。

1 影响电动工具发热试验不确定度的因素有哪些

1.1 系统误差

1）设备误差。我们在使用设备时，由于参与测量的量具，测试用仪器，仪表本身存在误差，或者元器件调整不准确，基准参数不稳定，仪器灵敏度等都会使测量设备产生误差。如直线电桥所测的电阻值使用一段时间后会与实际值有一定的误差等。

2）环境误差。实验室的温度，空调的布局及吹风口的高低，外界电磁场的作用，实验室电源电压是否稳定等。如同一条线路中大功率设备的开关机，瞬间电压变化较大。

3）方法误差。由于测量方法不完善或所依据的理论不严密而产生。比如将实验运算放大器当作理想放大器，就会产生模拟运算误差。

4）人员误差。实验室人员操作手法，反应速度，固有习惯，分析能力等。例如工作人员在固定被测电动工具时，夹具的松紧度一般凭工作人员的感觉和经验，依靠人眼、耳、手判别的测量过程也会因人而异，产生判别误差。

1.2 随机误差

在实际测量条件下，多次测量同一量值，若误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化，这种误差称为随机误差。例如：噪声干扰，有重型卡车从实验室旁马路驶过，产生大地震动等。

由于各种因素的综合影响，尽管从平均意义上讲，测量条件没变，比如使用同样仪器，在相同环境中，以同样的细心程度进行测量。但只要测量设备的灵敏度够高。我们就会发现各种测量的数据不完全一样，这就是随机误差造成的。

2 对策措施

实践证明，一切测量都具有误差。误差自始至终存在于任何实验过程中，这反映了人类对客观事物认识的局限性，由于误差存在的必然性，测量实际的目标不可能使误差为零，而只能设法将误差严格控制在一定范围内。因此，误差也是可控的。

1）定期检测仪器设备的精准度（计量检定），平时注意对实验用仪器设备的维护保养，对电子器件、引线、接线柱及转换开关的电阻，线路的触电和焊点的接触电阻的检测，保持仪器设备精确灵敏。

2）开机试验前，先检查室内环境是否在（20±2）℃范围内，且室内无对流空气，样机应在环境温度内放置一段时间（5小时左右），加装稳定电源以确保测试电压稳定。

3）电动工具发热测试过程中，工具装夹好坏直接影响试验结果，甚至决定试验能否正常进行。工具装夹时应尽量使工具输出轴与测功机的输入轴保持水平和同轴，使输入初始扭矩接近零。同时转动输入输出轴，判断夹具的松紧度是否合适。在确认工具装夹完好。仪器设备正常，环境条件满足要求后，才能打开电源进行操作。

4）测量电动工具温升一般用布置热电偶的办法测得。但定转子的温升必须由手工测得。在整个试验过程中误差是最大的。我在平时的工作中积累了一些小经验供大家分享。在断开电源，电动工具停止转动后尽快进行绕组电阻测量。用秒表开始计时，每隔5 s测量一次，记录电阻值。测量时应注意以下三点：①应尽量保持在断电30 s内完成首次电阻测量，如超过60 s，则测量值无效；②如果每隔5 s测量得的电阻值呈先升后降的趋势。则电阻值取最大值。如果能再10 s内完成，则测得的电阻值为真值；③将每隔5 s测得的数据绘制一条电阻―时间变化曲线，用外推法确定开关断开瞬间的电阻值。

5）随机误差在多次测量的总体上是服从统计规律的。可以用统计学的方法来估算其影响和分布规律，在同等精度下测量某一量值时，其随机误差的算术平均值随测量次数的无限增加而趋近于零。因此，对每一批次电动工具测试一般不少于两台。如发现异常，增加被测样品数。

3 结束语

电动工具发热试验中的误差是可以有效控制的。加强对人员的培训和设备的维护，改进装夹工具，采用先进的测量仪器，以及致力于提高电动工具的整体质量，为企业提供一份可行的解决方案，能更好的推进电动工具行业的发展。

参考文献

[1]金志颖,吕群珍.电动工具发热试验中绕组温升的不确定度分析.微特电机,2006,

34(3).

[2]梁中泉.对影响电动工具温升试验结果因素的分析.电动工具,2001,3.

作者简介

黄亚辉（1965―），男，籍贯：江苏，学历：大专，职称：工程师，主要研究方向：机电工程与电动工具。