電氣間隙和爬電距離的簡(jiǎn)析二

1、2010.12 46日用電器Electrical Appliances 一 引言一般來(lái)說(shuō),在樣品爬電距離和電氣間隙的測(cè)量過(guò)程中,需要考慮的問(wèn)題主要是影響因素(過(guò)電壓、污染等級(jí)、材料組別等和路徑選擇(合理選取路徑,計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確等,除此之外,還有不少超出標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注點(diǎn)以外的因素影響到測(cè)量結(jié)果。器具開(kāi)關(guān)按照不同的操動(dòng)方式可分為倒板開(kāi)關(guān)(lever switch、倒板開(kāi)關(guān)(lever switch、蹺板開(kāi)關(guān)(rocker switch、按扭開(kāi)關(guān)(push-button switch、拉線開(kāi)關(guān)(cord-operated switch、推拉開(kāi)關(guān)(push-pull switch等幾類(lèi)基本類(lèi)型。蹺板開(kāi)關(guān)在器具

2、開(kāi)關(guān)大類(lèi)中是較常見(jiàn)的一種,廣泛應(yīng)用于各類(lèi)家電、設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)器具中,用以控制電源的通斷、切換等。其中的帶指示燈蹺板開(kāi)關(guān),不僅具有基本的通斷功能,并且?guī)в行盘?hào)指示作用(一般以氖管指示燈較為常見(jiàn),作用是在電路通斷的同時(shí)有指示燈顯示,這樣使得操作方便、直觀,方便了使用者。本文的研究對(duì)象正是這類(lèi)開(kāi)關(guān),因?yàn)樵趯?shí)際工作中,我們發(fā)現(xiàn)這類(lèi)開(kāi)關(guān)的爬電距離和電氣間隙具有很強(qiáng)的代表性,值得深入研究和分析探討。二 相關(guān)概念電氣間隙clearance:兩導(dǎo)電部分間的最短空間距離。爬電距離creepage distance:兩導(dǎo)電部分之間沿固體絕緣材料表面的最短距離。電氣間隙主要受脈沖耐電壓、穩(wěn)態(tài)耐受電壓和暫時(shí)過(guò)電壓、再

3、現(xiàn)峰值電壓、電場(chǎng)條件、海拔、微觀環(huán)境的污染等級(jí)等因素的影響。 技術(shù)創(chuàng)新日用電器電氣間隙和爬電距離的簡(jiǎn)析(二摘要:本文首先從標(biāo)準(zhǔn)理解的角度對(duì)電氣間隙和爬電距離的定義概念等內(nèi)容做出解析,然后結(jié)合實(shí)際樣品對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外部接線等對(duì)電氣間隙和爬電距離的影響進(jìn)行分析,對(duì)選擇的代表性樣品在不同條件下進(jìn)行爬電距離和電氣間隙的測(cè)量和判定,并以此拋磚引玉,希望能對(duì)以后工作上相關(guān)的內(nèi)容有幫助和受益。關(guān)鍵詞:蹺板開(kāi)關(guān);電氣間隙;爬電距離;信號(hào)指示器;加強(qiáng)絕緣杜 娟(廣州威凱檢測(cè)技術(shù)研究院 廣州 510663爬電距離主要受電壓、微觀環(huán)境、爬電距離的方向和位置、絕緣表面的形狀、絕緣材料、電壓作用的時(shí)間等因素的影響。蹺板開(kāi)

