安规基本概念及设计说明课件.ppt

1、Safety基本概念简介基本概念简介及及设计设计注意事項注意事項 Safety基本概念 简 介 主要是为降低人体受到下述危险的伤害:(一般而言是指二种类型的人,即操作和服务人员)一.电击(Electric Shock)二.能量危险(Energy Related Hazards)三.火灾危险(Fire)四.热的危险(Heat Related Hazards)五.机械的危险(Mechanical Hazards)六.辐射危险(Radiation Hazards)七.化学危险(Chemical Hazards)安规安规:一.电击(Electric Shock)电击的发生情形是因为有电流通過人体，只要

2、有数毫安培的电流，即可对正常健康人造成影响。一般而言在干燥情形下小于42.4Vpeak,30Vrms or 60Vdc的电压通常视为不具危险的电压。为避免操作人员产生电击危险，因此，设备须提供双重(two levels)的防护措施，如：基本绝缘加接地或补充性绝缘。二二.能量危能量危险险(Energy Related Hazards)(Energy Related Hazards)具大电流供应或高电容线路的相邻两端子间，如果在短路的情形下，有可能会造成电弧放电或是在燃烧中射出熔化之金属.因此，即使是属于低电压线路，也可能造成能量危险，能量危险的规定值是240VA or 20J以上。一般降低能量危

3、险的方式如：隔离、屏蔽或安全內锁之防护。三.火灾火灾危危险险(Fire)(Fire)在过载，零件失误，绝缘击穿，高阻抗或是连接器松脱的情形下，其所造成的异常温度有可能形成火灾危险。然而，设备內起火后不可散布到起火点之邻近区域及对设备外的区域造成危险。四四.热热的危的危险险(Heat Related Hazards)(Heat Related Hazards)是因下列原因而产生:a.在正常工作下，高温导致使用者因触碰到高温零件 而造成的伤害。b.该设备的绝缘等级及安全零件被破坏。c.设备內可燃液体燃烧起來。五五.机械机械的危的危险险(Mechanical Hazards)(Mechanical

4、Hazards)主要要求为:a.设备的机构稳定度及结构稳固不足。b.避免结构上尖銳角。c.受危险可动零件所伤。d.受阴极射线管或高压灯泡爆裂的碎片所伤。六六.辐辐射危射危险险(Radiation Hazards)(Radiation Hazards)辐射的形式可能为音頻，无线电频率，红外线，高强度可见光及凝聚光，紫外线，离子化辐射等。如果设备內会释出某种形式的辐射，则将针对使用者及维修者所能接受之程度的辐射值，订定规定，若超过该限制值即对人体产生辐射危险。七七.化化学学危危险险(Chemical Hazards)有毒化学物质本身及其蒸气，如果人体直接接触到，则会造成伤害。因此，设备的设计，亦应

5、避免在正常操作及不正常操作情況下，产生此类的化学危险。绝缘类别绝缘类别 在安全标准中，对于绝缘形式的定义有:a.操作操作绝缘绝缘(Operational):设备正常工作仅需要的绝缘它并不起防电击的作用，但是它可以用来减小引燃和着火的危险的可能性b.基本基本绝缘绝缘(Basic)：对防电击提供基本保护的绝缘 c.补补充充绝缘绝缘(Supplementary)：除基本绝缘以外施加的独立的绝缘，用以减小在基本绝缘一旦失效时仍然防止电击d.双双重重绝缘绝缘 (Double):由基本绝缘和附加绝缘组成的绝缘f.f.加加强绝缘强绝缘(Reinforced)：加在带电部件上的一种单一绝缘系统,它提供相当于双

