[自然科学]电器产品的绝缘.pdfVIP

电气产品的绝缘 绝缘（Insulation ），简单的定义就是把产品上，人可触及的地方 （Accessible part ）和危险电源（Hazardous part ）做一适当的隔离,这是评 估电气产品安全性一个非常重要的因素。图一至图三所示的便是一些基 本情形，而图一是其中最简单的一种，电路除了电源外，并没有其他外 接之处，这类产品只须将外壳和电路做适当的绝缘便可，例如电磁炉即 属此种。图二是指有马达的产品，如风扇、搅拌机等，此类产品除了要 留意电路与外壳的绝缘外，同时也须注意马达轴心与电路的绝缘，因为 这个轴心通常都会因功能上的需要而凸出外壳。图三则是指带有低压电 路可让使用者触及的产品，例如资讯产品中的电脑等即是，而所谓可触 及的低压电路，就如电脑用来外接周边产品的端子（Accessible Connector ）,因为这些端子是人手可触及的，故其电路亦需和危险的电源 有足够的隔离。 绝缘通常可经由五种途径来达成或鉴定，分别是： ——空间距离(Clearance) ——沿面距离(Creepage Distance) ——隔绝物(Insulator) ——耐压测试(Electric Strength Test) ——绝缘阻抗测试(Insulation Resistance Test) 以下我们将逐一分析这五种绝缘的概念，并向大家介绍有关产品之 绝缘上的分类（Classification ）。 空间距离（Clearance ） 在美国，通常称之 Through Air Spacing 。空间距离即是两个导体间 的最近距离，且此距离的量测并不限制采用何种途径。假如某产品是使 用绝缘材料来当外壳，则此外壳的开孔或隙缝处都应当成导体考虑，就 如有层铝泊纸铺于其上一般，依然须和内部的导体保持一定的距离，因 为这些地方都是易于被人手触及的地方。 要了解空间距离是如何规定的，就有必要先了解，那些因素会影响 空间距离的要求： 一、 和谐电场及非和谐电场 （Homogeneous field and Inhomogeneous field ） 所谓和谐电场，即两电极（Electrodes ）间的电压梯度（Voltage Gradient ）成线性(Linear)的电场；反之，非和谐电场则为非线性的电 场。简单的说，一个理想的和谐电场，便是由两个圆球形的电极所构 成，且这两个电极的半径需大于两球的距离；非和谐电场，则是由两个 相对的锥形电极所构成的电场。和谐电场与非和谐电场的差别，乃在于 前者不易产生电弧（Arc-over ）的放电情形，而后者却反之。因此，不 同形状的电极是会影响距离之要求的。 一般的安规标准，为了使距离的要求较合理化，多数采用和谐电场 与非和谐电场之间的数据。或许有人会想到：假如非和谐电场的情形真 的存在于某产品时该怎么办呢？其实这是不用担心的，因为所有的标准 均会要求产品进行耐压测试。 二、 瞬变电压（Transients Voltage ） 瞬变电压形成的主要原因分为外在和内在两种。外在原因乃由于闪 电或配电系统的故障，例如短路等情况而造成的。这种在美国电源系统 上称为 Type 1 的瞬变电压，平均每年约计有 12 次。另外的内在原因， 则是产品在开关时，或其本身的线路特性所产生的。 就外在原因而言，产品设置在配电系统不同的地方，也会有不同程 度的影响。国际电工委员会(International Electrotechnical Commission, IEC)将之分为四类(Categories)，如图四所示。 Category IV 指的是主电源，其中也包括了屋外的配电线；Category III 的电源通常用于固定设备(Fixed Equipment)或大型设备，如电梯、空 调、照明灯等；Category II 即指一般家用或办公室用的电源;而 Category I 则多为 Category II 产品的附件，例如键盘(Key board)或滑鼠(Mouse) 等。这四类设置地方所可能涉及的瞬变电压，则如图中所示。实则上， 这也就是安规标准在制订时的参考。 每个 Category 的瞬变电压各有其不同的缘故。主要是： ——有过电压保护装置的存在 ——有隔离变压器可吸收（Absorbing ）及降压 ——有电容的存在，将高压旁流（Bypass ） ——有阻抗将高压牵制（Damping ）