電氣安全淺析和相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試方法

1、引 言

家用電器設(shè)備早已經(jīng)進(jìn)入了干家萬戶，用途日益廣闊，其電氣安全性能也成為我們?cè)絹碓街匾暤膯栴}，“漏電”在日常生活中無處不在，高壓源通過空氣放電，導(dǎo)電性物質(zhì)放電，非導(dǎo)電性物質(zhì)放電，可以說我們每天接觸的電器都有“漏電”的存在，在潮濕的天氣如果用電筆接觸電器設(shè)備在室外的金屬外殼，有時(shí)會(huì)有微弱的亮光，說明此時(shí)設(shè)備金屬外殼是有電的，這是否代表此電器設(shè)備是不安全的呢?實(shí)際上并非如此，電器設(shè)備金屬外殼和強(qiáng)電部分本身是分離的，造成這種現(xiàn)象的原因就是“漏電”，也就是泄露電流。電器設(shè)備的強(qiáng)電部分通過空氣或者絕緣材料泄露放電，使設(shè)備金屬外殼帶電，當(dāng)人觸摸到設(shè)備金屬外殼則構(gòu)成回路，但此時(shí)在回路中的泄露電流很小(既由強(qiáng)電部分到設(shè)備金屬外殼之間的絕緣電阻很大)，220V的電源在人體上的分壓很小，不會(huì)對(duì)人造成危害。但是一旦出現(xiàn)異常情況，強(qiáng)電部分到設(shè)備金屬外殼之間的絕緣被破壞，電阻變小，則之前回路的電流就會(huì)增大，從而對(duì)人體造成危害，由此可見電氣安全的重要性。

2、人體的電流閾值

經(jīng)過研究表明通過人俸的電流值只要不超過某個(gè)限值就不會(huì)對(duì)人體造成危害，對(duì)于

低壓(1000V以下)50Hz的交流電而言，人體有兩個(gè)主要的效應(yīng)閾值。

(1)擺脫閾值:10mA，主要指人體接觸帶電導(dǎo)體時(shí)可瞬即擺脫帶電導(dǎo)體，不存在電擊致使危險(xiǎn)的電流。當(dāng)人用手持帶電導(dǎo)體時(shí)，如流過手掌的電流超過此值，手掌肌肉的反應(yīng)是不依人意地緊握帶電導(dǎo)體而不是擺脫帶電導(dǎo)體，如不能擺脫帶電導(dǎo)體，在較大電流長(zhǎng)時(shí)間作用下人體將遭受傷害甚至死亡。

(2)心室纖維性顫動(dòng)閾值:30mA，電流通過人體時(shí)引起的心室纖維性顫動(dòng)是電擊致死的主要原因。IEC60479標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)測(cè)試得出導(dǎo)致心室纖顫的15-100Hz交流電流Ib與通電時(shí)間;的關(guān)系曲線，由曲線可知，只要Ib小于30mA，人體就不致因發(fā)生心室纖顫而電擊致死。據(jù)此國(guó)際上將防電擊的高靈敏剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的額定動(dòng)作電流取為30mA。

依據(jù)歐姆定律電流Ib園施加與人體阻抗上的接觸電壓而產(chǎn)生，接觸電壓越大，Ib也越大。在設(shè)計(jì)電氣裝置時(shí)計(jì)算電流很困難，而計(jì)算接觸電壓比較方便。因此IEc又提出相應(yīng)的預(yù)期接觸電壓一時(shí)間曲線。由此得出在干燥條件下當(dāng)接觸電壓不大干50V時(shí)，人體接觸此電壓不致發(fā)生心室纖顫。IEC標(biāo)準(zhǔn)中將家用電器的特低電壓值規(guī)定為不超過50V，安全特低電壓不超過42V。

3、電氣安全指標(biāo)和相關(guān)的測(cè)試方法

(1)絕緣耐壓

絕緣耐壓主要是考核在高電壓的情況下，設(shè)備絕緣不會(huì)發(fā)生破壞。一般來說絕緣分為基本絕緣，附加絕緣和雙重絕緣，基本絕緣是指施加于帶電部件對(duì)電擊提供基本防護(hù)的絕緣，附加絕緣是指萬一基本絕緣失效，為了對(duì)電擊提供防護(hù)而對(duì)基本絕緣另外施加的獨(dú)立絕緣。雙重絕緣是指有基本絕緣和附加絕緣構(gòu)成的絕緣系統(tǒng)。加強(qiáng)絕緣是指提供與雙重絕緣等效的防電擊等級(jí)而施加于帶電部件的單一絕緣，此絕緣可以由幾層組成。但它不像附加絕緣或基本絕緣那樣能逐一地試驗(yàn)。國(guó)標(biāo)中規(guī)定對(duì)于基本絕緣需要承受1250V持續(xù)1min的耐壓測(cè)試，附加絕緣需要承受1750V持續(xù)1min的耐壓測(cè)試，而加強(qiáng)絕緣則需要承受3000V持續(xù)1min的耐壓測(cè)試;且絕緣應(yīng)具備最低的厚度，附加絕緣為1mm，加強(qiáng)絕緣為2mm。

①測(cè)試儀器:安規(guī)綜合測(cè)試儀7440，其測(cè)試量程為:電氣強(qiáng)度 0-5000V(0-40mA);

