電氣間隙和爬電距離(圖文分析)經(jīng)典![圖文借鑒]

1、電氣間隙和爬電距離(圖文分析)經(jīng)典！ IEC 60335-1：2001家用和類似用途電器的安全 通用要求（第四版）標(biāo)準(zhǔn)在2001年5月公布，但由于配合使用的各個(gè)產(chǎn)品家用和類似用途電器的安全 XX特殊要求很多還沒有制訂出來，所以目前還沒有普遍使用200版本的通用要求。 與第三版相比，新版標(biāo)準(zhǔn)在許多方面，特別是在爬電距離和電氣間隙方面有了很多變化?？梢灶A(yù)見這些變化將會(huì)影響全世界未來10年家用電器及類似產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望引起相關(guān)人員的注意，尤其是家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)和測(cè)試方面人員的足夠重視。 歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織在2002年對(duì)EN60335-1進(jìn)行了換版，而中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1相信很快更新。據(jù)悉全國家用

2、電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)已經(jīng)于2003年9月在煙臺(tái)召開了GB4706.1-XXXX標(biāo)準(zhǔn)的起草工作會(huì)議，有希望在今年內(nèi)完成征求意見稿。 下面筆者結(jié)合工作實(shí)踐，給大家介紹一下標(biāo)準(zhǔn)制訂的一些背景情況，并重點(diǎn)對(duì)變化較大的第29章作簡(jiǎn)單介紹。背景介紹：在過去40多年里，第一版(1976)，第二版(1988)，第三版(1991)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于爬電距離和電氣間隙的內(nèi)容要求一直沒有什么變化。它們都是以過去積累的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)制訂出來的，但是現(xiàn)在看來這些要求相對(duì)保守，留有余地太多，或者說對(duì)制造商的要求高了。 例如：對(duì)于230V和小于130V的危險(xiǎn)帶電部件與易觸及部件之間都是8mm爬電距離和電氣間隙的要求和同樣的交流耐壓測(cè)試值

3、的要求。雖然TC 61(制訂IEC 60335標(biāo)準(zhǔn)的委員會(huì))早在編寫第三版時(shí)，就已經(jīng)注意到這些內(nèi)容要求不盡合理，并打算修改，可是由于在這方面經(jīng)驗(yàn)不足，更改條件還不成熟，所以被耽擱了好幾年。最近幾年，隨著IEC60664絕緣配合系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，對(duì)于直流電壓小于1000V和交流電壓小于1500V絕緣配合有了更明確和具體的電氣間隙和耐壓要求，TC 61委員會(huì)就有了修訂標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)。因而參照IEC 60664所制訂的新版IEC 60335與舊版相比，有很多變化，并且這些新增內(nèi)容比較復(fù)雜，不太容易理解和掌握。變化介紹：第3章定義：在新的標(biāo)準(zhǔn)中引入了一些新的概念，原來的一些定義稍作了改動(dòng)。l3.

4、3.5功能絕緣functional insulation：為實(shí)現(xiàn)電器正確功能，兩導(dǎo)電體之間的絕緣，沒有安全的功能。其實(shí)這也不是“新”的概念，在開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)早就有這個(gè)概念了。大家不妨打開GB4943-1995（idt IEC 60950-1:1991）信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全標(biāo)準(zhǔn)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)有類似的概念1.2.9.1“工作絕緣：設(shè)備正常工作所需的絕緣，并不起防電擊作用”。最常見的功能絕緣的例子：PCB板上帶電件之間的絕緣，如圖1中所示，帶電件1和帶電件2之間的絕緣即為功能絕緣。而在IEC60335-1：1991版中，會(huì)把它當(dāng)作基本絕緣來考核。第13.3條：電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電

5、壓發(fā)生了變化。IEC60335-1：1991（第三版）標(biāo)準(zhǔn)的要求： 絕緣試驗(yàn)電壓值對(duì)其他基本絕緣為1000V對(duì)附加絕緣為2750V對(duì)加強(qiáng)絕緣為3750V可以認(rèn)為器具內(nèi)部的部件工作電壓都是小于250V，按額定電壓小于250V的水平來考核的。但隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的白色家電采用新的技術(shù)，譬如家用空調(diào)變頻技術(shù)，微波爐高壓倍壓電路等，器具使用的是220V的額定電源電壓，但在器具內(nèi)部可能出現(xiàn)高于電源電壓的工作部件，有的部件工作電壓高達(dá)數(shù)千伏。經(jīng)過大量的實(shí)踐，技術(shù)專家們覺得應(yīng)該修改第三版標(biāo)準(zhǔn)不分工作電壓考核的情況。請(qǐng)看標(biāo)準(zhǔn)中的表4：表4-電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓 絕緣試驗(yàn)電壓V工作電壓額定電壓VSELV150

