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家电产品绝缘系统分析
2016-04-20     来源:日用电器    作者:徐春建    浏览:368    评论:1        
导读:摘要:本文重点对GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求》 中对于5种绝缘进行系统性的梳理,对5种绝缘进行分析,并通过分析明确标准对家电产品各部位绝缘的要求,最后提出绝缘体系的概念。关

摘要:本文重点对GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求》 中对于5种绝缘进行系统性的梳理,对5种绝缘进行分析,并通过分析明确标准对家电产品各部位绝缘的要求,最后提出绝缘体系的概念。

关键词:绝缘;GB 4706.1;防触电保护;家电

目前,各类家电产品标准修订的时候对电气安全的相关规定已日趋完善,作为电气安全最基本的绝缘保护也已纳入大家的眼球,被称为“安全防范之最”。按照GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求》 中的绝缘分类,电气绝缘被分成了以下5类:功能性绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘、双重绝缘,并分别对不同类型的绝缘规定了不同的要求。本文将重点介绍产品绝缘类型的判定方法。

1 绝缘基本定义

GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第一部分:通用要求》 中电气绝缘被分成了以下5类:
  ①基本绝缘 basic insulation
  施加于带电部件对电击提供基本防护的绝缘。
  ②附加绝缘supplementary insulation
  万一基本绝缘失效,为了对电击提供防护而对基本绝缘另外施加的独立绝缘。
  ③双重绝缘double insulation
  由基本绝缘和附加绝缘构成的绝缘系统。
  ④加强绝缘reinforced insulation
  提供与双重绝缘等效的防电击等级而施加于带电部件的单一绝缘。
  ⑤功能性绝缘functional insulation
  在不同电势的导电部件之间的绝缘,仅为器具的正确运行所需。

2 绝缘类别判别方法

实际工作中如何分辨产品绝缘的类型?从定义分析很明显看出产品绝缘类型不仅仅由绝缘材料决定,还要由他在触电保护中所起到的作用来决定。对实际产品的绝缘类型,一般通过以下几个方面来判别:

1)视检法(即视检判断+试验论证)
  对于防触电保护的绝缘首先采用主观判断法进行初步判断,即通过初步视检判断+试验论证,如图1。


图 1 初步检测判断

视检判断的关键部件有:
  ①未接地的易触及金属部件 ②可接触外壳 ③已接地的易触及金属部件 ④未接地的不易触及金属部件
  带电部件L1和L2各自分开,部分被一有孔的塑料外壳包围,部分被空气包围,并接触到固体绝缘。在该结构中还带有一片不可触及的金属片。有两个金属盖子,其中一个接地。

用视检法对图1进行分析:
  基本绝缘:L1F(对带电部件提供最基本的保护)
  附加绝缘:DG(L1F为基本绝缘,DG在附加绝缘失效时提供保护)
  功能绝缘:L1L2(L1,L2为带电部件的两极,属于功能性绝缘)
  双重绝缘:L1A(L1G已经为双重绝缘,金属片A的接地不起保护作用,无需考虑)
  加强绝缘:L1K(金属片K未带接地保护,可触及部分需满足加强绝缘要求或者双重绝缘要求)
  L1J、L1I、L1G(可触及部分无任何其他保护,需满足加强绝缘或者双重绝缘要求)

可以看出视检判断是从绝缘定义对产品绝缘类别进行判断,在结构较简单的情况下可以清晰的判断,但是在产品结构复杂,存在视力不可及的结构时往往会误判。比如很多情况下产品内部已经有了附加绝缘,外壳绝缘仅仅起装饰或者功能性作用,实验人员仍旧会对产品外壳绝缘进行附加绝缘乃至加强绝缘要求考核,如果绝缘本身达不到就会产生误判。

