安规基本知识和设计课件

1、术语（一）标准标准 标准是对一定范围内的重复性事物和概念所作的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，以获得最佳秩序，促进最佳社会效益为目的，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。其中，为保护人和物安全制定的标准，称为安全标准 制定标准的过程，就是将已有的科学研究成就、技术进步的新成果以及实践中积累的先进经验加以消化、融会贯通、提炼和概括的过程。 标准的功能：将截至某一时间为止，社会所积累的科学技术和实践的经验成果予以法规化 标准可以分为4个等级，分别是： 基础标准，通用标准，产品类标准，专门产品标准 我们在选择标准时的优先次序是： 产品专用

2、标准 产品类标准 通用标准 基础标准 安规认证： 人们对产品的安全性因国别、地域而有所不同，为了保障产品的安全性，各国根据自己的需要制定了各自的强制性法规。目前，比较有代表性的是： 美洲体系：以UL/CSA为代表，采用UL/CSA标准 欧洲体系：以TUV/VDE/NEMKO等为代表，采用EN标准 亚洲体系：以日本PES/中国CCC/韩国K-mark等为代表，采用各国自己的标准 CB 认 证：采用IEC标准。第1页，共71页。UPS安规标准介绍（产品类标准）安规标准： 早期，被归为信息技术设备类产品，采用产品类标准如下： 美系： UL1950 Safety of Information Tech

3、nology Equipment Including Electrical Business Equipment 欧系： EN60950 Safety of Information Technology Equipment 亚系： 中国：GB4943 信息技术设备的安全 IEC： IEC60950 Safety of Information Technology Equipment 以上标准内容基本等同第2页，共71页。 （产品专用标准）安规标准： 随着技术进步，功能特性越来越多，信息技术产品类标准越来越不适应产品的安全需要，各国或各地区制定了专用标准 如下： 美系： UL1778 Unint

4、erruptible Power Supply Equipment 欧系： EN50091-1-1 General and safety requirements for UPS in operator access areas EN50091-1-2 General and safety requirements for UPS in restricted access areas 亚系： 中国：GB7206.1-2003 不间断电源设备的安全 IEC： IEC62040-1-1 General and safety requirements for UPS in operator acce

5、ss areas IEC62040-1-2 General and safety requirements for UPS in restricted access areas 以上标准：EN/IEC/GB内容等同，UL1778与其他三份标准差别较大第3页，共71页。国际电工委员会IEC *认证欧盟EN*中国大陆GB*美国UL*CBCE/TUV等CCCUL第4页，共71页。各国认证标志第5页，共71页。第6页，共71页。术语（二）安全 我们所说的安全并非只有人身安全，应该包含人身安全和财产损失。例如着火导致房屋被毁，高压串入电脑主机导致电脑受损等等！ 我们需要考虑的有以下几个方面： 电击危险，

6、高压使人身受伤或导致财产损失 能量危险，高容量的电容器触脚裸露，手中偶然的桥接释放巨大能量 导致人体热伤 着火的危险，选用材料规格够、防火等级不满足要求导致着火危险 热的危险，元件温升超标，设计不合理导致高温传到操作人员接触区 致使热伤 机械危险，过线孔尖锐，设计产品重心偏失厉害都可能导致运输使用 过程中电击或伤人 化学危险和辐射危险 具体的了解请参看后续设计原则第7页，共71页。术语（三） （绝缘）电击、漏电、绝缘击穿： 电击是由于电流流过人体而造成的：30mA的电流足以使人窒息；75mA电流可使人心脏抽搐而死。在绝缘的两端加上一定电压时，必定会有电流流过，称之为漏电。当漏电以不可控制的方式

7、增大时，称为绝缘击穿。绝缘的分类： 工作绝缘(Operational Insulation)设备正常工作所需要的绝缘 如输入线的 L TO N 基本绝缘(Basic Insulation)对防电击提供基本保护的绝缘 如输入线的 L&N to G 附加绝缘(Supplementary Insulation)除基本绝缘以外另施加的独立绝缘 用以保证在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击 如输入线的CABLE 双重绝缘(Double Insulation)由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘 如 + 加强绝缘(Reinforced Insulation)一种单一的绝缘结构，其所提供的防 电击的保 护相当于双重

8、绝缘 如：充电器外壳 RS232接口线路：爬电距离和电气间隙、隔离变压器、光耦第8页，共71页。术语（四）绝缘隔离元件作为隔离的元件可以有很多种选择： A 给定足够的电气间隙、爬电距离隔离（见原则六） B 变压器 C Y电容也可以作为隔离元件 D 光耦 E 使用足够厚度能承受相应高压的绝缘体 以下就以上隔离元件作简要介绍D 光耦是一种隔离元件。我们选用光耦作为隔离元件只需要作以下考虑： a) 该光耦元件是否有相应的安规认证，因为认证中会对元件 的壳体材料的绝 缘性能及整件的零件可靠性进行测试。 b) 元件初次及间是否满足使用场合的绝缘距离、电气间隙的要求 c）能否承受使用场合的绝缘所要求的电压