4、關(guān)(rocker switch:這種開(kāi)關(guān)的操動(dòng)件是外觀低矮的杠桿(搖桿,若需改變接觸狀態(tài),必須將搖桿蹺向一個(gè)或多個(gè)位置上。蹺板開(kāi)關(guān)通常是鑲嵌在面板表面,利用人手直接蹺動(dòng)開(kāi)關(guān)的操動(dòng)件來(lái)操作,因?yàn)橥庑蔚脑?業(yè)內(nèi)也俗稱船型開(kāi)關(guān),如圖1所示(單極ON-OFF 結(jié)構(gòu)。信號(hào)指示器(Signal indicator:與開(kāi)關(guān)相聯(lián)結(jié)并能顯示電路狀態(tài)的器件,該器件可受開(kāi)關(guān)控制,也可不受開(kāi)關(guān)控制。對(duì)基本結(jié)構(gòu)的蹺板開(kāi)關(guān)而言,信號(hào)指示器就是安裝在輔助基座上的,用于指示開(kāi)關(guān)通斷的燈泡,這類(lèi)開(kāi)關(guān)的代表性結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中指示燈已經(jīng)用紅圈標(biāo)出,從爆炸圖可以比較清晰的看出整體布局,燈泡串聯(lián)電阻安裝在燈座上,引線則通過(guò)彈簧和

5、彈片與帶電極銜接,接通燈泡回路。在開(kāi)關(guān)通斷的時(shí)候,相應(yīng)的燈泡亮或滅,以達(dá)到指示作用。加強(qiáng)絕緣(Reinforced insulation:用在帶電部分上的單一絕緣結(jié)構(gòu),其提供的防觸電保護(hù)程度與雙重絕緣相當(dāng)。對(duì)于蹺板開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō),加強(qiáng)絕緣是最重要的考核量之一,因?yàn)槿绻_(kāi)關(guān)加強(qiáng)絕緣的爬電距離和電氣間隙的實(shí)際值不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的限制,對(duì)使用者的防觸電保護(hù)會(huì)達(dá)不到要求,從而產(chǎn)生很大的安全隱患。蹺板開(kāi)關(guān)是人手直接操作的開(kāi)關(guān)類(lèi)型,那么正常使用時(shí)暴露在外面的開(kāi)關(guān)部分都屬于加強(qiáng)絕緣的范疇。若參照上圖的話,指的就是整個(gè)蹺板和嵌在安裝面上的所有部分。E l e c t r i c a l A p p l i a n c

6、 e s技術(shù)創(chuàng)新·Technology and Innovation三 具體實(shí)例分析3.1 典型實(shí)例測(cè)試對(duì)象 試驗(yàn)樣品是一款帶指示燈蹺板開(kāi)關(guān)(圖3,結(jié)構(gòu)為單刀單擲(SPST,全斷開(kāi)。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 選擇GB15092.1-2003器具開(kāi)關(guān) 第1部分:通用要求作為依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)最為合適。測(cè)量要求 僅考慮污染等級(jí)為2(正常情況下,測(cè)量該樣品加強(qiáng)絕緣的電氣間隙和爬電距離是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3.2 測(cè)試前分析準(zhǔn)備工作需要測(cè)試的部位是開(kāi)關(guān)易觸及部位到帶電部件之間的電氣間隙和爬電距離,測(cè)試中可能用到的儀器有千分尺 、間隙測(cè)試卡、游標(biāo)卡尺等,考慮到比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的落點(diǎn)分布,應(yīng)盡量采用普通的工具來(lái)測(cè)量。測(cè)量的之前,

7、首先需要了解樣品結(jié)構(gòu),目的是為了防止拆卸樣品的時(shí)候損壞樣品或是造成部件間的相對(duì)位移。我們先對(duì)樣品的透視圖進(jìn)行了分析,以確定內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和各部分之間的相對(duì)位置(如圖4。開(kāi)關(guān)的氖燈串接一個(gè)電阻, 然后其引線一端通過(guò)主彈簧始終與端子2連接,另一端通過(guò)輔助彈簧與端子3相連(可斷開(kāi)。這樣以來(lái),當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),輸出端子1,2之間就形成閉合回路,用來(lái)控制負(fù)載輸出;端子2,3之間也會(huì)形成閉合回路,控制氖燈變亮進(jìn)行指示。圖5中,離開(kāi)關(guān)易觸及表面最近的帶電部位分別用a,b兩點(diǎn)標(biāo)出,開(kāi)關(guān)加強(qiáng)絕緣部位由紅色區(qū)域標(biāo)出,那么我們需要測(cè)量的就是帶電部位a,b分別到開(kāi)關(guān)易觸及表面的爬電距離和電氣間隙是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合透視圖,