接地電阻0-150mQ(3-30A);

②測(cè)試接口:此儀器共有3個(gè)測(cè)試接口，H.V，RETURN~CURRENT。其中H.V與

RETURN端口為絕緣耐壓測(cè)試端口，此時(shí)H.V接空調(diào)火零線，RETURN接需要測(cè)試部位;CURRENT與RETURN端口為接地電阻測(cè)試端口，此時(shí)CURREN瞄空調(diào)需測(cè)試接地電阻部位，RETURN接空調(diào)地線。

③測(cè)試方法:在帶電部件和易觸及部件(非金屬部件用金屬箔覆蓋)之間施加絕緣對(duì)

應(yīng)的電壓，持續(xù)1min。一般來說帶電部件都是電源的火零線。

④判定依據(jù)是不出現(xiàn)擊穿，既帶電部分與易觸及部分之間的電流不超過某個(gè)電流限值，如果電流超過此電流值則儀器會(huì)報(bào)警，表明未通過此項(xiàng)測(cè)試。

(2)泄露電流

主要是指電源到易觸及的金屬部件之間的電流。主要是考核在設(shè)備在正常電壓下運(yùn)行，人體觸摸到金屬部分的產(chǎn)生的泄露電流，此電流不能對(duì)人體造成危害。國(guó)標(biāo)中對(duì)空調(diào)產(chǎn)品規(guī)定

“對(duì)于公眾易觸及的器具，泄露電流的最大值不超過10mA，對(duì)于公眾不易觸及的器具，泄露電流的最大值應(yīng)不超過30mA以下，完全滿足前面第2點(diǎn)的人體的電流限值，而一般空調(diào)的泄露電流在10mA以下，不會(huì)對(duì)人體有危害。

①測(cè)試儀器:漏電電流測(cè)試儀(量程0-25mA)

②測(cè)試接口正面右側(cè)有測(cè)量端子接口，連接紅色測(cè)試線，此探頭接到易觸及金屬部件或者空調(diào)接地部位背面圖如下:

中間部分為空調(diào)電源電壓控制位，下面輸入為調(diào)好的電源輸入到儀器，上面端子為儀器控制電源電壓輸出到空調(diào)。冷態(tài)測(cè)試時(shí)只連綏輸出端火線到空調(diào)火零線(輸出端左側(cè)零線懸空)，此時(shí)空調(diào)不通電;熱態(tài)測(cè)試時(shí)將輸出端火零線分別與空調(diào)火零線相連，此時(shí)空調(diào)上電。

③測(cè)試方法:泄露電流通過下面的電路裝置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試在電源的任一極與連接金屬箔的易觸及金屬部件之間進(jìn)行。測(cè)試電壓為1.06倍額定電壓，持續(xù)時(shí)間為1min。

④判定依據(jù):不同電器設(shè)備的具體允許值可見國(guó)標(biāo)GB4706.1中的13和16章。測(cè)試得到的泄露電流值不能超過允許值。

(3)接地電阻

接地是電氣安全中一個(gè)很重要的部分，易接觸的金屬部件接地后，可以在設(shè)備漏電時(shí)有效的避免觸電危險(xiǎn)。接地電阻是指設(shè)備接地端子或接地觸點(diǎn)與接地金屬部件之間的連接。

①測(cè)試儀器:安規(guī)綜合測(cè)試儀同耐壓測(cè)試儀

②測(cè)試接口:此儀器共有3個(gè)測(cè)試接口，H.V，RETURN與CURRENT。其中CURRENT與RETURN端口為接地電阻測(cè)試端口，此時(shí)CURRENT接空調(diào)需測(cè)試接地電阻部位，RETURN接空調(diào)地線。

③測(cè)試方法:按照上面接口接好，設(shè)定輸出電流25A，持續(xù)時(shí)間為1min。

④判定依據(jù):國(guó)標(biāo)規(guī)定接地電阻值不能超過0.1Ω。

對(duì)于空調(diào)的接地來說接地電阻的測(cè)試只是其中的一個(gè)手段，接地連續(xù)性的核實(shí)也是一個(gè)重要的手段，通過檢查易觸及的金屬部分與電源地之間的連接是否滿足要求，來確認(rèn)金屬部件是否已經(jīng)接地。

結(jié) 語(yǔ)

外露金屬部件是電器設(shè)備日常使用中可能被觸及的導(dǎo)電部分。它正常情況下不帶電壓，但在基本絕緣損壞發(fā)生接地故障時(shí)可能帶電，例如電器設(shè)備的金屬外殼。在實(shí)際發(fā)生的電擊事故中，由于電器設(shè)備在設(shè)計(jì)上不會(huì)讓人直接接觸帶電部分，直接接觸電擊事故很少;相反，因人隨時(shí)可能接觸外露金屬部件，所以間接接觸電擊事故發(fā)生的可能性要大的多。

因此絕緣和接地與安全息息相關(guān)，我們需要在開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)留意相關(guān)要求，注意帶電部件和金屬部件之間的絕緣要求是否滿足，仔細(xì)核實(shí)產(chǎn)品易觸及金屬部件的接地連續(xù)性是否滿足要求，并且要經(jīng)過最終的絕緣耐壓測(cè)試，泄露電流測(cè)試，以及接地電阻測(cè)試，以保證產(chǎn)品的電氣安全性能。