9、第9页，共71页。B、变压器TYPE Coil 变压器也可以作为隔离元件，根据结构不同，绝缘距离不同可以制作成基本绝缘隔离元件和加强绝缘隔离元件，当其内部的绝缘距离满足基本绝缘要求时，其隔离作用等同于基本绝缘，加强绝缘同样 补充：变压器以下材料需要有耐温要求： Bobbin、Wire、Varnish、Tape、Margin tape 耐温根据实际需要选用： A(105)、E(130)、B(130)、F(155)、H(180)第10页，共71页。、Y电容首先，地线是需要与带电体作隔离的，但为了吸收共模骚扰，我们需要提供一条对地的泄放途径，为了解决滤波和隔离问题，引入了Y电容，请看Y电容定义： Y

10、电容指在失效时会导致电击危险的场合所使用的电容器或RC单元， 其作用为吸收共模干扰 X电容指在失效时不会导致电击危险的场合所使用的电容器或RC单元， 其作用为吸收差模干扰 一个Y1电容可以作为加强绝缘或双重绝缘，一个Y2-4电容可以作为基本绝缘，两个Y2-4电容可以等同于一个Y1电容，用作加强绝缘第11页，共71页。SELV电路 图中的C5和C6用两个Y2串联与C9（Y1）与隔离变压器将一次电路与SELV电路隔开，C9/隔离变压器是加强绝缘、C5和C6是双重绝缘 C3用X电容滤波，作工作绝缘；C4用一个Y2对地作基本绝缘第12页，共71页。E、绝缘体 对绝缘体材料的选择我们需要考虑电气、温度、

11、机械强度、工作频率和湿度的要求 a) 天然橡胶、吸湿性材料和含石棉的材料不应该作为绝缘材料！ 我们经常犯的错误在于：我们使用材料作为其他作用使用时，不小心桥接在 绝缘之间，无意之中把吸湿性材料用在了绝缘场合。 例如：ARRAY UPS使用一种防火牛皮纸作为风道纸，结果搭接在元件脚和 箱体之间，相当于一次线路到地，实际上这时风道纸已经用作了 基本绝缘。后果可想而知。 b) 绝缘材料应该用可靠的方式固定，不能因为运输震动等原因脱落 c) 绝缘材料需要适合使用场合的温度，一般而言，用作绝缘的材料需要有认证， 从证书上查看其耐温，然后比对材料的耐温和使用场合的温度，需要材料的 耐温高于使用场合的温度

12、d) 应该考虑使用场合的电压，使用场合的绝缘，根据高压实验的要求查出需要 实施的高压实验值，绝缘需要满足高压实验第13页，共71页。术语（五）设备类别类设备（class equipment) 用下列方法来获得防电击保护功能的设备： a)采用基本绝缘，而且 b)还有一种装置，使基本绝缘一旦失效就将带危险电压的导电零部件与建筑配线中的保护地导体相连 如：公司所有机种/外盖与内部线路作基本绝缘，需要接地保护提供两级保护类设备（class equipment) 防电击保护不仅依靠基本绝缘，而且还采用附加安全保护措施（例如双重绝缘或加强绝缘）的设备，这类设备无保护接地的保护措施。 如：手机充电器、两PI

13、N电源线的电器/靠厚厚的塑胶外壳起加强绝缘，没有接地保护类设备（class equipment) 防电击保护使依靠安全特低电压（SELV）电路供电来实现的，是不会产生危险电压的设备 如：单放机/其内部产生的电压远小于42.4VDC永久性连接式设备 预定要用螺钉接线端子或其他可靠方法与建筑物安装配线连接的设备可插式设备 预定通过插头插座或通过器具耦合器，或者通过两者与建筑物安装 配线的设备提醒：我们需要清楚永久性连接式设备和可插式设备的区别，因为在很多标准中对这两种设备的要求都会不一样，如输入反馈放电时间/反馈保护等第14页，共71页。 术语（六） （爬电距离、电气间隙、漏电起痕）爬电距离（Cr

14、eepage Distance） 沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的最短距离电气间隙（Clearance） 在两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间测得的最短空间距离漏电起痕(tracking) 固体绝缘材料表面由于受到电应力和电解质污染物联合作用而在该表面逐渐形成导电通路的最高电压 组材料 600CTI 组材料 400CTI600 a 组材料 175CTI400 b组材料 100CTI175 第15页，共71页。爬电距离和电气间隙图解第16页，共71页。第17页，共71页。术语（七） 一次电路和二次电路标准中下的定义： 一次电路（primary circui

