浅谈现调饮料机的过热防护

【摘要】本文对现调饮料机的过热原因进行了分析，对过热测试方法和各种过热保护方法进行了解析。

【关键词】绝缘系统；温控器；热熔断器；耐高温；隔热

对于产品或者零件过热的防护，一直是电气产品安全的重要课题。现调饮料机中无论是制冷单元还是制热单元在使用过程中都会产生很大的热量，而这些热量会影响到电气零件甚至整个电气系统的正常工作。所以在进行产品设计的同时，必须设计好产品的过热防护措施。一般我们通过温升实验来检查现调饮料机的过热保护系统是否完备。而一旦出现过热防护不足时，可以采取很多方法来解决，诸如隔热、使用耐热等级高的材料、主动散热与被动散热、提高绝缘系统等级、增设温控器、过热保护器及热熔断体等等。

1.过热原因类别

对于现调饮料机，出现过热的情况主要有以下几个原因：

1）空间不足。随着各类餐饮店及饮料零售店的出现，紧凑化小型化成为了对现调饮料机产品的趋势要求。而随着产品内部空间的缩小，零部件的散热成了一大难题。不同的零部件之间交叉影响，很容易出现温升不合格的情况。

2）零件耐温级别过低。在产品开发初期，零件的选型尤为重要。不同零件耐温级别千差万别。在零件处于不同的位置时，要确保其有足够的耐温性能。

3）加热单元。现调饮料机除了能配出可口的饮料，还能对饮料的温度进行控制，当存在加热饮料的功能时，必须使用加热单元。而加热单元必须使用发热元件，如何合理的控制发热元件的热量，显得非常重要。

4）异常情况。当现调饮料机出现电路故障时，电流的增大会导致元件发热加剧，严重时会发生烧毁甚至着火的情况，所以现调饮料机对于异常情况下的过热防护务必要更加重视。

2.温升实验

对于产品的过热防护系统，温升试验是最好的测试方法之一。一般把设备按照规定好的距离安装到测试角上，在一些关键位置贴好热偶线测温点，并测量各线圈初始电阻，在正常状态下启动运行，提供1.06倍的额定电压，运行直到各个温度值达到稳定状态时，记录各个点最大温度，测量线圈末了电阻，计算线圈温升值。最后判定各个温度点温度值是否满足相应的限值要求。在测试过程中要注意以下几个方面：

1）热偶线的选择。常用的热偶线主要有T型、K型和S型。其中T型因为价格低廉经常成为首选。但在选择热线时一定要考虑到可能探测温度范围。热偶线存在会随着温度接近其探测限值而减少其准确度的不足，因此务必根据可能的温度值选定具备高温度限值，高精确度的热偶线进行检测。

2）初始电阻值的记录。对于含线圈的电机变压器等元件，需要记录初始电阻值。但是温度的差异对于电阻值的差异影响非常大。而现调饮料机因为不断的运行和测试，其元件的温度不能及时回复到室温。所以务必在元件的温度降到或达到室温时进行初始电阻值的记录。

3）末了电阻值的测量。在停机之后，有时元件温度会因为失去了冷却风扇的散热而上升，而有的元件则会因自然冷却而下降。往往在数秒内温度变化会非常大。所以务必在第一时间采集得到正确的电阻值。

3.隔热

在现调饮料机中，诸如压缩机，电加热管，电机等核心零件在工作中会产生很多的热量。而往往因为紧凑的产品结构，有限的空间布置，这些发热零件周围有时不得不布置一些耐温低的零件。可以在发热零件与耐低温零件之间设置隔热挡板。同时为了防止人在使用产品的过程中误触及发热零件，也须设置隔热挡板将发热零件隔离起来。