6、重绝缘的防触电保护等级a.操作操作绝缘绝缘 i.介于两种不同电压的零件之间。ii.介于超低压电路 Extra Low Voltage(ELV)或安 全超低压电路 Safety Low Voltage(SELV)及接 地的导电零件之間。b.基本基本绝缘绝缘i.介于具危险电压零件及接地的导电零件之间。ii.介于具危险电压零件及依赖接地的 SELV 电路 之间。iii.介于一次側的电源导体及接地屏蔽物或主电源 变压器的铁心之間。iv.作为双重绝缘的一部份。c.补补充充绝缘绝缘i.一般而言，介于可触及的导体零件及在基本绝缘损坏后 有可能带有危险电压的零件之间，例如：1.介于把手、旋鈕、提柄或类似物的外

7、表及其未接地的軸心之間。2.介于第二类设备的金属外壳与穿过此外壳的电源线外皮之間。3.介于 ELV 电路及未接地的金属外壳之间。ii.作为双重绝缘的一部份。d.双重双重或加或加强绝缘强绝缘 一般而言，介于一次側电路及 a)可触及的未接地导电零件之间.b)浮接(floating)的SELV的电路之间。c)电信网路电压Telecommunication Network Voltage(TNV)电路之间。凡是人体会触摸到的部分.带电导体带电导体基本绝缘基本绝缘附加绝缘附加绝缘可触及部分可触及部分电源线电源线绝缘示意图绝缘示意图沿面距离沿面距离(Creepage)Creepage)和空间距离和空间距离

8、(Clearance)Clearance)的定义的定义空间距离(Clearance)-在两个导电零部件之间与导电零部件与设备介面之间测得的最短空间距离.沿面距离(Creepage distance)-沿绝缘表面测得两个导电部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径.空间距离(clearance)的決定：已知工作电压及绝缘等级后，即可決定空间距离。危险电压零件与外壳接地可触及的导体零件间的空气间距离，須至少2.5mm。在初级电路內clearance的规定须符合表2H(rms)及2J(peak)。最小的空气间距离，须从等于AC主电源值的栏位取得，如230Va.c.，则cl.为4.0mm。在次

9、级电路內clearance的规定须符合表2K。决定是否符合要求前，內部零件应先施于10N力，外壳施以30N力，以减少其距离，使确认在最糟情況下，空间距离仍符合规定。沿面距离(creepage distances)的决定：由量测得知的工作电压，确定绝缘等级，并根据污染及材质等级，查表2L決定所需最小之沿面距离.加強绝缘的沿面距离是表2L规定的基本绝缘限值的两倍。若是由表2L取得的沿面距离限值，小于表2H或2J或2K的空气间距离限值時，那么空气间距离限值须被当作最小的沿面距离限值。针对玻璃，云母或类似的材质，可允许使用最小的沿面距离限值，等于空气间距离限值。工作电压以真值或直流电压，若使用直流电压

10、，任何涟波均不列入考量，短暂的信号，如TNV电路的振铃亦不列入考量。若不知TNV电路的工作电压，则假设TNV-1电路是60Vd.c.，而TNV-2及TNV-3电路是120Vd.c.。沿面距沿面距离离(creepage distances)(creepage distances)的的决决定定 (continued)(continued)材材质质等等级级是根是根据据IEC 60112IEC 60112的的测试后测试后定定义义如下，若如下，若无无法法确认确认，则则假假设为设为material group IIIb:material group IIIb:1.Material group I1.Mat

11、erial group I600 600 CTI(comparative tracking index)CTI(comparative tracking index)2.Material group II2.Material group II400 400 CTI 600CTI 600 3.Material group IIIa3.Material group IIIa175 175 CTI 400CTI 400 4.Material group IIIb4.Material group IIIb100 100 CTI 175CTI42.4Vac or 60Vdc(IEC/EN60950)35