15、t) 直接与交流电网电源连接的电路。例如包括与交流电网电源连接的装置，变压器的初级绕组，电动机及其他负载装置 二次电路（secondary circuit) 不与一次电路直接连接，而是由位于设备内的变压器、变换器或等效的隔离装置供电或由电池供电的一种电路 我们曾有一些错误的理解，认为二次电路就时安全的，这是完全错误的。其实这时，我们已经将二次电路和SELV电路混淆了。 根据定义，当市电断开或故障时，UPS工作在battery mode，这时UPS应该定义为二次电路，但是否这时UPS内部线路就是安全的呢？肯定不是，我们应该理解：二次电路并不一定安全，它包含SELV电路，但不等同于SELV电路 一

16、次电路和二次电路区别在于是否直接与能产生瞬态高压的设备或作基本绝缘的隔离，并不在于它是否安全。 我们来看看以下几种电路第18页，共71页。SELV（安全特低电压）电路 在正常工作条件下和在设备内出现单一故障时,SELV电路所呈现的电压应该仍然是可以接触的安全电压（交流峰值不超过42.4V或直流值不超过60V），如下： a） 在正常工作条件下，任何两个导体间和任何一个导体与地 间的电压不超过安全电压 b） 在设备出现单一故障时，任何两个导体间和任何一个导体 与地间的电压在经过0.2s后不应超过安全电压。 c） 隔离办法：双重绝缘或加强绝缘/基本绝缘+接地 d) 与其他线路的绝缘 与危险电压电路作

17、加强绝缘 与SELV线路作工作绝缘 与地作工作绝缘 第19页，共71页。举例第20页，共71页。TNV电路（Telecommunication Network Voltage circuit） 该电路作了适当的设计和保护，使得在正常工作条件下和单一故障条件下，他的电压均不会超过规定的限值。可以认为TNV电路为二次电路。 a） TNV-1电路 在正常工作条件下，其电压不超过SELV电路的限值 单一故障条件下，跨接在5000（12%）电阻器上的电压 不能超过图中的限值 在其电路上可能承受来自通信网络的过电压 如：TVSS线路 第21页，共71页。TNV电路（Telecommunication Ne

18、twork Voltage circuit） b） TNV-2电路 在正常工作条件下，其电压超过SELV电路的限值但不超过 如果为话振铃信号：信号电压符合第M2章或第M3章的判据要求 如果没有电话振铃信号： 在正常条件下，Uac/70.7+Udc/1201 在单一故障条件下，跨接在5000（12%）电阻器上的 电压不能超过图中的限值 在其电路上不承受来自通信网络的过电压 c） TNV-3电路 同TNV-2电路，不同之处： 在其电路上承受来自通信网络的过电压 第22页，共71页。ELV电路（Telecommunication Network Voltage circuit）ELV电路 正常工作条

19、件下, 任何两个导体间和任何一个导体与地间的电压不 超过安全电压（交流峰值不超过42.4V或直流值不超过60V）； 使用基本绝缘与危险电压隔离 他既不符合SELV电路的全部要求，也不符合限流电路的全部要求。 ELV电路与SELV电路的区别在于： a) SELV用加强绝缘与危险电压电路隔离； b) ELV电路用基本绝缘与危险电压电路隔离 ELV电路与限流电路的区别在于： a) 限流电路在单一故障和正常条件下，输出电流是安全的 b) ELV电路在正常条件下，电压是安全的，但输出电流不一定 安全同时在单一故障条件下，电压可能是危险的第23页，共71页。术语（八） 断接装置和过流保护装置 设备应提供一

20、个或多个断接装置，以便维修时能将设备与交流电网电源断开 断接装置接触件的分开距离至少为3mm 允许使用的断接装置的例子有： 电源软线的插头 作为直插式设备部件的电源插头 器具耦合器 隔离开关 电路断路器 任何等效装置 对单相设备，断接装置应能同时断开两个极，但当可以借助标识辨认电网电源中线时，也可以使用单极断接装置来断开相线。但在说明书中说明 对三相设备，断接装置应该能断开电源电网的所有相线，如果设备中未提供，则安装说明书中应规定在建筑设施中提供这种装置 业界的做法： 3KVA以下UPS用电源软线的插头作为断接装置，说明书中说明 单相6-20K UPS使用两极断路器 三相UPS 没有设置断接装

21、置，预计由建筑设施中提供. 第24页，共71页。过流保护装置过流保护极数第25页，共71页。元件需要有过流保护/元件需要按规格使用第26页，共71页。 原则（一） （设计原则）GB4943 在确定采用何种设计方案时，应该遵守以下优先次序 如果可能的话，规定能消除、减小危险或对危险进行防护的设计原则 如果实行以上原则将削弱设备的功能，那么应使用独立于设备的保护措施， 如人身保护设备 如果上述方案和其他的措施均不切实际，那么应对残留的危险采取标识和 说 明的措施EN60950 The following priorities should be observed in determining wh

