摘要:本文聚焦變壓器滿足安規要求這一關鍵主題,深入剖析其核心要點。首先詳細闡述了變壓器規格中關乎安規的三個重要參數,即耐壓、爬電距離和電氣間隙,對各參數的相關測試指標及要點予以精準解析。接著全面探討影響安全距離的諸多主要因素,涵蓋安規標準、絕緣等級、工作電壓、電網瞬態電壓、污染等級、過電壓類別、材料 CTI 組別及海拔高度等方面,并深入分析各因素的作用機制。進而介紹了滿足爬電距離和電氣間隙的常用方法,對比普通漆包線與三層絕緣線工藝的差異與適用場景。同時列舉了不滿足安規距離的典型案例,如變壓器回燒及套管安裝不當等問題。最后通過筆記本電腦充電器的設計案例,依據特定安規標準、絕緣等級、輸入輸出電壓等條件,給出相應的安規要求及實現方法,為變壓器在實際應用中的安規設計與操作提供了全面且具深度的理論與實踐指導。
第一節 變壓器規格中關于安規的三個重要參數
耐壓(Hi-Pot)
關注耐壓指標需要看測試腳位、耐壓值(Vac or Vdc)、持續時間、漏電流
Vac與Vdc有 根號2倍關系
漏電流在安規上的標準是1mA,但是一般公司會留有裕量,小于1mA
爬電距離(Creepage distance)
爬電距離是指在不同使用情況下,絕緣表面上兩個導電零部件之間的距離。由于導體周圍的絕緣材料被電極化,導致絕緣材料呈現帶電現象的帶電區,因此需要測量這個距離來保證電氣設備的安全運行。
電氣間隙(Clearance distance)
電氣間隙是指在兩個導電零部件或導電零部件與設備防護界面之間的最短空間距離,以保證電氣性能的穩定和安全。這個距離通過空氣來實現絕緣。
第二節 影響安全距離的主要因素
安規標準
常見安規標準
IEC60950:信息技術設備
IEC62368:新標準,將IEC60065與IEC60950合二為一
IEC61558:電源、功率變壓器、電抗器或類似設備產品
IEC60601:醫療相關設備
IEC61010:測試設備
IEC8750:LED照明設備
IEC60079-11:防爆設備,實質安全性的"i"型防護電氣設備
絕緣等級??
功能絕緣(Functional insulation):僅使設備完成正常功能所需要的絕緣
基本絕緣(Basic insulation):對防電擊提供基本保護的絕緣
附加絕緣(Supplementary insulation):除基本絕緣以外施加的獨立的絕緣,用以在基本絕緣一旦失效時減小電擊的危險
雙重絕緣(Double insulation):由基本絕緣加上附加絕緣構成的絕緣
加強絕緣(Reinforced insulation):一種單一的絕緣結構,其所提供的防電擊的保護等級相當于雙重絕緣
有效值工作電壓/峰值工作電壓??
有效值工作電壓(Rms working voltage):有效值工作電壓,即RMS工作電壓,是指在正常工作條件下,電氣設備或電路中實際承受的交流電壓的有效值。
峰值工作電壓?(peak working voltage):峰值工作電壓是指電氣設備或電路中電壓達到的最高點,即最大電壓值。它通常用于描述交流電壓的峰值,計算方法是將有效值乘以根號2
電網電源瞬態電壓(main transient voltage):電網電源瞬態電壓是指在電網電源上由于外部瞬態事件引起的電壓瞬時變化。這些瞬態事件通常包括雷擊、開關操作、電容器放電等,具有高峰值、快速上升和短暫持續時間的特點。
污染等級(pollution degree)????
1級-- 密封環境
2 級---一般的辦公室或實驗室環境
3 級---污染嚴重或導電場所,一般指工業環境或建筑場所。
過電壓類別??
CAT IV: 連接到交流電網電源進入建筑物端的設備
CAT III: 和建筑物配線形成一整體部件的設備如:器具插座、熔斷器板等)
CAT II:由建筑物配線供電的可插式或永久性連接式設備 (如:家用電器、便攜式工具、家庭用電子設備等)
CAT I:連接到已經采取減小瞬態電壓措施的專用交流電網電源的設備
材料CTI組別??
CTI(Comparative Tracking Index):相對耐漏電起痕指數,是表示耐漏電性的指標。
(定義: 在對絕緣物表面施加電壓的狀態下,使電解液滴落于電極間的成型品表面,評價到何電壓為
止不發生漏電破壞)。
組別 | CTI指數 | 材質 |
---|---|---|
Group Ⅲa&Ⅲb | 100≤CTI<400 | (大多數Bobbin材質,如:PM9820,PM9630,T375J,PBT 1403G3,PET FR530,LCP E4008 |
Group Ⅱ | 400≤CTI<600 | (基本沒用到) |
Group I | CTI≥600 | (Bobbin材質,如:AM113或WH9100;膠紙材質,如:3M#1351-1,#1298,#74,#56,#44等) |
海拔高度
第三節 變壓器滿足爬電距離(Cr)和電氣間隙(CI)的常用方法
方法一:
普通漆包線:擋墻+套管
套管一定要伸入線包內
線不能上安膠
擋墻寬度
方法二:
使用三層絕緣線:
一般只用在次級(圈數少)
盡量選用滿足加強絕緣的骨架(避免飛線)
一般用于功率較小的變壓器,因為三層絕緣線相對漆包線成本高
兩種工藝對比:
漆包線+擋墻 | 三層絕緣線 |
---|---|
-加擋墻膠紙 -加套管 -繞端腳 -繞線 -浸錫 |
-繞線 去絕緣皮 -繞端腳 -浸錫 |
第四節 不滿足安規距離的典型案例
常見安規不良現象
變壓器回燒是指變壓器在運行過程中由于過熱而導致的損壞現象。
套管要伸入線包內
第五節 設計案例
規格要求
應用: 筆記本電腦充電器
安規標準: IEC60950-1
絕緣等級: 加強絕緣
輸入電壓: 85~265Vac
輸出: 19V/2A
污染等級: 2
過電壓等級: CAT II
海拔高度: <2000米
安規要求
耐壓:3000Vac/60秒
爬電距離(Cr):5.3mm
電氣間隙(CI):4.0mm
備注:
漆包線視為裸線,無絕緣距離;
三層絕緣線(帶絕緣皮)視為絕緣線;
鐵氟龍套管和膠紙視為絕緣材料;
磁芯視為導體。
審核編輯 黃宇
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