12、Vpeak or 35Vdc(IEC/EN60065)-可产生触电危险&安全低电压（安全低电压（SELV)SELV)-电压:42.4Vac or 60Vdc(IEC/EN60065)35Vpeak or 35Vdc(IEC/EN60065)-通过双重绝缘或加强绝缘与网电源隔离基本安规电学名词 交流电网电源(AC Mains Supply):给设备供电的外部交流供电系统 一次电路(Primary Circuit):直接和交流电网电源相连的电路 二次电路(Secondary Circuit):不与一次电路直接连接，而是通过隔离装置或电池供电的电路几类安规电路安全隔离低电压电路安全隔离低电压电路(S

13、ELV)SELV)-作了适当的设计和保护的二次电路,使得在正常条件或单一故障条件下,其输出电压小于42.4Vac和60Vdc(IEC/EN60950)(或者35Vpeak和35Vdc(IEC/EN60065),且通过双重绝缘或加强绝缘与网电源隔离限流电路限流电路-作了适当的设计和保护的电路,使得在正常条件或单一故障条件下,从该 电路流出的电流值是非危险的电流值-一般对频率小于1kHz,通过2000电阻的稳态电流小于0.7mA通讯网络电压电路通讯网络电压电路(TNV)TNV)-在正常条件下,连接公用或专用通讯网络的电路,通讯网络可能由于大气放电和电线故障而引起的过压正常工作电压可能有来自电信网络

14、的过电压吗？在42.4Vpeak和60Vd.c.范围内超过42.4Vpeak和60Vd.c.但在70.7Vpeak和120Vd.c.范围内有TNV-1电路电路TNV-3电路电路没有SELV电路电路TNV-2电路电路安規设计注意事項在零件选用方面，要求掌握：安规零件有哪些？安规零件的要求：安规零件的要求就是取得安规机构的认证或是符合相关安规标准；安规零件的额定值任何零件均必必须衣制造商规定的额定值；额定电压，额定电流和温度额定值零件的選用:一般电子零件：依零件规格之额定温度值,决定其温度上限.线圈类:依其绝缘系统耐温决定Class A T 75Class ET 90Class BT 95Clas

15、s FT 115Class HT 140人造橡胶或PVC被覆之线材及电源线类:有标示耐温值T者T (T-25)无标示耐温值T者T 50零件的温升限制_Bobbin类:无一定值,但须做125球压测试.端子类:T 60温升限值如果有规定待测物的耐温值(Tmax),则:T Tmax-Tmra如果有规定待测物的温升限值(Tmax),则:T Tmax+25-Tmra其中Tmra是制造商所规定的设备允许操作室温或者是25零件的温升限制(CONT.)PCB:V-1 以上FBT,CRT,YOKE:V-2 以上WIRING HARNESS:V-2 以上CORD ANONORAGE:HB 以上其它所有零件:V-2

16、 以上另外情形:下述零件与电子零件(在失误情况下,因温度过高而引燃的电子零件)若相隔13mm以上,或是相互间以至少V-1等级之障碍物隔开,则其耐燃等级要求若如下:小型的齿轮,凸轮,皮带,轮及其它小零件,不需防火证明;空气载液的导管,粉状物容器及发泡塑料零件,防火等级为HB以上或HBF以上.使用耐燃零件 下述件不须防火证明:胶带;已获认证零件;密封于无开孔并且体积小于0.06m金属壳内之零件仪表壳,仪表面,指示灯或宝石,置于至少V-1等级的PCB上的IC,晶体管,光藕合器及其他小零件的外壳.工作电压的决定位置 测量电压 一次側交流部分-接地部分 电源输入电压 一次側直流部分-接地部分 实际测量一

17、次側与二次側间的电压,或实际测量对地电压 一次側交流部分-未接地可能触摸到部分 电源输入电压 一次側直流部分-未接地可能触摸到部分 实际量测一次側与二次側间的电压,或实际测量对地电压 一次側部分-二次側部分 实际测量一次側与二次側间的电压 二次側危险电压部分-接地 实际测量对地电压 保护装置前,火线中性线/火线 电源输入电压 保护装置后,火线中性线/火线 电源输入电压 桥式整流后,临近相互两点间 实际测量电压 工作电压的决定(CONT.)注意:测量时,输入地和输出地连接在一起;一次側与二次側间所测量出来的电压若低于电源输入电压,应以电源输入电压为准;测量DC电压时,任何重叠涟波之峰值应包括在内