22、at design measures to adopt: where possible, specify design criteria that eliminate, reduce or guard against hazards where the above is not practicable because the functioning of the equipment would be impaired, specify the use of protective means independent of the equipment, such as personal prote

23、ctive equipment where neither of the above measure is practicable, or in addition to those measure, specify the provision of markings and instructions regarding the residual risks第27页，共71页。 结合实际： 对第一种设计： 直流电源收录机 对第二种设计： a) 风扇加防护网：风扇属转动部件，易危及人身安全，但作为通风散热元件，UPS设计必不可少。为此，设计防护网防止人手、衣物免受伤害。 b) 6-20K（S）并机

24、卡加盖板 对第三种设计： a) UPS内接电池是危险的，我们需要在产品说明书或产品上标注以下或等同的内：“维修前，需要将危险电池组断开” b) 储能电容需要有放电通路，而且时间有限制 (1s)，但对于BUS电容这种超大电容，如果在1s内放电完毕需要的放电通路将在正常条件下 耗费大量的能量，这是不切实际的，所以标准规定了一种补充条款：放电时间可以达到5分钟，但必须在说明书或产品上有相关说明第28页，共71页。原则（二）（实验原则）GB4943 安全保护要求是假定使用人员未经过任何识别危险的培训，但不会故意制造危险状况而提出来的EN60950 Requirements for protection

25、 should assume that users are not trained to identify hazards, but will not intentionally create a hazardous situation.GB4943 为了防止使用人员遭到电击，通常要具有两级保护，因此，设备在正常条件下和单一故障条件下运行都不会引起电击危险，然而，附加的保护措施（如保护接地或附加绝缘）不能用来取代设计完好的基本绝缘，或降低对基本绝缘的要求。EN60950 Ii is normal to provide two levels of protection for uses to p

26、revent electric shock. Therefore,the operation of equipment under conditions and after a single fault, including any consequential faults, should not create a shock hazard, however, provision of additional protective measure, such as protective earthing or supplementary insulation, is not considered

27、 a substitute for, or a relief from, properly designed basic insulation第29页，共71页。结合实际说明两点： 1）一方面我们设想使用者对安全一无所知，另一方面我们要认为使 用者不会故意制造危险，看到警告他们会按指示去使用。我们不 必受到太多的约束 2）正常条件下，设备需要提供两级保护。对金属机箱：机箱与 内部 线路通过足够的电气间隙、爬电距离和Y电容作绝缘起到第一级 保护，接地作为第二级保护 在单一故障条件下，设备能提供保护，我们只考虑单一故障如电 解电容开短路、电阻器开短路、变压器绕组开短路、晶体管开短 路等，当然如果某

28、个元件的故障引起了其他元件的故障需要考虑 在内。第30页，共71页。 原则（三）（防电击原则）防电击保护应该考虑两个方面：高压电击和储能设备对人身的伤害。危险电压（hazardous voltage) 存在于既不符合限流电路要求也不符合TNV电路要求的电路中，其交流峰值超过42.4V或直流超过60V的电压危险能量等级（hazardous energy level) 储存的能量等级等于或大于20J，或者在电压等于或大于2V时，可给出的持续功率等级等于或大于240VA 应该说带电体的危害存在于两个方面： a) 电击，这来自于危险电压 b) 能量危害，如短路时可以释放出大量的能量使人烧伤、使外物着

29、火等，这来自危险能量 所以我们的对带电体的防护也应该从两方面考虑，而并不是仅仅考虑高压的危害。 对UPS，我们应该考虑： a) 输入反馈保护 b) 外壳的防护 c)大电容的放电 d) 电池的操作第31页，共71页。Test fingerTest pinTest probe首先，我们应该认识一下Test finger and test pin，对危险的防护做得如何，我们经常借助一下工具来判断第32页，共71页。反馈保护 看一下EN50091-1-1得描述和1K的LAYOUT图，我们需要注意两点，对PLUG A设备，当工作在电池模式时，UPS内部会有高压，而输入插头的L N是裸露在外，我们需要提防

30、内部的高压回馈出来到输入插座，这就是所谓的反馈保护 只要外露的元件必须考虑反馈保护，与内部危险电压电路作基本绝缘 同时，输入L N之间接有X电容，当电容大于1uF时，应该考虑能量危险，在法规中要求设计泄放回路，时间常数T=RC对PLUGA设备应该小于一秒第33页，共71页。第34页，共71页。储能电击保护原则 内部 储能电容 (大于1.0uF) 也需要提供放电通路，而且时间有限制 (PLUG设备1s；永久性连接设备10s)，但对于BUS电容等这种超大电容，如果在1s内放电完毕需要的放电通路将在正常条件下耗费大量的能量，这是不切实际的，所以标准规定了可以采用原则（一）中的第三条：放电时间可以达到