4.耐热材料

常用的电线耐温标称值一般为60度，90度，105度等，在电气室环境温度较高的情况下往往达不到耐温要求。而一般的耐高温玻璃纤维套管温度往往可以达到200多度。故可以将二者配合使用。除了电线和电线护套外，塑料材料的耐温性能对于现调饮料机的过热保护系统也起到了重要作用。在IEC体系中，塑料的耐热特性一般通过球压测试来进行检验。球压测试通过烤箱来进行。塑料在正常温升中测得的温度加上40摄氏度，在非正常温升中测得的温度加上25摄氏度，两者之间取较大的值作为烤箱的设定温度。但对于一般塑料材料设定温度不能低于75摄氏度，对于支撑带电部的塑料材料设定温度不能低于125摄氏度。压力球压好并烘烤1个小时之后取出，塑料上的压痕不得超过2毫米。而在UL体系之中，一般用相对温度指数RTI来表示塑料的耐热级别。相对温度指数RTI一般分为三个，分别是电气性能RTI，冲击RTI和机械RTI。RTI越高，表明该材料耐热等级越高。一般来说，对于靠近压缩机、电机、加热管、变压器等发热源的电线和塑料，务必采用耐温高的类型。而在产品外部用于外观展示的塑料，一般因为工作时温度较低而可以选用耐温稍低一些的类型。

5.主动散热与被动散热

常见的主动散热方式为冷却风扇，使用冷却风扇可以很好的为发热零件解决散热问题。而被动散热常用于发热量不太大的场合，通常使用散热孔、散热片。在某些特殊场合，也可以使用主动散热与被动散热相结合的方式。

6.绝缘系统

绝大部分现调饮料机中都会使用电机，变压器等零件。而这些零件都会用到绝缘系统。绝缘系统是由两种或两种以上绝缘材料组成的。一般包括漆包线、绝缘纸、套管、骨架等等。

在UL 1446中把绝缘系统分为多个不同的等级，如Class 105， Class 120， Class 130等等。每个不同的等级都要经过严格地试验。如果电机或者变压器的环境温度过高，则可采用绝缘等级较高的绝缘系统来提高过热防护等级。

7.温控器

温控器是控制产品维持在设定温度范围内工作的自动控制元件。一般现调饮料机中需要用到温控器的场合有结冰控制和加热温度控制。结冰控制主要是用温控器控制饮料温度，一般与产品性能相关性较大，与过热防护关联不大。但用于加热温度控制的温控器则对产品安全至关重要。温控器主要有双金属片式、液涨式、压力式几种。双金属片式是最常见的一种。随着温度的变化，双金属片会因受热发生变形，顶开触点，从而断开电路。而当温度下降到一定程度时，双金属片又会恢复原来的形状，松开触点，闭合电路。液涨式温控器主要通过热胀冷缩的原理来控制膜盒，从而最终控制开关的通断。温控器主要有以下重要的参数：

1）动作次数：由于需要经常的开闭，动作次数成为温控器最重要的参数之一。常见的温控器动作次数由数千次到数十万次不等。对于现调饮料机来说，至少应选择一万次以上动作次数的温控器。

2）动作温度：温控器的动作温度往往是一个范围，而且会随着使用次数的增加发生细微的变化。在选择温控器时一定要考虑到以后可能的变化，做好提前的防范设计。

3）额定电流：在选择温控器时一定要注意温控器可能承受的最大工作电流，温控器的额定电流至少是最大工作电流的110%。

8.过热保护器

与温控器不同的是，过热保护器主要是用于压缩机，电机，变压器等零件的过热防护上。尤其是电气产品出现一些内部故障时，比如短路，过载等，变压器、电机等绕组线圈可能会急剧发热。为了确保这些零件不会在异常状态下发热过大，过热保护器是很好的选择之一。

9.热熔断体

热熔断体又称为温度保险丝，是不可复位的热敏保护元件。热熔断体价格便宜，体积小，安装简单，可靠性高，广泛应用于各种电器设备中。动作温度也是热熔断体最重要的参数之一，一般而言，在动作温度正负10摄氏度内，热熔断体都有可能熔断。

参考文献

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