2)结构法(结构要求+试验论证)
  由于产品结构的复杂性,绝缘保护可能不仅仅是视线所能达到的范围,可能在元件内部、绝缘与绝缘之间也有着不同的保护。结构法是通过标准对于产品结构的要求在对绝缘系统较复杂时经常使用的辨别方法,即将绝缘当成一个系统,以最严酷的情况考核,对绝缘系统肉眼无法辨别的内部结构不进行分析。

同样如图1,用结构法进行分析:
  基本绝缘:L1A(金属片A带有接地保护,L1A仅需满足基本绝缘要求)
  加强绝缘:L1K(金属片K未带接地保护,可触及部分需满足加强绝缘要求或者双重绝缘要求)
  L1J、L1I、L1G(可触及部分无任何其他保护,需满足加强绝缘或者双重绝缘要求)

可以看出结构法忽略了产品绝缘体系内部,而是对绝缘体系整体进行考虑。尽管结构法考核是按照最严格的情况进行考核,但个人认为这只能做为辅助手段。因为对绝缘组成结构的分析不充分,空气也可能在系统绝缘中产生了绝缘效果。而家电产品在使用过程中会由于脏水、烟灰、金属等等的污染而导致原来作为绝缘的空气间隙形成跨界而失去绝缘作用;同时器具使用过程中因为受到器具外界的挤压、撞击等等导致器具外观变形也有可能会导致空气绝缘间隙变小甚至完全消失影响绝缘效果。

3 GB 4706.1-2005各类别绝缘要求
  从绝缘材料的辨别方法来看,一般都是优先在从绝缘材料的功能和结构要求对材料类别进行判定,而后进行试验论证,而非从绝缘材质进行考虑。当然这不是说绝缘材质不重要,绝缘材质对于绝缘类别的判定是决定性的。那不同绝缘类别对于材质都有什么要求呢?以220V的额定电压为例,结合GB 4706.1-2005第13.3、16.3、21.2、29.3等章节进行分析(参见表1)。

表1 各类别绝缘要求

4 多重绝缘
  随着科技的发展,绝缘技术呈现多元化发展,现阶段5种绝缘定义已经难以满足其要求,多层绝缘已经在家电产品中被逐渐应用。个人认为有必要引出一个新的名称对多层绝缘进行定义,如“多重绝缘”。

多重绝缘(Multiple insulation)即多种绝缘相互搭配从而提供等效于某种绝缘的绝缘系统。
  (注:其组成的绝缘材料为非同质体或者同质体,为可分离或部分可分离的单独的几层。)
  常见的多重绝缘如胶带,结构如图2。


图2 胶带基本结构

多重绝缘的概念区别于加强绝缘的概念,其内部的绝缘是独立的或者部分独立的。当然具体如何考核多重绝缘还需要经验数据的积累。双重绝缘也是一种多重绝缘。GB 4706.1-2005第29.3.2章节对多重绝缘也有涉及,但其对每层绝缘的耐压程度做了要求,个人认为很难覆盖所有情况,以图2的胶带为例,粘剂、涂底剂、基材、分离涂层均同时起着绝缘的作用,但粘剂与涂底剂均不能单独分离开进行测试,而基材与分离涂层可以分开进行测试,而此种绝缘结构就不适用于5种绝缘的任何一种。

对于多重绝缘概念的测试方法,因为接触不多且未做系统的数据采集,还需加大后续研究力度。

5 结论

在相当长的一段时间内,I类、Ⅱ类产品仍将在家电产品中占据主导地位,GB 4706.1-2005作为家电产品的通用标准对产品的电气防护做了严格的规定,对于绝缘保护也在多个章节做了大篇幅的阐述。实际运用中必须严格按照标准要求进行操作,灵活运用视验法和结构法来判别,当然只有对产品结构进行充分的认识,才能合理对产品绝缘进行评估。

参考文献

[1] GB 4706.1-2005,家用和类似用途电器的安全 通用要求[S].

[2] IEC 60085,电气绝缘的耐热评价与分级[S].

 

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