31、5分钟，但必须提供泄放途径并在说明书或产品上有相关警告标识来提醒维修人员。 这是保护维修人员免受危险电压电击危险或大能量危害外壳的防护 即使外露部件电压低于危险电压，也可能带来危害，这时我们需要考虑能量危险，我们需要使用测试指来短接可以短接的带安全电压的部件或地，按能量危险等级来判断是否有危险，如果用测试指根本不可能短接，还需要考虑是否会有可以预见的误操作能导致危险发生。(具体见原则四）电池维护 电池是能量危险的元件，但设计原则无法避免，我们只能使用原则一的第三条：在说明书中详细描述电池的使用说明和操作方法,应该注意以下几点： a) 如果电池是用户自己更换，因为用户对危险的无知，在更换时按照说

32、明打开更换 电池的外壳后，不可以接触到危险电压，同时电池电压应该设计为不大于危险电压 b) 因为能量危险，说明书中必须告戒用户或维修人员：使用绝缘手柄的工具，不可以 将金属物放在电池上等能防护能量危险的语句 c) 电池端子引出处，其他元件接入前必须加过流保护器，防止元件短路造成电池短接第35页，共71页。第36页，共71页。原则（四）（防火原则）上方开孔主要考虑防电击，满足以下的条件之一都会满足： a、任何一方向测，尺寸不超过5mm b、宽度不超过1 mm，长度不限 c、尺寸大小不限，但须确保外物不会直接掉入孔内并触碰到具危险电压电路 如下形状的孔 以上开孔需要test pin and tes

33、t finger测试时无电击危险,不可触碰到具危险电压零件 经常有同事为开孔的问题烦恼，开大了有可能不能满足安全的要求；开得太小温升又过不去，其实我们在考虑开孔时只要注意以下两点：充分考虑防电击和防火得要求，而且防火的原则只是为防止设备内部的着火导致外部的火灾，而不需要考虑阻止外部的着火，防电击基本上考虑用test finger and test pin验证。我们可以按以下原则来进行考察： （防火防护外壳用来使设备内发生的着火或火焰的蔓延减小到最低限度的设备部件）第37页，共71页。第38页，共71页。侧面开孔防电击 a、任何一方向测，尺寸不超过5mm b、宽度不超过1 mm，长度不限 c、尺

34、寸大小不限，但须确保外物不会直接掉入孔内并触碰到具危险电压电路 如下形状的孔 d、须以test pin and test finger测试时,不可触碰到具危险电压零件底面开孔防电击 a、须以test pin and test finger测试时,不可触碰到具危险电压零件 b、对质量大于40kg、竖立在地板上的设备不应使其倾斜第39页，共71页。第40页，共71页。侧面、底面开孔防火 下列结构认为满足要求，不需要试验： a）无任何开孔 b）孔大小不限，但须在下列物品之下方 PVC等做成的绝缘体及连接头 具阻抗保护或过热保护的马达 符合防火外壳要求的内部屏障或是细目金属网或其类似物 c）可有40m

35、m平方以下的开孔，但须在防火等级V-1的零件下 c）孔大小不限，但开孔上方须装设遮蔽板，其构造如下图： d）若为金属底壳时，开孔大小及孔距应符合下表要求 第41页，共71页。第42页，共71页。如果不符合以上，以下模式也符合要求第43页，共71页。防火材料等级确定 经常听到这样的言论：“我使用的是防火材料，为什么还是烧起来了”，其实这是一个大家容易犯的错误，防火材料并非不能燃烧，只是它具有一定的阻燃特性。我们知道，金属和陶瓷是不可燃的，除此之外，所有的材料基本上的是可燃的。对硬质材料，根据它们的可燃性我们将它们分为如下几级： UL 94-5V材料 按A9实验时，可燃烧或灼热，但在规定的时间内就

36、会熄灭的材料，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉燃烧 UL 94V-0材料 按A6实验时，可燃烧或灼热，但其持续时间平均值不超过5s就会熄灭的材料，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉燃烧。UL 94V-1材料 按A6实验时，可燃烧或灼热，但其持续时间平均值不超过25s就会熄灭的材料，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉燃烧。 UL 94V-2材料 按A6实验时，可燃烧或灼热，但其持续时间平均值不超过25s就会熄灭的材料，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物会使脱脂棉燃烧。 UL 94HB材料 按A8实验时，其燃烧速度不超过规定的最大燃烧速度的材料 说明：

37、5V优于V-0优于V-1优于V-2优于HB，实验原理见下页第44页，共71页。防火等级试验图第45页，共71页。防火材料的选择以上介绍了防火外壳的要求，同时对于内部元件的防火上应该遵循以下原则： 线套线束线扣（YOKE/Wiring harness）：V-2以上 PCB：V-1以上；若不符合，所有元器件的失效、故障试验必须完成且无引燃 危险 电气防火保护外壳：V-1以上；装饰外壳（不起电气防火保护作用）：HB级 其他所有的零件：V-2以上或HF-2以上 例外情形： 下述零件与电子零件若相隔13mm以上，或是相互间以至少V-1等级之障碍物隔开， 则其耐燃等级要求如下： 小型的齿轮、凸轮、皮带、轴

