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什么是隔离变压器的安全规格?

文章出处:www.xsh18.com 人气:发表时间:2018-04-08 12:42

1. 安规简介:
  安规也就是安全标准规格,安规对制造的装置与电组件有明确的陈述与指导,以提供具有安全与高品质的产品给终端使用者;其目的主要是用来防止electric shock, energy hazards, fire, mechanical and heat hazards, radiation hazards,chemical hazards等对人体造成的伤害.
  一般地,每一个国家都可以建立自己本国的电气安全标准,但是大多数的电源供给器制造厂商都是使用IEC,VDE,UL,CSA安全标准作为解决安全之需求.UL与VDE的安全标准有本质上的差异,UL规格比较集中在防止失火的危险,而VDE规格则比较关于操作人员的安全,对于电源供给器而言,VDE乃是最严厉的电气安全标准.
安规政策:高压测试和接地测试零缺点.

2. 电源供给器结构安全需求
  (1)    空间需求(spacing requirements)
   UL, CSA与VDE安全规格在活性组件之间,以及活性组件与固定金属组件之间,强制规定特定的空间需求,空间需求包括空间距离和沿面距离,空间距离在VDE中又叫间隙距离, 而在UL中则叫分离距离, VDE标准规格中的沿面距离在UL标准规格中则称为分隔距离.
  空间距离(Creepage distance):在两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间经由空气分离测得最短直线距离;
     沿面距离(clearance):沿绝缘表面测得两个导电组件之间或是导电组件与物体界面之间的最短距离.

  (2).电介质测试承受度(dielectric test withstand)
    当装置上的额定电压为250Vac或是更小时,在UL与CSA标准规格中需要做输入至输出与输入至地端的高电位隔离测试(HI-POT isolation test).

  (3).漏电流测量(leakage current measurement)
  UL与CSA标准规格中需要所有露出的固定金属组件必须予以接到大地端,而且经由连接至地端的1500Ω电阻器来测量漏电流; VDE标准规格则规定在1.06倍额定电压下, 由1500Ω电阻器与150nF电容器并联来测量漏电流.
  具体测量方法见五. SAFETY TEST & EVALUATION.

  (4).绝缘电阻( insulation resistance)
     在VDE标准规格中,输入端与SELV输出电路之间需要有7.0MΩ的最小电阻值,而输入端与较容易受变动的金属组件之间,则需要有2.0MΩ的最小电阻值,而其外施电压则为1分钟500Vac.
  *** SELV:安全特低电压电路(safety extra-low voltage circuit)其定义为具有适当保护设计之二次电路,即在任意两个可能碰触组件之间或人体可能碰触到任意组件和产品的接地保护端子之间电压不会超过42.4Vacpeak或60Vdc的二次电路;
  ELV:特低电压电路(extra-low voltage circuit)其定义为在导体与导体之间或导体对地之间的交流电压峰值不超过42.4Vac或直流电压不超过60Vdc的二次电路;
  危险电压(hazardous voltage):交流峰值超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压.
      一次侧:内部线路直接连接到主要电源或相关电源部分;
      二次侧:电源输出部分主要不是经由一次侧,而是透过隔离变压器和其它隔离器具转换而来者称为二次侧.

  (5).PC板需求(PC board requirements)
    UL与CSA规格也提供可燃性标准,也就是所有PC板必被UL认可为94V-2或是更好的材料,而VDE规格亦接受这些标准.

  附注:防火等级优劣
        发泡塑料材料类:HF-1等级较HF-2优,HF-2等级较HBF优;
        一般材料:5V优于V-0,V-0优于V-1,V-1优于V-2,V-2优于HB.

  3.    隔离变压器结构的安全需求
  在VDE标准规格中,对于隔离变压器的设计,制造与利用都有较严格的规定,以满足大多数其它国家的安全需求,在UL标准规格中,要求用在隔离变压器结构中的所有材料,必须有94V-2或是更好的额定值.

  (1).隔离变压器的绝缘( transformer insulation)
      隔离变压器的绕组依照需求,必须以绝缘做物理上的分隔,在绕组线上的亮漆,瓷漆或洋漆涂料,以及其它的金属组件,石绵与吸收水分的材料,在此需求的目的之内则不考虑绝缘.

  (2).隔离变压器的电介质强度(transformer dielectric strength)
      当使用复合层的绝缘厚度时,任何两层之间必须能够承受电介质强度,测试时绝缘层接触在一起且测试电位加于外部表面.

  (3).隔离变压器的绝缘电阻(transformer insulation resistance)
       绝缘用于隔离变压器的结构中必须在绕组之间,以及在绕组与铁心和框架金属板之间,必须有10MΩ的最小电阻值,并在1分钟内提供500Vac电压.

  (4).隔离变压器沿面与间隙距离(transformer creepage and clearance distance)
  绕组之间;绕组与端点,金属板,铁心,框架,绕组通过引线间;端点之间;端点—铁心与框架之间必须满足一定的空间间隔.

