電氣安全淺析和相關(guān)指標(biāo)的測試方法

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越來越重視的問題，“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)對人體造成危害，對于

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，為了對電擊提供防護(hù)而對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)。國標(biāo)中規(guī)定對于基本絕緣需要承受1250V持續(xù)1min的耐壓測試，附加絕緣需要承受1750V持續(xù)1min的耐壓測試，而加強(qiáng)絕緣則需要承受3000V持續(xù)1min的耐壓測試;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測試儀器:安規(guī)綜合測試儀7440，其測試量程為:電氣強(qiáng)度 0-5000V(0-40mA);

接地電阻0-150mQ(3-30A);

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

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

③測試方法: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

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，此電流不能對人體造成危害。國標(biāo)中對空調(diào)產(chǎn)品規(guī)定

“對于公眾易觸及的器具，泄露電流的最大值不超過10mA，對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)對人體有危害。

①測試儀器:漏電電流測試儀(量程0-25mA)

②測試接口正面右側(cè)有測量端子接口，連接紅色測試線，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測試方法:泄露電流通過下面的電路裝置進(jìn)行測量，測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標(biāo)GB4706.1中的13和16章。測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測試儀器:安規(guī)綜合測試儀同耐壓測試儀

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

③測試方法: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):國標(biāo)規(guī)定接地電阻值不能超過0.1Ω。

對于空調(diào)的接地來說接地電阻的測試只是其中的一個(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

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試，泄露電流測試，以及接地電阻測試，以保證產(chǎn)品的電氣安全性能。