爬電距離與電氣間隙典型案例分析

爬電距離和電氣間隙是家用電器產(chǎn)品檢測中重要的安全檢測項目，由于產(chǎn)品的多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，正確理解標(biāo)準(zhǔn)中爬電距離和電氣間隙的涵義是進行準(zhǔn)確檢測的關(guān)鍵。

在GB4706.1-2005中，對爬電距離和電器間隙是這樣定義的，爬電距離：兩個導(dǎo)電部件之間，或一個導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間沿絕緣材料表面測量的最短路徑；電氣間隙：兩個導(dǎo)電零部件之間，或一個導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間的空間最短距離。可見，在測試過程中，確定產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)的組成、導(dǎo)電部件和易觸及表面，選取正確的爬電距離和電氣間隙的路徑，并用適合的測量設(shè)備確定數(shù)據(jù)，是取得準(zhǔn)確檢測結(jié)果和防止誤判的關(guān)鍵。

2010年，在CNAS電器分技術(shù)委員會/中國家用電器研究院對各省相關(guān)試驗室進行的關(guān)于爬電距離與電氣間隙能力驗證試驗中，由于樣品的特殊性和此次試驗所考察的全面性，試驗中部分典型的爬電距離和電氣間隙在測試方法和結(jié)果的判定上無法直接得出結(jié)論，下面對測試過程中的典型部分進行分析。

此次爬電距離和電氣間隙試驗的樣品為一印刷電路板，其立體圖及平面圖分別如圖1、2所示。

其中，三角形區(qū)域為樣品中間鏤空部分，紅色線代表樣品正面的導(dǎo)電區(qū)域，藍色線代表樣品背面的導(dǎo)電區(qū)域。

其它相關(guān)試驗說明：

1）在進行試驗之前，不需對樣品進行任何形式的預(yù)處理。試驗的場所應(yīng)是保持恒定溫度在20±5℃之間的房間。

2）設(shè)定樣品污染等級為2（正常情況）。

3）樣片中的角全部按“尖角”考慮，不視為圓角。

4）爬電距離和電氣間隙測量值精確到0.01mm。

試驗過程中，最典型的部分為確定T1與T4之間的爬電距離。直觀上不難看出，T1與T4之間的爬電距離即沿著三角形的直角邊，從T1下端至T4左端的距離（路徑一：圖3中黃色線長度之和）。重點在于極容易被忽略的另外一種可能，即T1與T2的爬電距離（LT1T2）、T2與T3的爬電距離（LT2T3）、T3與T4的爬電距離（LT3T4）之和（路徑二：圖3中綠色線長度之和）。兩種路徑如圖3中所示。

當(dāng)年在高中，蒲琳和高家陽沿襲著初戀的美好，只是高三下學(xué)期高家陽“移情別戀”校外一女孩，聽說那女孩家里是搞房地產(chǎn)的，將會繼承家產(chǎn)無數(shù)。高家陽以前所未有的眼光迅速鎖定目標(biāo)。甚至蒲琳做好了不考大學(xué)和他共患難的決定，高家陽也沒回頭：“那咱倆都得喝西北風(fēng)。”

由圖3可見，直觀上并無法判斷出哪種路徑為最短路徑，所以必須通過測量和計算之后比較，才能得出試驗結(jié)果。

首先，需要引入GB4943中關(guān)于X值的說明表F1，具體內(nèi)容如下：

污染等級 Xmm 1 0.25 2 1.0 3 1.5

路徑一：在此路徑中，EF路線中涉及到一條溝槽，在GB4943中，對于涉及類似溝槽的爬電距離和電氣間隙是這樣規(guī)定的（在以溝槽示意圖4、5中，虛線代表爬電距離，實線代表電氣間隙）

條件：所測量的路徑包含有一條任意深度、寬度小于Xmm、槽壁平行或收斂的溝槽。

規(guī)則：直接跨越溝槽測量爬電距離和電氣間隙。

條件：所測量的路徑有一條任意深度、寬度等于或大于Xmm、槽壁平行的溝槽。

規(guī)則：電氣間隙就是“視線”距離。爬電距離的路徑就是沿溝槽輪廓線伸展的通路。

此樣品中，EF線中涉及的溝槽小于表F1中相應(yīng)X值，即圖4中所指的窄溝槽情況，所以直接跨越此溝槽測量即可。

所以，L1＝DE＋EF＝34.33mm

路徑二：計算路徑二的過程較為復(fù)雜，直觀可測的數(shù)據(jù)為T2與T3的爬電距離LT2T3即MN值為21.09mm，重點在于確定T1與T2的爬電距離LT1T2和T3與T4的爬電距離LT3T4。