38、承及其他小零件，不须防火要求。 空气或液体的导管、粉状物容器及发泡塑胶零件防火等级为 HB或HBF以上 下述零件不须防火证明： 胶带（但需要耐温要求） 已获认证的零件（该零件认证规章中，有防火等级规定方可） 密封于无开孔且体积小于0.06m3金属壳内之零件 仪表盘、仪表壳、指示灯或贵重物，置于至少V-1的PCB上的IC， 电晶体、光耦合器及其他小零件的外壳。 第46页，共71页。 原则（五） （机械危险保护）走线原则机械损伤的防护 导线槽应该光滑，无锋利棱角，导线应有适当保护，不会触及毛刺、散热片、活动零部件等内部布线的固定 内部布线应该有适当方式连线、支撑、夹持或固定，以防止： 在导线上和端

39、接处产生应力 端接处松动 导线绝缘受损连接 采用勾焊、端子连接布线上的套管 如果在内部布线上使用套管作为附加绝缘，应该使套管固定在位，检验原则 只有将套管弄破才能取下 套管的两端均被夹紧 与导线绝缘紧密接触的热缩性套管 套管的长度选择不会使套管滑脱第47页，共71页。（设备的稳定性）设备不稳定之危险测试应该包含以下四方面： 试验一 当使设备相对于其正常垂直位置倾斜10时，该设备不应翻倒。在进行 本试验时，箱门、插箱等应关紧。 试验二 对落地设备，在距离地面不超过2m的最不利的高度上，沿任意方向（向 上除外）对设备施加一大小等于设备重量的20%的力（但不大于250N）同时 在支撑件 在位以及在操

40、作人员预定要打开的所有的箱门、插箱等处于最不 利位置的情况下，该落地设备不应翻倒。 试验三 对高度等于或大于1m，质量等于或大于25kg的设备，在距离地面不超过2m的 最不利的高度上，沿任意方向（向上除外）对设备施加一大小等于设备重量 的20%的力（但不大于250N），同时在支撑件在位以及在进行任何维修时可 能会被移动的所有的箱门、插箱等处于最不利位置的情况下，该落地设备 不应翻倒。 试验四 对落地设备，当将一800N恒定向下的力在最大力矩点处，施加到任何水平 工作表面上，或施加到距离地面的高度不超过1m。该落地设备不应翻倒。 第48页，共71页。（撞击实验）原理图参考：见上图 实验的目的：考

41、察箱体的耐撞击性 实验要求：在以上实验后，不可以造成爬电距离和电气间隙的不足说明：实验钢球D=50mm,M=500g,H=1300mm第49页，共71页。原则（六）（爬电距离、电气间隙的确定） 爬电距离、电气间隙的确定步骤： a) 工作电压的确定： b) 绝缘类别：基本绝缘、工作绝缘、附加绝缘、双重绝缘、 加强绝缘 c) 设备预定的使用环境的污染等级： 见 GB4943之2.9.1 (UPS选用级) d) PCB之CTI（漏电起痕指数）：见 漏电起痕指数实验 e) 确定以上参数后在 国标4943之2.9.doc 中的相应表格中 查得对应数值 爬电距离和电气间隙的确定是设计中经常碰到的问题，如果

42、处理偏颇可能导致浪费和绝缘击穿，其实我们只要遵循以下几步就不会有问题。其中第一步（工作电压的确定）和第二步（绝缘的类别）是容易弄错的：第50页，共71页。 工作电压 当设备在正常使用的条件下工作时，所考虑的绝缘或元气件上所承受到的或 能够承受的最高电压峰值工作电压 工作电压的最高峰值或直流值，包括设备内产生的重复性峰值脉冲电压， 但不包括来自外部的瞬态值电源瞬态电压 由交流电网电源上的外部瞬态值产生的、预计在设备的电源输入端出现的 最高峰值电压工作电压的确定 额定电压值或额定电压范围上限值 用作一次电路和地之间的工作电压；和 在确定一次电路和二次电路之间的工作电压时应给予考虑；和 未接地的可触

43、及导电零部件应假定是接地的；和 如果变压器绕组或其他零部件是浮地的，则应假定该变压器绕组或该 零件有一点接地，由于有一点接地而产生最高工作电压；和 对变压器两绕组间的绝缘，在考虑外部电压后，应取两个绕组上任意 两点之间的最高电压；和 对于变压器绕组与另一个零件的绝缘，应取绕组上任意一点与该零件之 间的最高电压第51页，共71页。绝缘类别的确定： 基本绝缘、工作绝缘、附加绝缘、双重绝缘、加强绝缘 设备预定的使用环境的污染等级： 见 GB4943之2.9.1 (UPS选用级) 污染等级 污染等级1的数值，适用于被密封成能隔绝灰尘和潮气的元件和组件。 污染等级2的数值，适用于一般电气设备。 污染等级

