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电气产品的绝缘

2014-01-1311280安规与电磁兼容网

三、隔绝物(Insulator)

和前两者相较之下,安规界对隔绝物的规定显然的没有那么严谨和统一,其原因乃是隔绝物的种类繁多,资料搜集不易,且使用的情形也极为复杂。基本上,一般的标准对于隔绝物的规定,都会包括隔绝物厚度、耐温特性、耐压特性,以及是否易于吸水等等在内。

以厚度而言,主要是避免该隔绝物易于被刺破或变形;就耐温特性而言,主要是考虑其在高温下是否易于老化或变质,测试方法通常是直接把隔绝物的样品放入高温烤箱,以观察其结果;对于耐压特性,一般原则都要求隔绝物能承受比正常之耐压测试(Dielectric Voltage-withstand test)更高的电压,这是因为隔绝物的耐压性,易受时间或环境改变的影响;至于吸水性的物质(Hygroscopic Material),因为易于导电,故不适合用来作为隔绝物。要判断某产品的隔绝物是否具有吸水性,最简单的方法,便是将该产品放进高温度(通常为RH85%到95%之间)的恒湿箱中48小时,然后进行漏电流测试(Leakage Current Test)或绝缘阻抗(Insulation Resistance Test)的测试便可知晓。

此外,有些标准亦会要求绝缘物必须有较好的轨化指数,就如沿面距离的要求一样。在欧洲的安规标准中,通常都会说明一点,那便是产品不能因使用了隔绝物,通过耐压测试而不理会空间或沿面距离,换句话说,即使符合耐压测试的标准,空间和沿面距离依然得达标准要求。不过,美国的安规规定就不同了,通常只要通过耐压测试,便可以不必担心空间和沿面距离的问题,这种情况称之为相等性(Equivalency)。

接着我们再以IEC950的要求作为例子。在IEC950中规定,若电压低于50V,则隔离物无厚度上的要求;但若在50V以上的,则规定厚度应为0.4mm或以上.若0.4mm的要求于实务有困难时,可采用较薄的绝缘物,但必须符合下列条件:
- 至少使用两层,但不规定此两层需为相同的材料。
- 使用两层时,每一层都必须能单独承受两导体间该承受的耐压测试。
- 使用三层时,任意结合其中的两层都必须能承受两导体间该承受的耐压测试。

四、耐压测试(Electric strength Test)

耐压测试不但是一项判定绝缘优良与否的方式,有时甚至可以取代空间距离及沿面距离的要求。
耐压测试的目的,主要乃在模拟某产品在瞬变电压冲击下,是否仍然能够维持良好的绝缘。因此,耐压测试和产品的设置场所(Installation Category)、工作电压、以及高度(Altitude)都有着紧要的关系。

耐压测试进行之前,通常都先让待测物开机,待其温度上升至平稳的状态后,才开始进行。通常是使用50至60Hz的交流电压来测,但如果有电容联接产品绝缘的两端,则可改用直流电压测试,不过,电压值必须乘上√2。

至于如何才算是不符合测试要求,则是一项相当容易引起争议的话题。而一般的标准都规定,如果待测物的绝缘崩溃了,或被电压打穿了(Insulation Breakdown),才算是真正的不合格。详细的说,便是待测物的绝缘没有能力阻止电流的通过,以致漏电流随电压之上升而突然升到无法控制的地步(Uncontrolled Manner);换言之,即使是有少量的漏电,只要绝缘没有崩溃,依然是被认为符合测试的。有些标准甚至规定,若测试时有冠状放电(Corona Discharge)的情形产生,亦不考虑为不符合测试。事实上,UL840曾经建议,若是漏电流大于4mA,就应视为不符合耐压测试,但接受这项提议的情形并不普遍。不过,有经验的测试人员在发现耐压测试的漏电流偏高时,都会对产品的沿面及空间距离,做极详细的检查。
FCC Part 68中有一项测试,是以1000VAC或1500VAC进行试验,并规定漏电流不得大于10mA,有些人误以为此项是耐压测试,其实它是漏电流限制的测试(Leakage Current Limitation)。

另一项应注意的事,那便是如果某受测物在作了耐压测试后,部分零件坏了,甚至是整个产品都不能动作了,都不算是不符合测试要求。为了避免这类情况发生,通常在测试之前,都会个别将受测的两侧全部短路。

五、绝缘阻抗(Insulation Resistance Test)

和其他几项鉴定方式比较,绝缘阻抗测试已逐渐少为人所采用了,因为漏电流测试和耐压测试的结果,已可涵盖此项测试的目的,尤其是耐压测试,比绝缘阻抗测试更能了解产品对瞬变电压的承受程度。

绝缘阻抗测试方法也很简单,主要是提供一个1000V或500V的电压,然后看看其阻抗的大小是否符合标准的要求。

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