家電產品的安全防護設計

家電產品在現今的人類生活中，已成為不可或缺的產物。然而，這些產品在使用上，皆需藉助電力以產生熱能或動能，若設計不良或使用不當，將可能導致災害的發生，進而造成生命財產的損失。日常生活的不幸案例時有耳聞，因此電器產品的保護設計益形重要。

家電產品的安全防護設計理論目前，在家電方面較常采用的UL標準計有UL982、UL1005、 UL1026、UL1082、UL1083、UL499、UL507 等。這些標準在安全要求方面，會因應不同的產品種類而有所分別，但所運用的基本原則及概念卻是相同的。以下就UL 標準對家電產品的一般安全要求做一重點式的概略陳述，期待產品開發者在進行產品研發設計時，有更清晰的概念。

安全防護設計一般安全原則
·家電的安全設計不僅須注意正常的使用狀態，亦需預估可能發生的故障問題、可能的誤用狀況及外在環境對產品的影響。 ·必須假設消費者并未接受任何有關辨識產品危險的訓練，也就是說，消費者隨時可能接觸產品的危險部位，因此須透過警告卷標或使用說明書，告知消費者正確的使用方法及可能因誤用而引發的危險。 ·另須考慮產品維修人員可能接觸的范圍，故必須在維修手冊中標明產品應先去除電氣及機械危害后，才可進行維修，同時標明維修人員必須具備的防護器具，并于產品的明顯位置加上警告卷標。
電器產品的五大潛在危險及相應的防護設計使用電器產品時所可能發生的危險不外乎是觸電、能量、火災、高溫、機械等五大項，在此就各項危險的防護措施簡單說明。
1. 觸電的防護觸電是因電流流經人體而產生，對于人的生理機能影響可依電流量、時間、及流經人體的路徑而定。大約0.5 微安的電流即會影響健康，而更高的電流則會造成如灼傷或心室顫動等傷害。觸電可能產生的原因包括使用者接觸危險電壓的裸露部位、零件之間的絕緣失效、或使用者會接觸的絕緣失效。 預防觸電的方法：

·提供基本的絕緣，并且將可接觸到的導線及線路接地。 ·使用可靠的固定或鎖定的外殼，以及安全內斷開關等。 ·提供過電流保護。 ·在零件間提供接地的金屬保護幕、或在零件間提供雙層或增強的絕緣。 ·使用者可碰觸部位的絕緣必須通過機械強度及耐高壓測試。 檢測方式：可利用漏電電流測試儀及耐壓測試儀來測量與觸電有關的漏電電流及絕緣效果。
2. 能量危險的防護能量危險的產生可能是經由高電流供應器、或高電容線路的相鄰端短路所引起，可造成燃燒、電弧、或熱融化的金屬噴出。在此種情況下，即使產品的線路上仍是可觸摸的安全電壓，但仍可能造成 危險。預防能量危險的方法：采用隔離、防護罩、或提供安全內斷開關等。能量檢測方式：可藉異常操作測試及零件短路測試來判斷。
3.火災的防護產品在正常操作下，或由于過負載、零件失效、絕緣失效、接頭松脫等情況而產生超過材料或零件所能正常承受的溫度，均可能導致火災的發生。因此產品設計須預防內部過溫的發生，即使產生火源亦不會擴散至鄰近地方，亦不會造成外圍設備的損壞。 預防火災的方法： ·提供產品的過電流保護。 ·依產品實際用途，采用適當的防火材料。 ·選擇適當的零附件及物料，以避免因高溫造成的火災意外。 ·使用防護燃燒性物料，將之與起火源隔離。 ·使用適當防火外殼，以阻絕或避免產品內部起火時所產生的火源擴散。 火災檢測方式：可藉溫升測試、異常操作測試及零件短路測試判斷產品出現過溫時，是否會造成危險。
4.高溫的防護產品正常操作時所產生的高溫，可能會導致使用者接觸高熱部位時造成灼傷、并使產品降低絕緣功能及關鍵零件的安全性、以及點燃產品的易燃性液體或氣體。預防高溫的方法： ·在使用者可接觸的產品區域，采取避免產生高溫的措施。 ·避免溫度超過液體的燃點。 ·若接觸熱區域是無法避免的話，則必須加上警告使用者的卷標。 高溫的檢測方式：可藉溫升測試仿真可能發生的最壞狀況，以進一步判斷是否會造成危險。

