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摘要：在全球经济迅速发展的时代，能否准确掌握信息，高效及时地完成工作任务，实现多部门协作，已经成为个人甚至企业能否适应新信息时代要求的关键。随着计算机技术和测试技术不断成熟，电气产品安规检测技术设计需求也应运而生。本文详细介绍了电气产品电气安规的概念和四类检测测试方法，结果表明，只有各类电气安规都满足要求，才能保证用户的使用安全。
关键词：电气产品；安规检测；设计
前言：随着电子和电气科学技术的不断发展，越来越多的新产品和新技术进入到我们的生活中，同时这些产品也将一些潜在的危险带入到了我们的生活中；在这种情况下，相应的国家和机构会针对这些产品制定相应的电气安规，通过本文的叙述，将会使用一种更加科学和简单的方法来快速的确保电气产品的安规要点。
1 电气安规简介
1.1电气产品安规标准的来源及特点
电子和电气产品的安全检测标准是由一些来自于大的制造商，认证机构，国家指定的专门机构以及国际电工委员会中的专家制定的，这些标准在制定的过程都是经过了反复的推敲和讨论，然后通过投票的方式通过和发布的。标准在制定的时候，会基于一些基本的原则，例如新制定的标准如果需要评估产品特定方面的要求，如果关于这个特定方面的要求，已经有了相应的特殊标准，原则上需要直接参考已经制定的特殊标准，不推荐采用另外的方法。我们常见的案例是，在IEC国家电工委员会的标准系统中，有关于产品防护等级的要求的标准IEC 60529；目前，该标准已经被几乎所有的国家电工委员会制定的标准采用来评估产品的防护等级，这样制定标准的方式，保证了标准在执行的时候的一致性和易操作性。
1.2只有限制危险电压，才能保护使用者的安全。产品设计需要保证使用安全，电气安规测试可以验证产品安规的设计。
方案一：绝缘隔离。在电路板与外壳之间进行绝缘处理，当使用者接触外壳（例如控制面板等）时，人体电阻与绝缘电阻一起串联在回路中，如图 1 所示。因为人体电阻为几千欧姆，绝缘电阻一般为兆欧级别，故只有非常小的电流通过人体。安全测试规范中针对此类保护措施，采用绝缘耐压和绝缘电阻测试来验证设计。
IEC60990 首先介绍了电流对于人体的影响（主要来自IEC60479 －1 及其他一些出版物，其中 IEC60479 － 1 对应于GB/T 13870． 1）。随着电流的增加，电流对人体的作用分为 4个不同的反应等级。
（1）感知（Perception）：即感知阈，通过人体能引起任何感觉的最小电流值，大约几个微安培。
（2）反应（Startle reaction）：这个级别的电流，会让人感觉不舒服，导致推离或反抗。通常认为这个阈值在低频时为0.5 mA，并且随着频率的升高，人的神经系统的敏感性下降，阈值相应地升高。
（3）摆脱（Muscle tetanization，Ventricular fibrillation）：这个等级的电流会使受到电击的人由于神经功能的破坏而失去摆脱电源的能力。摆脱阈的平均值为 10 mA，同样摆脱阈也随频率的升高而升高。心室颤动≥20 mA。
（4）电烧伤（Electrical burns）：在这个等级，皮肤或组织会被破坏，与其他的影响不同，电烧伤对电流而不是频率敏感，电烧伤的阈值被认为是电流密度达到 300 mA/cm 2 到400mA/cm 2。一般电流值≥70 mA。
2.2接地电阻测试
目的：亦称接地连续性测试，接地测试必须对所有一类产品（Class I）进行。测试的目的是保证产品上的所有在单一绝缘失效的情形下会变成带电体，并且可以被使用者接触到的导电性部件被可靠连接到电源输入的接地点。换句话说，一个接地测试使用大电流的低电压源加到接地回路来核实接地路径的完整性。
通过测量连接在保护接地连接端子或接地触点和零件之间的阻抗来判断是否符合标准要求，阻抗不超出产品安全标准确定的某个值则认为是符合要求的。一定要记住，从结构和设计观点来看，用做保护接地的导体不应该包含任何的开关或保险丝。一般我们认为危险电压暴露终端为产品金属外壳及固定螺栓。按照此定义将会有很多测试点，一般按照厂家规定的几个易出现接地故障的测试点进行测试。
测试要求：大多数标准对于进行接地测试提出下列的参数要求：
（1）被测设备（EUT）必须承受一定时间的高的直流或交流电流但是电压要很低。
（2）在保护接地连接端子或接地触点和被接地零件之间的电压降必须被测量。
（3）电阻必须使用通过的电流和产生的电压降来进行计算（欧姆定律）。