6、V150V250V250V基本絕緣500100010001.2U+700附加絕緣100017501.2U+1450加強(qiáng)絕緣200030002.4U+2400我們可以看到，附加絕緣和加強(qiáng)絕緣的試驗(yàn)電壓從原來的2750V和3750V分別下降到了1750V和3000V，但是增加了對(duì)工作電壓大于250V的部件/位置的試驗(yàn)。第14章：瞬時(shí)過電壓（沖擊電壓試驗(yàn)），它與29章電氣間隙試驗(yàn)密切相關(guān)。通俗地說，瞬時(shí)過電壓試驗(yàn)?zāi)M閃電瞬時(shí)引入的一個(gè)高電壓，看看器具的電氣承受能力。某種意義上講，也可以說它是第13章電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的延伸。第22.3條：增加了直接插入插座式器具的插腳保持力的測(cè)試，要求經(jīng)過70C處理1h后

7、，沿插腳縱向施加50N拉力，插片不應(yīng)有大于1mm的位移。第29章：電氣間隙，爬電距離和固體絕緣。由于采用了新的體系，而且與前面14章緊密相連，有必要先給大家理一理29章各條款的聯(lián)系。29章提出總的要求：電氣間隙、爬電距離和固體絕緣要能夠承受電氣應(yīng)力，是充分的。29.1條 電氣間隙的要求，并提出基本絕緣和功能絕緣的電氣間隙可以減小的條件和試驗(yàn)。29.1.1條 基本絕緣的電氣間隙要求；29.1.2條 附加絕緣的電氣間隙要求：按表16中基本絕緣的限值；29.1.3條 加強(qiáng)絕緣的電氣間隙要求：按表16中的限值，但采用額定沖擊電壓更高一級(jí)別的限值。29.1.4條 功能絕緣的電氣間隙要求：按表16的限值，

8、但某些情況可以不考慮（例外情況）。29.1.5條 對(duì)工作電壓大于額定電壓的情況電氣間隙的要求；29.2條 爬電距離的要求；29.2.1條 基本絕緣的爬電距離要求：按表17；29.2.2條 附加絕緣的爬電距離要求：按表17中基本絕緣的限值；29.2.3條 加強(qiáng)絕緣的爬電距離要求：按表17中兩倍于基本絕緣的限值；29.2.4條 功能絕緣的爬電距離要求：按表18，但某些情況可以不考慮（例外情況）；29.3條 附加絕緣和加強(qiáng)絕緣的固體絕緣（穿通絕緣）距離要求；為方便理解，試歸納查電氣間隙的步驟如下：步驟一：根據(jù)過電壓類別、額定電壓查標(biāo)準(zhǔn)中表15得出額定沖擊電壓；步驟二：查表16得出基本絕緣電氣間隙；步

9、驟三：必要時(shí)，按一定的條件減少基本絕緣的電氣間隙；步驟四：按不同的絕緣，得出相應(yīng)的電氣間隙。 舉例：?jiǎn)柲?20V額定電壓電吹風(fēng)內(nèi)部布線到外殼外表面，沿外殼安裝縫（如圖2）的電氣間隙是多少？解釋：從防觸電的角度分析，內(nèi)部布線的絕緣層提供基本絕緣防護(hù)，風(fēng)扇外殼提供附加絕緣防護(hù)，兩者合稱雙重絕緣。現(xiàn)在要考核附加絕緣的電氣間隙。步驟一：查表15得知額定電壓220V，過電壓類別II的情況下額定沖擊電壓2500V；步驟二：查表16得出基本絕緣在額定沖擊電壓2500V情況下最小電氣間隙為2.0mm；步驟三：按29.1.2條附加絕緣是采用基本絕緣的限值，即2.0mm。而按IEC60335-1:1991標(biāo)準(zhǔn)，查

10、表得到4.0mm的限值，由此可見，要求的確是降低了。IEC60335-1:2001 表15-額定沖擊電壓 額定電壓V額定沖擊電壓V過電壓類別IIIIII5033050080050且15080015002500150且300150025004000IEC60335-1:2001 表16-最小電氣間隙 額定沖擊電壓(V)最小電氣間隙(mm)注13300,5注25000,5注28000,5注215001,0注325002,0注340003,5注360006,0注380008,5注31000011,5注3注1：這些尺寸要求只適合于空氣中的電氣間隙。注2：由于大規(guī)模生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生一些誤差，比標(biāo)準(zhǔn)IEC 60

11、664中更小的電氣間隙要求因此未被采用。注3：在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期里，有可能會(huì)造成間隙的減少，考慮到這些原因，表16的要求比標(biāo)準(zhǔn)IEC 60664中最小間隙增加了0.5mm。IEC60335-1:2001 表17-基本絕緣的最小爬電距離 工作電壓（V）爬電距離（mm）防污等級(jí)123材料組別材料組別材料組別a/ba/b500.20.60.91.21.51.71.9a50 1250.30.81.11.51.92.12.4125 2500.61.31.82.53.23.64.0250 4001.02.02.84.05.05.66.3400 且5001.32.53.65.06.37.18.0500 且8

12、001.83.24.56.28.09.010.0800 10002.44.05.68.010.011.012.51000 且12503.25.07.110.012.514.016.01250 且16004.26.39.012.516.018.020.01600 且20005.68.011.016.020.022.025.02000 且25007.510.014.020.025.028.032.02500 且320010.012.518.025.032.036.040.03200 且400012.516.022.032.040.045.050.04000 且500016.020.028.040.