5.機械危險的防護機械危險的來源包括產品的尖銳邊緣及邊角、具潛在性危險的移動或旋轉零件、不穩定的產品裝備、以及由破裂零件所飛出的物體等。預防機械危險的方法： ·將產品的尖銳邊緣及邊角磨圓。 ·產品外部提供遮蔽措施。 ·安全內斷開關的設計。 ·無支撐的產品部分必須有充分的穩定性。 ·若無法避免使用者的接觸，必須提供警告卷標。 機械危險的檢測方式：可藉由結構檢查、正常操作測試、異常操作測試及零件短路測試來判斷產品的危險程度。
外殼的設計
1. 產品的外殼可依其功能分為三大類： ·防電外殼：防止觸碰具有高電壓或高能量的線路或電訊線路。 ·防火外殼：防止在內部產生的火焰延燃至外部，并將擴散程度減至最低。 ·機械外殼：減少因機械或其它物理性損害所造成的危險傷害。
2. 產品外殼的物料及檢測方式： ·金屬外殼：其厚度、剛性強度、抗銹、材料阻抗、與危險電壓間距、或接地，均需符合標準。該物料的檢測方式計有沖擊測試、推力測試、接地導通測試、耐壓測試、墜落測試、銳邊測試及穩度測試。 · 塑料外殼：其強度、操作溫度、耐燃等級及電氣特性等均需符合標準。本物料的檢測方式包括沖擊測試、墜落測試、球壓墜落測試、穩度測試及熱應力釋放變形測試。 電源線的設計1. 電源的導線一般可分為火線、中性線及地線，設計上所需注意的事項包括： ·火線和中性線皆為帶電體。 ·地線與大地同電位，為非帶電體。 ·火線通常為黑色；中性線通常為白色；地線通常為綠色。
2.UL 安全要求： ·電源火線需接到產品主開關、主保險絲及標準插頭細邊葉片。 ·電源中性線需接到產品標準插頭寬邊葉片。

·標準接地插頭的頭型，接地端子有先進后出的設計。 ·使用電源線與延長線時需注意： ·按產品額定電流選擇適當的線號，最低線號是18AWG。 ·電源線的額定電壓、電流須不低于產品的額定電壓、電流。 ·可于額定負載連續使用達三小時以上之產品，插頭的額定電流須為產品額定電流之125%。 ·成品標準的長度限制。 ·接地型電源線須使用接地型延長線。o 在兒童可能拉扯到的地方，避免電源線或延長線自桌上垂掛。 家電產品的未來安全發展趨勢科技發展日新月異，家電產品走向便利生活的設計趨勢，許多智能型與多功能型的產品因應而生，例如從磨豆到沖泡咖啡的一機多用 咖啡機；多功能食物處理機，從切片、研磨、攪拌、榨汁到碎冰，一應俱全；此外，智能型的家電提供各種自動操作模式及安全防護...然而，這些人工智能結晶的新產品在設計研發的階段，其安全防護設計亦須兼顧各相關標準的安全要求。為了配合新科技的不斷涌現，本文特地歸納幾項未來UL 最具重要性的發展，
供產品設計者參考：
1. 與IEC/CSA 標準整合：為了與加拿大及歐盟電工法規 (IEC) 整合，UL 目前著手發展的家電產品新安全標準已經達到與 CSA 共同研訂的目標；此外，針對IEC 的要求，現在亦采取逐步合并的做法。以UL1005 的電熨斗安全標準為例，UL 已宣布自2009 年開始可同步接受UL1005 及 UL60335-2-3 的認證申請；而自2011 年，UL60335-2-3 則將取代UL1005。此舉將可逐步降低產品的安全認證成本。
2. 環保設計的要求： 因應環保需要，UL 針對歐盟2006 年將強制執行的RoHS 有害物質限制使用指引，規劃了可滿足整體行產供應鏈的全套解決方案，協助業者符合環保要求。
3. 與信息科技產品結合的安全考慮：身處于今日的信息時代，生活產品亦逐漸朝向自動化與系統化發展，因此，未來家電產品的防護設計必須與信息科技產品的安全設計互相結合。家電產品的防護設計牽涉廣泛，本文僅例舉一般性的其中四項原則做概略介紹，然而各種不同的產品尚有其它特別要求，必須依據適用的標準再詳細探討.

我國電器安全要求等級
各類家用電器均有安全標準，消費者應嚴格按使用要求操作，才可避免事故的發生。國家對常用電器安全要求共分0類、01類、Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類五個大類。
0類：這類電器只靠工作絕緣，使帶電部分與外殼隔離，沒有接地要求。這類電器主要用于人們接觸不到的地方，如熒光燈的整流器等電器。所以這類電器的安全要求不高。 01類：這類電器有工作絕緣，有接地端子可以接地或不接地使用。如用于干燥環境(木質地板的室內)時可以不接地，否則應予接地，如電烙鐵等。 Ⅰ類：有工作絕緣，有接地端子和接地線規定必須接地和接零。接地線必須使用外表為黃綠雙色的銅芯絕緣導線，在器具引出處應有防止松動的夾緊裝置，接觸電阻應不大于0.1Ω。 Ⅱ類：這類電器采用雙重絕緣或加強絕緣要求，沒有接地要求。所謂雙重絕緣是指除有工作絕緣外，尚有獨立的保護絕緣或有效的電器隔離。這類電器的安全程度高，可用于與人體皮膚相接觸的器具，如：電推剪、電熱梳等。 Ⅲ類：使用安全電壓(50V以下)的各種電器，如剃須刀、電熱梳、電熱毯等電器，在沒有安全接地又不干燥絕緣環境的情況下，必須使用安全電壓型的產品。