一、技术概述
温升是电玩具所有安全问题中链条较长的一环。电流通过导体产生焦耳热,热量在密闭的塑料外壳内累积,绝缘材料随温度上升逐步软化、变形、失去机械强度,绕组漆膜在持续高温下老化开裂,进而形成匝间短路或对地击穿。这个过程通常没有明显征兆:玩具仍在正常发声发光,外壳摸上去只是"有点热",直到某一天绝缘失效,可触及部位带上危险电压,或者内部炭化引燃外壳。
儿童产品的温升问题比成人电器更难控制,原因有三。其一是体积小、散热面不足,塑料外壳本身导热差,热量集中在电池仓与变压器附近。其二是使用方式不受控,玩具常被抱在怀里、压在枕头下、塞进书包,散热孔被织物遮挡后内部温度会显著上升。其三是负载波动大,电机在启动、堵转与爬坡时电流可达正常运行值的数倍,而儿童恰恰喜欢让玩具"卡住不动"看它挣扎。
EN 62115 与 GB 19865 对温升的处理逻辑一致:在规定环境温度下让样品运行至热稳定,测量各关键部位的温度并折算为温升,再按部位与材料分档比较。变压器绕组通常用电阻法测量,通过绕组电阻随温度的变化反算平均温度;电池表面、外壳、开关触点等部位用热电偶或热敏电阻贴附测量。两种方法各有适用边界,选错方法会带来系统性偏差。
因此温升检测的价值不止于给出合格与否,更在于揭示热量的产生位置与传导路径:是电池内阻偏高、是接触电阻过大、是变压器设计余量不足,还是散热结构被外壳造型堵死。定位清楚,改进才有方向。
二、检测样品
温升试验对样品状态高度敏感,送检时应按供电方式与热源类型分组,避免把电池驱动与变压器驱动的产品混在同一单元判定。
变压器类包括带外置适配器或内置变压器的电子琴、故事机、投影玩具与早教机,热源集中在变压器绕组与稳压元件,重点在绕组温升与外壳局部过热。电池驱动类包括使用干电池的遥控车、发光玩具与电动玩偶,热源在电池内阻与电机,重点在电池表面温度与电池仓周边。可充电类包括内置锂离子或镍氢电池组的产品,涉及充电与放电两个工况,充电末期的温升往往高于放电工况。电机负载类包括电动童车、履带车与带机械动作的玩偶,堵转与爬坡是温升的高风险工况。复合类指同时含变压器与充电电池、或同时含电机与发热元件(如灯泡、加热片)的产品,热源叠加,需按叠加工况布点。
送检数量按同款同供电方式为一个单元,配套适配器、电池与说明书一并提供。样品应处于可正常工作状态,散热孔畅通、外壳无破损。若产品含热保护器件(如温度开关、PTC),需提供规格书与安装位置说明,因为保护动作会截断温升曲线。随样提供额定电压与功率、电池类型与容量、电机规格、外壳材料牌号与阻燃等级,便于确定布点与判定分档。
三、检测项目
温升专项的考察点按"热源—传导—可触及面"三层展开。
变压器绕组温升是核心项,通过冷热态电阻比反算绕组平均温度,判断绝缘系统是否在允许范围内工作。变压器铁芯与骨架温度同步测量,用于判断是否存在局部过热。电池表面温升在放电与充电两个工况下分别测量,充电末期与放电末段通常是温度高点。可触及外壳温升按标准规定的部位布点,包括手柄、按键、贴近电池仓的外表面,判定依据是材料性质与接触时长。
电机绕组与换向器温度纳入考察,堵转工况下的温升上升速率是判断电机选型是否合理的依据。开关、触点与接线端子温度用于发现接触电阻过大的问题,这类过热往往在装配不良时出现。内部布线绝缘层的温度也需关注,因为线束贴近热源时绝缘会加速老化。环境温度必须全程记录,温升是实测温度减去环境温度的结果,环境波动会直接传递到结论。
四、检测方法
步骤一,状态调节与初始测量
样品在规定环境温度下放置至热稳定,记录环境温度、湿度与大气压。对变压器类,在冷却状态下用精密电桥测量绕组冷态电阻并记录,同时记录绕组温度,作为电阻法计算的基准。对电池类,记录开路电压与表面初始温度。
步骤二,布点
按标准要求在关键部位布置测温点。变压器绕组采用电阻法,不额外粘贴传感器;铁芯、骨架、外壳、电池表面、开关与端子采用细线热电偶或热敏电阻贴附,贴附后用隔热材料覆盖测点,减少环境对流对读数的影响。电池测温点通常布置在电池主体表面与电池仓内壁,避免布置在极耳附近造成局部偏高。
步骤三,工况设置
按额定电压与规定负载运行,覆盖正常工作条件。对电机类叠加堵转或规定过载条件,对变压器类叠加输出过载或短路保护动作前的条件,对可充电类分别执行充电与放电工况。工况顺序应记录,因为前序工况的余热会影响后续读数。
步骤四,运行至热稳定
持续运行至温度变化率在规定时间内不超过规定值,视为达到热稳定。运行期间记录各测点温度随时间的曲线,观察是否存在温度突变、保护器件动作或异常声响。对带热保护的产品,若保护提前动作,需记录动作时刻与温度并说明。