13、050.056.063.05000 且630020.025.036.050.063.071.080.06300 且800025.032.045.063.080.090.0100.08000 且1000032.040.056.080.0100.0110.0125.010000 且 1250040.050.071.0100.0125.0140.0160.0a如果部件的工作電壓小于50V，允許使用b的材料IEC60335-1:2001 表18-功能絕緣的最小爬電距離 工作電壓（V）爬電距離（mm）防污等級(jí)123材料組別材料組別材料組別a/ba/b500.20.60.81.11.41.61.8a50

14、且 1250.30.71.01.41.82.02.2125 且 2500.41.01.42.02.52.83.2250 且 400b0.81.62.23.24.04.55.0400 且 5001.02.02.84.05.05.66.3500 且 8001.83.24.56.38.09.010.0800 且 10002.44.05.68.010.011.012.51000 且 12503.25.07.110.012.514.016.01250 且 16004.26.39.012.516.018.020.01600 且 20005.68.011.016.020.022.025.02000 且 25

15、007.510.014.020.025.028.032.02500 且 320010.012.518.025.032.036.040.03200 且 400012.516.022.032.040.045.050.04000 且 500016.020.028.040.050.056.063.05000 且 630020.025.036.050.063.071.080.06300 且 800025.032.045.063.080.090.0100.08000 且 1000032.040.056.080.0100.0110.0125.010000 且 1250040.050.071.0100.012

16、5.0140.0160.0a如果部件的工作電壓小于50V，允許使用b的材料對(duì)于基本絕緣和功能絕緣的電氣間隙可以有條件地減少，條件是：a）通過第14章的瞬時(shí)過電壓（沖擊電壓）測(cè)試； b）結(jié)構(gòu)上能保證不變形：在裝配時(shí)或發(fā)生磨損或有相對(duì)位移的情況下，電氣間隙不會(huì)受到影響。因此螺絲，聯(lián)接線等必須可靠聯(lián)接，不會(huì)發(fā)生脫落。這里剛性聯(lián)接能被接受。 要強(qiáng)調(diào)對(duì)于 0 類和 0I 類器具的基本絕緣在污染等級(jí)3的情況還是要按表16執(zhí)行，電氣間隙的要求不能減少。查爬電距離的要求的步驟可歸納為：步驟一：確定被考核部位的工作電壓；步驟二：確定被考核部位的材料組別（CTI指數(shù)）；步驟三：確定被考核部位的污染等級(jí)；步驟四：按

17、不同的絕緣，在相應(yīng)的表中查在該工作電壓、材料組別和污染等級(jí)下的爬電距離要求。 在討論電氣間隙、爬電距離的問題時(shí)，值得注意以下幾個(gè)問題：1、 零部件與整機(jī)的問題：在參照IEC 60664制訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，TC 61標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在選用電氣間隙要求時(shí), 增加了0.5mm的余量(參照前面表16注3)。雖然零部件標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)也參照IEC 60664標(biāo)準(zhǔn)制訂零部件標(biāo)準(zhǔn)，但他們選用最低的電氣間隙要求制訂他們的標(biāo)準(zhǔn)。(因?yàn)镮EC 60664只給出了在不同情況下的絕緣配合系統(tǒng)，沒有對(duì)每個(gè)不同產(chǎn)品有具體電氣間隙的要求，因此每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。所以不同類型的產(chǎn)品就會(huì)有不同要求。) 因此出現(xiàn)了這個(gè)問題：如果

18、我們對(duì)零部件按照標(biāo)準(zhǔn)最低電氣間隙要求進(jìn)行考核，那么，符合零部件標(biāo)準(zhǔn)的零件不一定就能符合整機(jī)要求。因此我們?cè)谶x用零部件時(shí)就需特別注意。這個(gè)問題在新的修改版中有望得到解決。 2、 漆包線的問題：在第三版的標(biāo)準(zhǔn)中雖然沒有功能絕緣這個(gè)概念，但是浸漬過的繞組電氣間隙有1,0mm的減少。但在第四版的標(biāo)準(zhǔn)，只有在額定沖擊電壓大于1500V的情況下，才允許有0.5mm的減少。3、 根據(jù)表16的不同額定沖擊電壓的值可以查出基本絕緣，附加絕緣，加強(qiáng)絕緣和功能絕緣的電氣間隙要求。但是，對(duì)于加強(qiáng)絕緣的電氣間隙要求，在表16中要選高一級(jí)別的額定沖擊電壓對(duì)應(yīng)的限值。4、 對(duì)于電熱管(防塵)和PTC元件，它們的電氣間隙要求被減少到1.0 mm。5、 由于新版電氣間隙要求比舊版減少很多，因此新版第22.