圖1 樣品立體圖

圖2 樣品平面圖

圖3 路徑圖

圖4 窄溝槽

圖5 寬溝槽

圖6 V形溝槽

圖7

1、確定T1與T2的爬電距離

在GB4943中，適用于確定LT1T2的路徑的情況為“V形溝槽（圖6）”，其相應(yīng)規(guī)定如下：

條件：所測量的路徑中有一條內(nèi)角小于80°和寬度大于Xmm的V形溝槽。

規(guī)則：電氣間隙就是“視線”距離。爬電距離的路徑就是沿溝槽輪廓線伸展的通路，但溝槽底部用Xmm的連線“短接”。

由于∠A小于80°，CO即為其中的“溝槽寬度”并大于Xmm，因此可以確定“短接”位置BQ，且BQ值為X值，再由Q點向T2做垂線，即可得出T1與T2的爬電距離路徑，其值LT1T2為CB、BQ、QP之和。

2、確定T3與T4的爬電距離

在確定T3與T4的爬電距離的過程中，關(guān)鍵在于X值的選取問題。在GB4943中提到：只有當(dāng)所要求的最小電氣間隙為大于或等于3mm時，表F1中的X值才有效。如果最小電氣間隙小于3mm，則X值中為下述值中較小者：表F1中相應(yīng)值或所要求最小電氣間隙值的三分之一。由此可見，首先需要確定T3與T4的電氣間隙，才可確定此情況下的X值。在目測樣品T3與T4的位置，可以確定由G向LM做垂線，垂足剛好可以落在T4上，由此可求得T3與T4的電氣間隙值為GI×sin30°＝2.29mm。故，X值應(yīng)選為T3與T4電氣間隙的三分之一，即圖中HJ長度，為0.763mm。再由J點向T3做垂線，即可得出T3與T4的爬電距離路徑，其值LT3T4為GH、HJ、JK之和。

由此可得L2＝LT1T2＋LT2T3＋LT3T4＝31.82mm

通過兩種路徑的計算可見，路徑二為正確的T1與T4的爬電距離路徑。

試驗中，不同平面之間的爬電距離與電氣間隙的測量也較為典型，即T1與R1之間的爬電距離和電氣間隙的確定。由于樣品長和寬均為30mm左右，而厚度僅為1.9mm，所以在樣品上直觀確定T1與R1之間的爬電距離和電氣間隙有一定難度，最終，通過繪制樣品仿真圖，在相當(dāng)于放大樣品細節(jié)的條件下，確定了T1與R1的爬電距離和電氣間隙路徑（圖7）。

由圖7可見，T1與R1的爬電距離為黃色線即AC與CE之和，C點的位置，為A點從面ABD至面BDE中的E點的最短距離，即為將平面ABD向水平方向展開與平面BDE呈同一平面時，AE與BD的交點，計算過程如下：

圖5中直觀可測數(shù)據(jù)為AB＝11.46mm、BD＝1.90mm、DE＝2.28mm

T1與R1的電氣間隙為綠色線即AE的長度，計算過程如下：

由此可見，對于類似特殊情況的爬電距離和電氣間隙的測量，首先需要全面考慮可能的最短路徑，同時注意X值選取問題，再通過計算分析，得出正確結(jié)論。對于非同一平面上直觀很難找出正確路徑的情況，可以通過繪制樣品仿真圖來選取正確路徑，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。實際測試過程中，還應(yīng)注意選擇適合的測量儀器，減少引入過多的人為誤差，針對具體產(chǎn)品選用適合的標(biāo)準(zhǔn)，另外，還要注意考慮額定電壓、污染狀況、絕緣材料等多種使用條件和環(huán)境因素，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全第一部分：通用要求》2005-08-26發(fā)布

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》2001-11-12發(fā)布