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电气产品的绝缘

2014-01-1311280安规与电磁兼容网

六、绝缘分类(Insulating Classification)

在介绍了绝缘的途径和鉴定方法之后,接下来我们简单的说明安规标准对产品在绝缘程度,以及采用方式上的分类。在一般的美国标准中,都不会提及这些分类,只要产品的空间和沿面距离,足够符合要求或得以通过耐压测试便行了;但欧洲的安规体系,则较重视绝缘程度上的分类.
首先介绍绝缘的程度。在欧规中,通常将绝缘程度分为如下五种,即:

1、 功能绝缘(Operational Insulation)
功能绝缘的目的,只在能够维持产品的正常操作,并不具有任何安全上的功能。此类绝缘通常使用于同一线路中的两导体之间,即没有安全隔离要求的部分。电路印刷板(Printed Circuit Board)上的绿色镀漆便是功能绝缘的典型例子,另外,电解电容的塑膠外套亦是其一。

      美国的安规标准通常都要求,即使是同一线路中的两导体间,都要维持着如同与其他线路隔离时的距离一样大小,这是和欧规不同之处,也是我们应注意到的一点。

2、 基本绝缘(Basic Insulation)
       基本绝缘的目的在于提供一个基本的保护,以避免触电的危险,不过此类绝缘只保证于正常状态下的安全,却无法保障有瞬变电压出现时的安全状况,换言之,当瞬变电压发生时,基本绝缘便会有崩溃的可能。

3、 补充绝缘(Supplementary Insulation)
       此即基本绝缘以外,再附加的绝缘,目的乃是当基本绝缘失效时,提供另一层的绝缘功能。一般而言,对补充绝缘的要求和基本绝缘是一样的,因此两者之间的角色,便可以经常互换。例如一条电线有两层的绝缘,我们可以说内层是基本绝缘,外层是补充绝缘,而反过来说也是可以的。
在阅读标准时,我们必须留意一点,那就是补充绝缘必定是于基本绝缘存在的情形下才成立的,否则对于标准的理解便会发生困难。

4、 双重绝缘(Double Insulation)
这是指包含基本绝缘和补充绝缘两者的绝缘。只要设置场所正确,这种程度的绝缘,可以提供足够的安全保护,不会有触电的危险。

5、强化绝缘(Reinforce Insulation)
       其提供的绝缘程度同于双重绝缘,但和双重绝缘不同之处,乃在于其不易被划分为基本绝缘和补充绝缘两部分,意即它可能是个一体成形的隔绝物(Insulator),或是由许多隔绝物所构成的绝缘。

接着,在未提绝缘的分类(Classification)之前,我们先说明安规对不同电压在特性上的分别:

1、 危险电压(Hazardous Voltage)
       即42.4Vpeak或60Vdc以上的电压。这类电压被认为会造成不随意程度(Inability to Let-Go)的触电,因此不应被人手所触及,除非该线路符合限流线路(Limited Current Circuit)及某些电话网路线路的要求。

2、 超低电压(Extra-Low Voltage)
       超低电压有时又称为功能超低电压(Functional Extra-Low Voltage)即42.4Vpeak或60Vdc以下的电压,且和危险电压至少保有基本绝缘的程度。换言之,这种电压在异常状况时,亦是有危险的,因此,虽然电压不高,依然不能为人手所直接接触。

       称之为超低电压的原因,乃因欧规通常将1000V以下的电压称为低压,欧洲共同市场的低压指示(Low Voltage Directive)即是一个针对1000V以下产品的指示,为了避免混淆,因此将42.4Vpeak以下的电压,称为超低电压,以为区别。

3、 安全超低电压(Safety Extra-Low Voltage)
和超低电压一样,安全超低电压是指42.4Vpeak或60Vdc以下的电压,不同的是,此电压可以被人手所触及,其原因除了电压很低之外,安全超低电压另外尚须符合以下两点:

- 在异常状况下,例如基本绝缘或加强绝缘之一出现崩溃现象,或有零件发生故障时,此电压不能超过42.4Vpeak或60Vdc达0.2秒以上的时间,且最高电压不能超过71Vpeak或120Vdc。

- 除了要和危险电压维持基本绝缘外,安全超低电压尚有其他要求,有些标准将之分为四种方法(Methods),我们将依序介绍这四种方法,而且由此我们也将提到有关绝缘的分类;
(i)方法一
将超低电压线路和危险电压线路,以双重绝缘或强化绝缘隔离之,如图九所示。以这种方式达成绝缘的产品,称为Class II产品。Class II产品的另一个特色,便是产品没有接地,所以其插头通常是两个插端(Two Blades or pins),或其接地端是以非导体制成的。一般而言,此类产品均须加上如图十的的符号。

(ii)方法二
除将超低电压线路和危险电压,以基本绝缘分开外,低电压部分尚需有大地(Ground)的保护,请见图十一。在图十一中,大地是靠于超低电压这一侧的,因此,当基本绝缘崩溃时,危险电压便会被大地所吸收,不会危及低压侧。至于如何才能符合接地(Grounding)的要求,是个颇为复杂的问题,但最基本的莫过于接地的通径必须能够承受25A的电流,且阻抗不得大于0.1Ω。以这种方式达成安全隔离的产品,被称为Class I产品。

(iii)方法三
和方法二相似,但大地并不独立于超低电压线路之外,而是和该线路的低压端或参考端相接,目的乃是当基本绝缘崩溃时,低压侧的线路亦能发挥接地的功能,如图十二所示。这种方式在相对上较不实际,如前面所提的,拉地的通径(Path)必须要能够承受25A的电流量,因此线路必定要很粗,这对复杂的线路而言是有困难的。

大部分的产品都会将超低压侧接地,但目的通常不是为了安全,而是考虑到电磁干扰的问题。这种目的的接地,称为功能接地(Functional Grounding),而非保护性接地(Protective Grounding)。

和方法二相同的,乃是使用方法三的产品亦属于Class I。

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