电气间隙和爬电距离(图文分析)经典!.doc

电气间隙和爬电距离(图文分析)经典!
IEC 60335-1:2001《家用和类似用途电器的安全 通用要求》(第四版)标准在2001年5月公布,但由于配合使用的各个产品《家用和类似用途电器的安全 XX特殊要求》很多还没有制订出来,所以目前还没有普遍使用200版本的《通用要求》。
与第三版相比,新版标准在许多方面,特别是在爬电距离和电气间隙方面有了很多变化。可以预见这些变化将会影响全世界未来10年家用电器及类似产品的结构设计,希望引起相关人员的注意,尤其是家电产品设计和测试方面人员的足够重视。
欧洲标准化组织在2002年对EN60335-1进行了换版,而中国国家标准GB4706.1相信很快更新。据悉全国家用电器标准化技术委员会已经于2003年9月在烟台召开了GB4706.1-XXXX标准的起草工作会议,有希望在今年内完成征求意见稿。
下面笔者结合工作实践,给大家介绍一下标准制订的一些背景情况,并重点对变化较大的第29章作简单介绍。
背景介绍:在过去40多年里,第一版(1976),第二版(1988),第三版(1991)标准关于爬电距离和电气间隙的内容要求一直没有什么变化。它们都是以过去积累的经验为基础制订出来的,但是现在看来这些要求相对保守,留有余地太多,或者说对制造商的要求高了。
例如:对于230V和小于130V的危险带电部件与易触及部件之间都是8mm爬电距离和电气间隙的要求和同样的交流耐压测试值的要求。虽然TC 61(制订IEC 60335标准的委员会)早在编写第三版时,就已经注意到这些内容要求不尽合理,并打算修改,可是由于在这方面经验不足,更改条件还不成熟,所以被耽搁了好几年。最近几年,随着IEC60664绝缘配合系统系列标准的不断完善,对于直流电压小于1000V和交流电压小于1500V绝缘配合有了更明确和具体的电气间隙和耐压要求,TC 61委员会就有了修订标准的技术基础。因而参照IEC 60664所制订的新版IEC 60335与旧版相比,有很多变化,并且这些新增内容比较复杂,不太容易理解和掌握。
变化介绍:
第3章定义:在新的标准中引入了一些新的概念,原来的一些定义稍作了改动。
l?????????3.3.5功能绝缘functional insulation:为实现电器正确功能,两导电体之间的绝缘,没有安全的功能。其实这也不是“新”的概念,在开关标准、电子产品标准早就有这个概念了。大家不妨打开GB4943-1995(idt IEC 60950-1:1991)《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》标准,我们就会发现有类似的概念1.2.9.1“工作绝缘:设备正常工作所需的绝缘,并不起防电击作用”。
最常见的功能绝缘的例子:PCB板上带电件之间的绝缘,如图1中所示,
带电件1和带电件2之间的绝缘即为功能绝缘。而在IEC60335-1:1991版中,会把它当作基本绝缘来考核。
第13.3条:电气强度试验电压发生了变化。IEC60335-1:1991(第三版)标准的要求:
绝缘
试验电压值
——对其他基本绝缘为
1000V
——对附加绝缘为
2750V
——对加强绝缘为
3750V
可以认为器具内部的部件工作电压都是小于250V,按额定电压小于250V的水平来考核的。但随着技术的发展,越来越多的白色家电采用新的技术,譬如家用空调变频技术,微波炉高压倍压电路等,器具使用的是220V的额定电源电压,但在器具内部可能出现高于电源电压的工作部件,有的部件工作电压高达数千伏。经过大量的实践,技术专家们觉得应该修改第三版标准不分工作电压考核的情况。请看标准中的表4:
表4-电气强度试验电压
绝缘
试验电压V
工作电压
额定电压V
SELV
≤150V
>150V≤250V
>250V
基本绝缘
500
1000
1000
1.2U+700
附加绝缘
1000
1750
1.2U+1450
加强绝缘
2000
3000
2.4U+2400
我们可以看到,附加绝缘和加强绝缘的试验电压从原来的2750V和3750V分别下降到了1750V和3000V,但是增加了对工作电压大于250V的部件/位置的试验。
第14章:瞬时过电压(冲击电压试验),它与29章电气间隙试验密切相关。通俗地说,瞬时过电压试验模拟闪电瞬时引入的一个高电压,看看器具的电气承受能力。某种意义上讲,也可以说它是第13章电气强度试验的延伸。
第22.3条:增加了直接插入插座式器具的插脚保持力的测试,要求经过70°C处理1h后,沿插脚纵向施加50N拉力,插片不应有大于1mm的位移。
第29章:电气间隙,爬电距离和固体绝缘。由于采用了新的体系,而且与前面14章紧密相连,有必要先给大家理一理29章各条款的联系。
29章提出总的要求:电气间隙、爬电距离和固体绝缘要能够承受电气应力,是充分的。
29.1条 电气间隙的要求,并提出基本绝缘和功能绝缘的电气间隙可以减小的条件和试验。
29.1.1条 基本绝缘的电气间隙要求;
29.1.2条 附加绝缘的电气间隙要求:按表16中基本绝缘的限值;
29.1.3条 加强绝缘的电气间隙要求:按表16中的限值,但采用额定冲击电压更高一级别的限值。
29.1.4条 功能绝缘的电气间隙要求:按表16的限值,但某些情况可以不考虑(例外情况)。
29.1.5条 对工作电压大于额定电压的情况电气间隙的要求;
29.2条 爬电距离的要求;
29.2.1条 基本绝缘的爬电距离要求:按表17;
29.2.2条 附加绝缘的爬电距离要求:按表17中基本绝缘的限值;
29.2.3条 加强绝缘的爬电距离要求:按表17中两倍于基本绝缘的限值;
29.2.4条 功能绝缘的爬电距离要求:按表18,但某些情况可以不考虑(例外情况);
29.3条 附加绝缘和加强绝缘的固体绝缘(穿通绝缘)距离要求;
为方便理解,试归纳查电气间隙的步骤如下:
步骤一:根据过电压类别、额定电压查标准中表15得出额定冲击电压;
步骤二:查表16得出基本绝缘电气间隙;
步骤三:必要时,按一定的条件减少基本绝缘的电气间隙;
步骤四:按不同的绝缘,得出相应的电气间隙。
举例:问某220V额定电压电吹风内部布线到外壳外表面,沿外壳安装缝(如图2)的电气间隙是多少?
解释:
从防触电的角度分析,内部布线的绝缘层提供基本绝缘防护,风扇外壳提供附加绝缘防护,两者合称双重绝缘。现在要考核附加绝缘的电气间隙。
步骤一:查表15得知额定电压220V,过电压类别II的情况下额定冲击电压2500V;
步骤二:查表16得出基本绝缘在额定冲击电压2500V情况下最小电气间隙为2.0mm;
步骤三:按29.1.2条附加绝缘是采用基本绝缘的限值,即2.0mm。
而按IEC60335-1:1991标准,查表得到4.0mm的限值,由此可见,要求的确是降低了。
IEC60335-1:2001 表15-额定冲击电压
额定电压V
额定冲击电压V
过电压类别
I
II
III
≤50
330
500
800
>50且≤150
800
1500
2500
>150且≤300
1500
2500
4000
IEC60335-1:2001 表16-最小电气间隙
额定冲击电压(V)
最小电气间隙(mm)注1
330
0