高頻變壓器安全距離是什麼?

2024.7.10 技術文章 Articles

高頻變壓器安全距離

 

 

 

一、 什麼是高頻變壓器的安全距離?

 

高頻變壓器的安全距離是指內部與外部結構的距離設計,安全距離包括電氣間隙、爬電距離和絕緣穿透距離,以確保適當的絕緣和隔離,從而避免電擊、放電或擊穿等安全風險。而常見的 IEC(International Electrotechnical Commission)標準確定了高頻變壓器中一次電路到二次電路、一次電路到鐵芯以及二次電路到鐵芯之間的安全距離要求,在設計和製造高頻變壓器時,需要參考適用的安全標準、規範,以確定適當的安全距離要求。這些要求可以涉及電氣間隙、爬電距離以及絕緣材料的選用。


• 電氣間隙(Clearance):
電氣間隙是指兩個導體之間的最短距離。它是直接測量兩個導體之間的物理距離,通常用於確保在給某電壓下,兩個導體之間不會發生放電或擊穿現象。電氣間隙通常是通過空氣或其他絕緣介質來實現的。



• 爬電距離(Creepage Distance):
指沿著絕緣表面測量的兩個相鄰導體之間的最短距離,也就是在絕緣表面上沿著彎曲、曲線或直線路徑的實際距離。由於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,用於防止電弧、擊穿和其他電氣故障的發生。它是為了防止電流在絕緣表面上爬行而設計的。爬電距離的大小取決於絕緣材料的特性以及安全標準和規範的要求。



• 絕緣穿透距離(Insulation Penetration Distance):
絕緣材料插入兩個導體部件之間的距離。它是固體絕緣延伸到兩個導體之間的距離,通常用於提供額外的絕緣保護,防止電氣故障和放電。在工作電壓不超過50V的情況下,絕緣穿透距離的要求取決於絕緣的類型。對於主要絕緣而言,沒有特定的厚度要求。對於附加絕緣和需要承受機械應力的加強絕緣,最小厚度應為0.4 mm 以上。


安全距離示意圖
安全距離示意圖

 


 

二、 高頻變壓器中常見的絕緣與安全距離的結構材料有哪些?

A、絕緣膠帶(Insulation Tape):
絕緣膠帶是一種用於包覆導線、絕緣導體和其他電氣部件的絕緣材料。它的作用是提供額外的絕緣保護,防止導線之間或導線與其他導體部件之間的電氣短路或放電。


B、線架(Bobbin):
線架是高頻變壓器中用於支撐和固定線圈的組件。它通常由絕緣材料製成,可以幫助安排線圈的佈局,提供適當的安全距離和固定線圈與鐵芯。


C、擋牆膠帶(Margin Tape):
擋牆膠帶是一種絕緣膠帶,用於在線架中線圈的邊緣或繞組之間提供絕緣隔離。它的作用是防止線圈之間或線圈與其他導體部件之間的電氣短路或放電,因此擋牆膠帶的寬度可以增加變壓器內部的電氣隔離距離。


D、線材(Wire):
線材是高頻變壓器中的導電部分,不同的線材如漆包線、三層絕緣線、馬達線都有不同的絕緣規格,一般也可使用套管或膠帶來增加絕緣的規格與距離。 


E、凡立水(Varnish):
凡立水是一種絕緣塗料,用於包覆繞線或線圈,提供額外的絕緣保護和固定。它可以提高線圈的絕緣性能,防止電弧和電氣故障。


F、諾米紙(Nomax):
諾米紙是一種高溫絕緣材料,常用於高頻變壓器中,具有優異的耐熱和絕緣性能。它可以用於絕緣線圈繞組,防止溫度升高時的絕緣破壞與防止絕緣穿透。


G、套管(Tube):
套管是一種管狀的絕緣材料,用於包裹導線、繞組或其他電氣部件,提供額外的絕緣保護和機械保護,它能夠防止導線受到外部環境的損害和電氣短路。

綜上所述,這些結構件材料在高頻變壓器中扮演著不同的角色,包括提供絕緣保護、固定和支撐線圈、引導磁場、防止電氣短路和放電等。它們協同工作,確保高頻變壓器的正常運行和安全性能。




 

三、 安規認證標誌與 IEC 標準

高頻變壓器的安全距離標準,在不同的規範中有明確的陳述及指導,以避免設計不良或使用不當。大多數國家都制定自己的安全法規。由於各國地理環境及電壓的差異,安全規範不完全相同。安規認證標誌和IEC(國際電子電機委員會)標準是不同的概念,它們在產品認證和標準制定方面具有不同的作用。


• 安規認證標誌:
安規認證標誌是由各個國家或地區的認證機構授予,用於證明產品符合相應的安全規範和標準。這些認證標誌通常是由協力廠商認證機構頒發,經過測試和評估確認產品在安全方面符合要求。常見的安規認證標誌包括 UL∕CUL、GS、PSE/S、CCC等。這些標誌通常是產品進入特定市場的准入要求,證明產品已經通過了相關的安全測試和認證。


• I E C(國際電子電機委員會)標準:
IEC 標準是由國際電子電機委員會制定的國際性標準,涵蓋了廣泛的電工、電子和資訊技術領域。這些標準旨在規範產品的設計、性能和測試要求,以確保產品在安全、可靠和有效的使用。IEC標準不是認證標誌,而是供製造商、設計師和工程師參考和遵循一系列技術規範和指南。




 

四、 不同的安全標準有什麼差別?

以 EN 60950-1和 IEC 60601-1為範例,兩者是針對不同類型設備的安全標準,EN 60950-1主要用於資訊技術設備(I.T.E)適用於資訊技術設備,包括電腦、印表機、網路設備等。而IEC 60601-1主要用於醫療設備,適用於醫療設備,如醫用儀器、醫療器械等。它關注的是醫療設備在患者接觸區域的安全性和電氣性能。
以表格1為例,電壓測試是以交流電 250 VAC 輸入的電源供應器為基礎,IEC 60601-1 的電源絕緣等級相較 EN 60950-1 之下更為嚴格。

 

(表格1)



由表格2可見,醫療設備需要更大的絕緣距離和爬電距離,對設備進行的電壓測試也更為嚴格以提供更高的安全性。絕緣距離是指兩個導體之間的最短距離,而爬電距離是沿著絕緣表面測量的兩個導體之間的最短距離。這些要求旨在確保在正常操作時,通過這些測試,可以確定設備在正常和異常操作情況下的安全性能,以減少對患者和操作者的潛在風險。
 

(表格2)

 

 

 

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