44、3的数值，适用于设备内局部环境受导电污染物污染的地方。材料的漏电起痕指数等级： 第52页，共71页。爬电距离工作电压污染等级漏电起痕指数等级绝缘类别第53页，共71页。电气间隙第54页，共71页。特例对于功能绝缘，小于2.10规定的电气间隙和爬电距离是允许的，但必须符合5.3.4 b)或5.3.4 c)的要求（GB4943） 5.3.4 b) 承受5.2.2规定的功能绝缘的抗电试验；或 5.3.4 c) 爬电距离和电气间隙由于短路而引起如下情况时可被短路 可能使材料过热而引起着火的危险，但材料的可燃性等级为V-1级者除外 可能使基本绝缘，附加绝缘或加强绝缘受到热破坏而引起电击 我们在设计时，在

45、实验通过的条件下，可以考虑对功能绝缘采用较标准中的爬电距离、电气间隙。第55页，共71页。原则（七）（耐温）耐温（温升）是所有安全法规中重点要求的部分，我们应该从以下几方面考虑： a) 正常工作条件下，元气件应该在耐温范围内工作 满足元件的耐温要求 b) 操作人员、来访人员、维修人员不应该接触到危险温度的物体 对UPS，还需要测试电池外壳的温升 c) 故障条件下，设备内部不应该产生熔融金属或甚至导致着火引然外物 故障条件如：变压器初次级短路、开路；风扇堵转等第56页，共71页。 原则（八）（接地原则）保护接地导体和保护连接导体 用来把设备中的电源保护接地端子同建筑物安装接地点连接起来的建筑物安

46、装布线中或电源线中的导体，称之为保护接地导体 用来把设备中的电源保护接地端子同设备中为安全目的而需要接地的部分连接起来的设备中的导线或设备中导电零部件的组合，称之为保护连接导体接地的要求 a）保护连接导体的电阻不应该超过 0.1 Ohm b）保护接地导体（如电源线）应该是绿黄双色 保护连接导体，如果是接地编织线可以是黄绿双色线或透明线；如果是组 建中保护连接导体，可以使用不会引起误解的任何一种颜色 c）保护接地导体和保护连接导体应该分别提供接线端子，使用了多根保护接 地导体，则应对每根接地导体提供一个接线端子，对多根保护连接导体， 应该提供一个或多个接线端子 如果保护连接导体和保护接地导体仅靠

47、一个螺母来分开，容许使用一个螺 柱型或螺钉性接线端子，对次序没有规定 d）保护接地导体和保护连接导体中不应串接开关或过流保护装置 第57页，共71页。第58页，共71页。实验（一）（漏电流实验）对地漏电流的测量和国标要求 理论计算对地漏电流一般由： Y电容对地的漏电流IY 非地线路对地杂散电容的泄漏电流I杂两部分组成 (一般很小）对Y电容而言： R阻抗=1/jwc I=V/R=V*C*W=2*f*C*V 对连接在220Vac，50Hz工作的Y电容而言，其自身漏电流为 I=220*50*2*C=69115C例如在上述条件下,下列几种Y电容的对地漏电流为:472P I=47*102*10-12*6

48、9115A=0.3284mA103P I=10*103*10-12*69115A=0.6912mA 第59页，共71页。原理图第60页，共71页。计算对地漏电流： LG：IY= 2*I472+I103+R =2*0.3284+0.52=1.18mA NG：IY=3* I472=3*0.3284=0.98mA 以1K机器为例，其Y电容分布如下：第61页，共71页。 实验（二）（高压实验）实验的目的：考察绝缘是否可靠实验电压的确定： UL：1000VAC+2线路的工作电压 例：输入为110VAC机器，实验电压应该为1220VAC 欧标：按绝缘来进行 例：输入220VAC的机器，基本绝缘应该为150

49、0VAC， 而危险电压和SELV电路之间应该作加强绝缘，实验电压应该是基本绝缘的两倍：3000VAC 实验方法：将输入输出零、火线短接，在零、火线到地线之间加入高压实验 电压，实验电压从零逐渐升高到确定值，并在该电压下保持1分钟 Note: 1、可以使用直流电压来实验 直流实验电压=交流实验电压1.414 如1500VAC的高压实验可以用220VDC（1500*1.414）的高压实验来替代 2、实验时，如果对地有滤波元件如：Y电容、MOV等时，可以 a)使用直流电压并去掉MOV之接地点使用直流电压或去掉Y电容、MOV等 实验可以接受,或者 b)使用交流值，但必须去掉Y电容和MOV之接地点第62