18、;非重复性的突波不予考虑.可触及的未接地导体零件应视为接地;若变压器之绕组或其它部分为浮接,应视为接地;电路板设计电路板设计PCB一次电路2mm二次电路一次电路的路径与二次电路的路径相反时 PCB 厚度大于 1mmd2mm3mm1mmd2mm一次电路二次电路 一次电路与二次电路的路径彼此互相面对时mmPCB一次电路二次电路 安规PCB设计的规则工作电压不同(VRMS)初级线路到地(基本绝缘)初级线路到次级线路(加强绝缘)V =2503.0mm5.0mm250 v=3003.7mm6.4mm300V=4004.5mm8.0mm400V0.6VIII.接地线至少18AWG之绿滚黄线,如果LINE/

19、NEUTRAL 18awg,则须使用与其同等号线之线材(AWG:America Wire Gauge)接地方法接地方法a.接地方式(CONT.)IV.接地螺丝和螺栓的要求:至少NO.6或M3.5螺丝与螺尺寸直径每INCH螺纹数NO.60.138in3240M3.50.138 in(3.5mm)42a.接地方式(CONT.)接地螺丝/螺栓之金属固定物厚度要求:螺丝直接锁在金属板上,则金属必须有最小2倍的螺丝螺纹的厚度,若使用螺冒固定则没有厚度要求.VI.接地螺丝/螺栓的固定扭力.最小1.3牛顿米b.接地确认测试40A接地电流测试,时间为2分钟.注:I.接地螺丝不能用自功螺丝 II.若有其他的地线

20、,要锁于同一螺柱上,则须用另一螺母分开固定之.开孔方式开孔方式a.顶部(带有危险电压裸露组件上方),符合下列任一要求即可:I.任何一方向测量,尺寸5mmII.宽度在1mm,长度不限III.尺寸大小不限,但须确保外物不会直接掉入孔內而碰触到危险电压零件.b.侧面:符合下列其中任何一項要求即可。a.任何一方向测量，尺寸不超過5mm。b.宽度在1mm內，長度则不限。c.开孔位置适当，并在其投影 5度角范围內，无具危险电压零件存在。投影 5度角范围的定义如附图所示。d.Test pin&Test finger 由开孔插入测试不会碰到危险电压零件。下方开孔:符合下列其中任何一项要求即可。a.无任何开孔。

21、b.开孔大小不限，但须在下列物品之下方 i.PVC，TFE，PTFE，TEP及 neoprene做成的绝缘导体及连接头。ii.具阻抗保护或过热保护的马达。iii.符合防火外壳要求的內部屏障或是细目金属往或是其他类似物。c.可有40mm平方的开孔，但须在防火等级94V-1以上的零件之下 d.孔大小不限但開孔上方须装设遮蔽板其构造如附图所示 e.若为金属底壳时开孔大小及孔距应符合相关要求 f.以细目金输网做屏蔽，但网目大小不超过2mm X 2mm，且细网金属线之直径不小于0.45mm。注:外壳开孔，固然千变万化，但是以test pin测试时，不可碰到具危险电压的裸露零件。标示方式标示方式 设备外表

22、应有额定电力标示，清楚告知设备的正确使用电压、频率及电流。标示內须包含相关资信如下：a.额定电压或是额定电压范围，单位为 V。b.输入电压为交流，则需加上“的符号。c.输入电压为直流，则需加上“”的符号。d.额定频率或额定频率范围，单位为 Hz。e.额定电流，单位为 mA 或 A。f.制造商名称、商标符号或辨识符号.g.设备的型号。h.如设备为 Class，則需加入“”的符号。注:可以有额外的标示，但是先决条件是不可以造成误导活混淆。b.电源输出端:设备內若含有标准型电源输出插座,則插座旁須清楚标示其所能承受之最大负载.c.具可变换电压开关的设备：应在其使用手冊內详细说明其用途及使用方法，并在