步骤五,数据折算
对热电偶测点,温升为实测温度减去环境温度。对电阻法测点,用冷热态电阻比与导体温度系数反算绕组平均温度,再折算温升。折算时需注意绕组材质(铜或铝)对应的温度系数不同,材质判断错误会造成明显偏差。
步骤六,判定
将各部位温升与标准规定的分档限值比较,按部位与材料分别判定。变压器绕组按绝缘等级分档,外壳按材料热变形特性分档,电池表面按电池类型分档。任一点超标即该项不通过,同时记录超标幅度与温度上升趋势,为改进提供依据。
五、检测仪器
多路温度记录仪配细线热电偶用于外壳、电池与端子的温度采集,通道数需覆盖全部测点。精密电桥或直流电阻测试仪用于变压器与电机绕组的冷热态电阻测量。热敏电阻与数据采集模块用于电池表面的贴附测量,体积小、热容低。恒温恒湿箱或恒温室用于提供稳定的环境温度,避免环境波动影响温升折算。交流稳压电源用于提供额定电压并保持稳定输出,电压波动会直接改变热源功率。功率计用于监测输入功率与电流,辅助判断负载是否与设计一致。电子负载与可调负载装置用于模拟过载与堵转条件。红外热像仪用于快速定位异常热点,作为布点前的筛查手段。风速仪用于记录试验环境的气流状态。上述设备按周期校准与期间核查。
六、应用领域
出口欧盟的电玩具需在 EN 62115 框架下完成温升评价,作为电气安全的一部分与电气强度、机械强度等项目共同构成完整结论。面向国内市场的产品按 GB 19865 对应条款评价,布点与判定逻辑一致。
跨境电商面向多市场销售时,可在一次试验中完成共用工况的温升测量,再按两套标准的分档分别判定,减少重复运行时间。品牌方在方案阶段引入温升试验,可在变压器选型、电池方案与外壳散热结构定型前发现余量不足的问题。
平台抽检与客诉追溯中,温升数据用于判断问题出在电池批次、变压器供应商还是装配工艺中的接触不良。产品责任与保险场景中,热稳定曲线与布点记录可作为技术资料留存。科研与教学场景则用于比较不同电池体系、电机方案与外壳材料在散热表现上的差异。
七、常见问题
检测周期是多久?
温升项目本身耗时取决于热稳定时间,常规单款产品在数个工作日内可完成,周期受工况数量(充电、放电、堵转、过载)、布点数量、是否需要多电压条件以及复测安排影响。大容量电池与大功率变压器的热稳定时间较长,整体周期相应延长。
检测费用是多少?
该项费用受多方面因素影响,主要取决于委托的检测项目数量、所采用的试验方法与判定条件、样品的数量与规格尺寸、试验工况设置的复杂程度,以及委托方对报告出具周期的缓急要求等。单项常规性能测试与多项目组合验证之间的费用差异较为明显,若需加急出具报告,通常也会对最终费用产生一定影响。建议在正式委托前先梳理并明确检测需求与项目清单,直接与承接检测任务的实验室沟通,由技术人员依据实际样品情况与试验方案给出针对性的报价参考。
送检前需要做哪些准备?
应送可正常工作的完整样品,配齐适配器、电池与说明书,散热孔与外壳保持原状,不要额外开孔或加装散热片。若含热保护器件,请提供规格书与安装位置。同时提供额定电压与功率、电池类型与容量、电机规格、外壳材料与阻燃等级。样品在送检前应完成充放电循环,使电池处于稳定状态,避免新电池首次使用时的异常发热干扰读数。
温升合格是否代表实际使用中不会发烫?
不代表。温升试验在规定环境温度与规定工况下进行,属参考性依据。实际使用中的环境温度、连续运行时长、散热孔是否被遮挡、电池老化程度都会影响结果。将玩具放在被褥上、抱在怀中或置于密闭空间使用,实际温度可能明显高于试验值。产品设计应通过热保护、限流与散热结构降低风险,并在说明书中给出提示。
变压器绕组温升明显高于外壳温度,说明什么?
常见原因是绕组线径偏细导致铜损偏大、铁芯截面积不足使磁损上升、层间绝缘偏厚影响散热、以及绕组与骨架之间缺少导热路径。此外若变压器选型余量偏小,额定负载下即接近极限。此类问题应通过增大线径、优化铁芯规格、改善浸漆与灌封工艺解决,仅靠外壳开孔效果有限。
检测报告一般包含哪些内容?
通常包含样品信息与照片、额定参数与供电方式、依据标准与版本、环境温度与湿度记录、各测点的布点位置与示意、工况设置与运行顺序、温度随时间变化曲线、达到热稳定的判据、变压器冷热态电阻与折算温度、各部位实测温度与温升、分档限值比对与逐点判定、保护器件动作记录,以及仪器与校准信息。
哪些情况下建议进行该项试验?
电玩具新品定型与首件确认、变压器或电池供应商更换、电机与驱动方案变更、外壳结构与散热孔设计修改、充电电路参数调整、新增功能导致负载上升、进入新市场前的合规准备、平台抽检以及客诉涉及外壳发烫时,均适合安排电玩具温升检测。