8、可以輕易的分析出待測(cè)部位的爬電距離和電氣間隙的路徑,在小心拆卸掉整個(gè)操動(dòng)件(保證引線不移位變形之后進(jìn)行測(cè)量,對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果幾乎沒(méi)有影響。3.3 測(cè)試過(guò)程將樣品的測(cè)量分為兩個(gè)部分:試驗(yàn)1和試驗(yàn)2,試驗(yàn)1設(shè)定為開(kāi)關(guān)閉合情況下,試驗(yàn)2設(shè)定為斷開(kāi)情況下。首先要確定易觸及表面的精確范圍,之后可以將開(kāi)關(guān)的操動(dòng)件拆卸下來(lái),用游標(biāo)卡尺或間隙測(cè)試卡測(cè)量易觸及部分到帶電部分的最短路徑值,再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)限值判斷這款開(kāi)關(guān)的加強(qiáng)絕緣是否符合要求。在確定加強(qiáng)絕緣范圍時(shí),要分別使用直型和彎形試驗(yàn)指,對(duì)開(kāi)關(guān)易觸及部分(包括溝槽、縫隙進(jìn)行探觸,找到可觸及的最邊緣點(diǎn),如圖6所示。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)的可觸及的邊緣點(diǎn)c,d和斷開(kāi)時(shí)可觸及的邊緣點(diǎn)e

9、,f確定下來(lái)之后,路徑也就是圖上所示的黃線距離,并且此例中爬電距離和電氣間隙的路徑一致。 1:開(kāi)關(guān)閉合情況下47 2010.12日用電器Electrical Appliances2010.12 48日用電器Electrical Appliances 技術(shù)創(chuàng)新日用電器爬電距離距離和電氣間隙的路徑圖在圖6中已經(jīng)清晰顯示,顯而易見(jiàn)兩條路徑相比是ac 之間的距離最短。那么我們利用游標(biāo)卡尺、間隙測(cè)試卡等工具,可方便的測(cè)出所需要的實(shí)際值。按照GB15092.1-2003第20章對(duì)加強(qiáng)絕緣要求,爬電距離限值為5mm,電氣間隙的限值為3mm。此款開(kāi)關(guān)ac 之間的距離實(shí)測(cè)結(jié)果為5.10mm,可以得出結(jié)論為符合標(biāo)

10、準(zhǔn)要求。圖7是開(kāi)關(guān)這個(gè)部分的實(shí)物圖,可以用來(lái)更清晰的觀察氖燈的引線布局。圖7與圖6中a,b 兩點(diǎn)相對(duì)應(yīng),從照片可以反映a,b 兩點(diǎn)的實(shí)際位置,并且因?yàn)榕臄z角度的問(wèn)題,c,d 兩點(diǎn)不能直觀的從圖7中看到。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)條件下,反而開(kāi)關(guān)的加強(qiáng)絕緣的爬電距離和電氣間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的可能性很大。因?yàn)楹芏嗌a(chǎn)廠僅僅把設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)放在接通情況,認(rèn)為只有接通條件下才會(huì)出現(xiàn)帶電部件到易觸及部件距離不夠從而不符合加強(qiáng)絕緣要求,導(dǎo)致觸電危險(xiǎn);而開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),則不需要考慮加強(qiáng)絕緣不夠帶來(lái)的觸電危險(xiǎn)。這個(gè)理解顯然是錯(cuò)誤的。通常蹺板開(kāi)關(guān)沒(méi)有附帶說(shuō)明書(shū)和安裝指引類(lèi)的文件,所以接線方法比較靈活,即使是對(duì)于單極開(kāi)關(guān)而言,也有兩種不同的接線方法。的a,b 兩點(diǎn)就是低電位,那么對(duì)于加強(qiáng)絕緣的爬電距離和電氣間隙測(cè)量來(lái)說(shuō),就不需要考慮路徑ae 和bf,而是選擇其他路徑。從圖中可以比較清楚的看出其他有可能的路徑,都比較輕易滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求。總結(jié)通過(guò)上述模型的建