23、开关旁注明Voltage Selector 115V/230V的文字。d.保险丝旁须有下述标示：i.额定电流 ii.额定电压 iii.熔断特性，例如：fast,slow,time lag iv.防爆特性，例如：Low-breaking,High-breaking，标示范例为T2.5AL，250V 或 F3.15AH，250Ve.端子:a.接地保护端子旁，应有“”的标示。b.水线(中性线)端子旁(即 Neutral)，应有“N”的 标示。c.火线端子旁(即 Line)，应有“L”的标示。注:标示要求:I.标示不可置于可取下的物品上.II.上述标示种类只各种标识,经过酒精,汽油等有机溶剂及水测试后

24、,须依然清晰可见,且为永久标识.LED 颜色a.RED:危险或警告或+5Vb.YELLOW:注意或+3.3Vc.GREEN:安全或-12Vd.BLUE:特别信息e.WHITE:一般信息或-5Vf.BLACK:地g.ORANGE:5VS安规安规主要測主要測试试項目項目 Electric Strength Test Electric Strength Test 绝缘绝缘耐耐压试验压试验(Hi-Pot)(Hi-Pot)：判定产品內部绝缘与电路布局在高压测试下是否仍安全。Class I 测试方式:Line+Neutral To:Ground AC1500V or DC2121VLine+Neutral

25、 To:O/P AC3000V or DC4242VTest Time:60 Seconds漏电流须低于10mA.。Electric Strength Test Electric Strength Test 绝缘绝缘耐耐压压试验试验(Hi-Pot)(Hi-Pot)：绝缘耐压试验绝缘耐压试验Earthing Test Earthing Test 接地接地连续连续性性测试测试 可判定产品电路之设計是否足以通過大电流而不断裂及产生危险。测试方式:输入电流 40A 時間:60 Seconds 结果:输入阻抗不得超过 0.1 接地接地连续连续性性试验试验Heating Test Heating Test

26、 温温度度试验试验：判定产品在正常使用与异常使用下，其温度是否合乎标准，沒有过热现象，造成产品燃烧的危险。測试方式:量測正常或不正常環境下关键零件的溫度(如:X-CAP,Y-CAP,INLET,FUSE)Abnormal Operation Test 异常试验异常试验：判定产品在不正常使用下是否仍安全无虑。測试方式:在”Heating Test”不正常模式下风扇锁死，通风孔封住-HUB外层包一层纸张，測试时间2-4Hrs or 温度稳定时，結束后再測试Hi-Pot。Leakage Current Test Leakage Current Test 漏漏电电流流试验试验:判定产品之漏电流是否符合

27、安全标准。Class I 的产品測试方式:Input 254Vac a.电流表的正端接Line，负端接GND。b.电流表的正端接Neutral，负端接GND，以上漏电流皆须低于3.5mA。注:Class II 的产品漏电流须低0.25mA。Ball Pressure Test 球球压试验压试验判定塑胶材料是否坚硬，不致长久接触电热而产生软化危险。例如:变压器，一次側连接器.等。測试方式:放在烤箱里，温度维持125度，时间:一小时 其 Ball Pressure Apparatus 陷入的直径不得超过2mm。球压试验球压试验Cord anchorages and strain relief 拉力拉力试验试验判定产品电源线与产品之间的连接，确保使用之安全性，其条件:电源线須为不可分离。測试方式:使用压力表拉25次，每次停留 1 Second，位移的距离须小于 2mm。拉力请看以下资料:Mass(M)of the equipment(kg)Pull(N)M=1 30 1M=4 60 4 M 100拉力试验拉力试验谢谢谢谢!77 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！