50、页，共71页。高压试验原理图高压试验原理图如下 高压仪器的延时继电器的电流值为mA级，当高压加在Y电容或MOV两端时，会误报警绝缘击穿，第63页，共71页。MOV是吸收突波的元件，其特性为： 当电压超过一定值时，MOV会将其吸收直到电压回落到该电压 例如：MOV271为270VAC，当电压超过270VAC，MOV通过的电流急剧增加，电压将被拉低。需要强调的是： A 在欧洲，对PLUGA设备，澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、挪威、瑞典、英国不允许MOV跨接在 L N TO G之间，其他欧洲国家可以接受 对永久性连接的设备或PLUG B设备可以连接在L N TO G之间 在美标，MOV可以接在 L

51、TO N，L TO G，N TO G B 如果在MOV之前加电气间隙2mm/爬电距离2.5mm的放电管（如右图），那么除了英国和丹麦不可以接在PLUGA设备的L N TO G间外，其他国家可以接受 Note:1、在美标机种高压实验：L&N TO G时，是无法通过实验的 此时，需要将MOV去除,高压实验后接上。 2、MOV为吸收能量的元件，在故障条件下，会因为吸收太多能量而燃烧，所以PCB LAYOUT时尽量与可燃性元件电源线隔开MOV的使用第64页，共71页。第65页，共71页。实验(三)（故障实验）实验的原则： 设备在出现可以预见的异常工作或单一故障后，对操作人员安全的影响、对财 产的损失应

52、该在安全范围内 但不要求设备处于完好的工作状态 可以使用熔断器、热短路器、过流保护装置和类似装置来提供保护 对UPS故障实验，应该 a) 故障实验每次选择一个元件实验，如果同时能导致其他元件失效， 应该在考虑之列 b) 一次电路中的任何元件的失效实验，例如开关管短路、开路 同时 测试输入电流，看是否有较大的增加，对输入线是否有危害 测试输出电压，是否有大的波动，对负载设备是否有危害 测试充电电压，是否有大的波动，对电池是否有危害 c) 风扇应该堵转 同时测试各元件的温升，是否导致危害 d) 模拟过载实验 接90%负载，测试温升，待温度稳定后加大负载10%,重复实验，直到机器保护或停机，测试过程

53、中不应该有危害第66页，共71页。材料安规认证的选用 对于安规物料，IEC （国际电工委员会）都会有相关认证、检测标准（IEC*-*），而各国、各大洲或者各经济联盟会根据实际需要制定相应等同标准。中国大陆会有（GB*-*）；欧洲会有（EN*-*）；美洲会有UL*；而美洲和欧洲各成员国又有与之等同的标准或者推荐的检测标准：如：对安规电容来说 IEC有标准IEC384-14 美国有标准UL1414 加拿大有标准C22.2 NO.1 以上UL1414、C22.2 NO.1与IEC384-14是等同的，其他安规物料一样。就认证来说： 申请TUV（德国技术监督协会）时，他们比较相信有VDE（德国认证机构

54、）或者TUV（德国认证机构）认证的物料，不需再做相关物料测试。如果物料无VDE或者TUV认证，也可以接受，但他们会审查相关认证机关所采用的标准与VDE或者TUV认证所采用的标准有哪些不同，会对他们的安全规定有多大影响，之后决定是否对这些项目做测试。这可能会影响申证进度和增加申证成本。 “元器件的评定和试验应按下列规定进行： 当元器件已由公认的试验机构认证，符合与有关的IEC元器件标准相协调的某一标准时，应检查该元器件是否按额定值正确应用和使用。” 第67页，共71页。第68页，共71页。各国插头插座介插座国别分类：IEC、国标（CHINA）、NEMA（美标）、BS（英标）、德标等： 国标插头、

55、插座 IEC插头、插座 NEMA插头、插座（美标） 德标插头、插座英标插头第69页，共71页。各国电压频率介绍國家電壓/周波率插座種類台灣 TaiwanAC 110V,60HzA中國大陸 ChinaAC 220V,50HzC香港 Hong KongAC 220V,50HzD澳門 MacaoAC 220V,50HzF,D日本 JapanAC 100V,50HzA南韓 South KoreaAC 220V,60HzC新加坡 SingaporeAC 230V,50HzD泰國 ThailandAC 220V,50HzC,A馬來西亞 MalaysiaAC 220240V,50HzF菲律賓 PhilippinesAC 220V,50HzA,F印尼 IndonesiaAC 220V,50HzB,C越南 VietnamAC 220V,50HzA,C蒙古 MongoliaAC 220V,50HzA,C印度 IndiaAC 240V,50HzC緬甸 BurmaAC 220V,50HzC,F尼泊爾 NepalAC 220V,50HzC斯里蘭卡Sri LankaAC 220V,50HzC汶萊 BruneiAC 220240V,50HzC,F孟加拉 Bangla