  (5).隔离变压器的水阻(transformer moisture resistance)
  在高湿度91~95%的情况下,温度在20~30℃之间,隔离变压器须保持绝缘阻抗及介电强度.

  (6).VDE规格的隔离变压器温度额定值(VDE transformer temperature rating)
  在正常操作下对特定的绝缘等级而言,最大的稳定化温度必须不超过绝缘等级的温度值.

  附注:绝缘等级分为以下七个等级,每一个等级温度(℃)如下

       Y        A        E        B        F        H        C

      90     105    120     130    150   180    180以上

  (7).UL与CSA规格的隔离变压器温度额定值(UL and CSA transformer temperature rating)
  当升高至周围温度(25℃)以上时,UL与CSA规格会规定隔离变压器的温度,可使用两种方法来做温度的测量,热偶法和电阻值法.

  安全的目的
  就是防止人体受到伤害或危害的可能性,皆在提供对人体的保护和对设备周围的保护。

  安全基本原则
  安全的原则在于避免由于下列各种危险所造成的人体和财产损害或危害的可能性:
  电击 (Electric Shock);
  能量 (Energy Hazards) ;
  火灾 (Fire Hazards);
  机械 (Mechanical);
  热 (Heat Hazards);
  辐射 (Radiation Hazards);
  化学 (Chemical Hazards)。
  电击 (Electric Shock)
  电击是由于电流通过人体而造成的。只要毫安级的电流就能在健康人体内产生反应,而且可能会由于不知不觉的反应导致间接的危害。更高的电流会对人体产生更大的危害。
  大于30 Vrms, 42.4 Vpeak, 或60 Vdc之电电压。都可能对人体造成触电危险。

  能量(Energy Hazards)
  大电流电源或大电容电路的相邻电极间短路时﹐可能导致引起下述的危险﹕
  ● 燃烧﹔
  ● 起弧﹔
  ● 溢出熔融金属。
  就此而论﹐甚至接触带安全电压的电路也可能是危险的。

  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 隔离﹔
  ● 屏蔽﹔
  ● 使用安全联锁装置。

  火灾 (Fire Hazards)
  正常工作条件下过载﹑组件失效﹑绝缘击穿或连接松动都可能产生导致危险的过高温度。但是﹐应保证设备内着火点产生的火焰不会蔓延到火源近区以外﹐也不会对设备的周围造成损害。

  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 提供过流保护装置﹔
  ● 使用符合要求的适当燃烧特性的结构材料﹔
  ● 选择的零部件﹑元器件和消耗能避免产生可能引起着火的高温﹔
  ● 限制易燃材料的用量﹔
  ● 把易燃材料与可能的点燃源屏蔽或隔离﹔
  ● 使用防护外壳或挡板﹐以限制火焰只在设备内部蔓延﹔
  ● 使用合适的材料制作外壳﹐以减小火焰向设备外蔓延的可能性。

  热(Heat Hazards)
  正常工作条件下的高温可能导致引起下述的危险﹕
  ● 接触烫热的可触及零部件引起灼伤﹔
  ● 绝缘等级下降或安全元器件性能降低﹔
  ● 引燃可燃液体。
  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 采取措施避免可触及零部件产生高温
  ● 避免使温度高于液体的引燃点﹔
  ● 如果不可避免接触烫热的零部件﹐提供警告标识以告诫使用人员。

  机械(Mechanical)
  可能导致危险的原因是﹕
  ● 尖锐的棱缘和拐角﹔
  ● 可能潜在地引起危害的运动零部件﹔
  ● 设备的不稳定性﹔
  ● 内爆的阴极射线管和爆裂的高压灯产生的碎片。

  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 倒圆尖锐的棱缘和拐角﹔
  ● 配备防护装置﹔
  ● 使用安全联锁装置﹔
  ● 使落地式设备有足够的稳定性﹔
  ● 选择能抗内爆的阴极射线管和耐爆裂的高压灯﹔
  ● 在不可避免接触时﹐提供警告标识以告诫使用人员。

  辐射(Radiation Hazards)
  设备产生的某种形式的辐射会对使用人员和维修人员造成危险﹐辐射可以是声频辐射﹑射频辐射﹑红外线辐射﹑紫外线和电离辐射﹑高强度可见光和相干光(激光)辐射。

  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 限制潜在辐射源的能量等级﹔
  ● 屏蔽辐射源﹔
  ● 使用安全联锁装置﹔
  ● 如果不可能避免暴露于辐射危险中﹐要提供警告标识以告诫使用人员。

  化学(Chemical Hazards)
  接触某些化学物品或吸入它们的气体和烟雾可能会造成危险。

  减小这种危险的方法包括﹕
  ● 避免使用在预定的和正常条件下使用设备时由于接触或吸入可能造成伤害的堆积的和消耗性的材料﹔
  ● 避免可能产生泄漏或气化的条件﹔
  ● 提供警告标识以告诫使用人员危险。

此文关键字:隔离变压器,安全规格

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