阻抗不应该超出某个值，不同的安全标准可能要求不同的值。例如，IEC 60950-1 要求测试电压不超出12 V。电流可能是交流或直流，产品额定电流的 1.5 倍或 25 A（二者选择比较大的）。测试持续时间必须是 1 min，并且连接在保护接地端子或接地触点和必需被接地的零件之间的阻抗不能超出 0.1Ω，不包括电缆的阻抗。多数标准要求在25 A 下测试并且维持1 min，这代表过流保护设备能承受的最大的电流和最久的操作时间。最大值 25 A 大约是为多数额定电流不超过 16 A 的线连接可插入 A 型设备安装保险的额定值的 1.5 倍。
2.3 绝缘耐压测试
电介质强度测试，亦称 hipot 测试，大概是最多人知道的和经常执行的生产线安全测试。实际上，它是每个标准的一部分，表明它的重要性。hipot 测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试。这是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的一个高压测试。进行 hipot 测试的其他原因是，它可以查出可能的瑕疵，譬如在制造期间造成的漏电距离和电气间隙不够。进行型式测试的时候，hipot 测试是在某些测试（譬如失效，潮态及振动测试）之后进行来确定是否因为这些测试造成绝缘的退化。
2.4泄漏电流测试
目的：某些标准，包括 IEC60950-1，把泄漏电流（LeakageCurrent）命名为接触电流（Touch Current）。就是说，当一个人或者动物接触到设备的可接触部分的时候，流过人体或者动物体的电流。如果接触电流过大，那么操作者将会遭受电击，可能导致严重的伤害，这和人的体重有关系。通常，超过 1.0mA 的电流流过人体，就能够造成电击伤害。伤害的严重性和
电流的大小及人的体重有关。和其他测试相似，泄漏电流的测试也是安全测试中非常重要的一项，大多数安全标准要求在不同的条件下进行测试，例如正常操作条件下，开关打开及关闭，电源线极性对调等。测量到的对地泄漏电流在任何条件下都不可以超过限制。
IEC60335-2005 中，I 类便携式器具的泄漏电流的限值是 0.75 mA。IEC 60335-2005 中，II 类器具的泄漏电流的限值是 0.25 mA。大多数标准，特别是 IEC60950，要求测试设备（EUT）是上电的状态。测试设备的供电电压是额定值的上限的 110%，同时频率为最高的额定频率。如前面提到的，为了安全的因素，强烈要求使用隔离变压器来进行测试。这些测试对一类（Class I）和二类（Class II）设备同样适用。对于二类设备，对可接触的导电部件和外壳（使用 10 cm × 20 cm 的金属膜来接触外壳表面）进行测试。这个金属膜模拟人的手。表 1、图10 为 IEC60990 对灯具的测试方法。
e 为接地保护开关，其断开时模拟接地保护回路异常断开；n 为中性线开关，其断开时模拟中性线故障断开；P 中 1、2 分别为极性互换。
3 电气产品设计中的安全问题及对策
电气产品直接面对客户，其安全、可靠性能直接关系着消费者的使用安全，产品的安全性能也关乎着企业形象，因此，电气产品的设计首要考虑的就是安全性。
3.1电弧防护设计
电气设备中的电弧故障一直是困扰设备制造厂及使用单位的一个重要问题，国家在开展故障电弧防护的研究方面，已取得了不小的进展。当前欧洲一些国家已建议把故障电弧防护正式列入IEC标准的正式条款中，将消费者的用电安全放在最为重要的位置。针对电弧防护，主要有主动防护设计和被动防护设计两种方案来解决电弧故障问题。其中，主动防护是从根本上预防和避免电弧的产生，通过对电气产品的电弧故障防护能力测试来发现产品抗电弧的能力，从而进一步加强措施来控制电弧，例如改善产品使用材料等；被动防护主要是采取一定的设计方案来解决电弧故障发生后的问题。
3.2绝缘设计
绝缘设计也是电气产品设计中的重要内容，绝缘设计中存在的安全问题主要有用附加的防护措施取代或者减低对产品基本绝缘的要求；没有满足规定要求的空气间隙或者爬电距离等。例如大功率的用电设备，其电源接线端工作时带电，若不采取有效的防护设计，当输出电压高于安全电压时很容易发生电击现象。为确保电气产品的绝缘性良好，可以采取的措施有：降低产品的输出电压，确保输出端子的输出电压保持在安全电压范围之内；配置固定专用的绝缘防护盖；安装电气安全联锁装置，一旦出现接触带电的端子时能够迅速关闭危险电压，保护产品和人身安全。
3.3防燃设计
电气产品由于负荷的承载能力过低、元器件质量不达标或者载流件的连接处松动都会引起产品的过热、失效甚至燃烧。产品的安全设计中应尽量避免过于复杂的电路设计，减少产品或元器件的功耗，设计优良、效率高的电路；必要的时候应当设置散热器以改善整机散热情况。此外，在电路设计中，进行过温保护装置的设计，例如热磁断路器、热继电器或电动机综合保护装置等；电气产品中尽量不选用易燃材料，如必须使用的情况也应该限制使用量，还要控制易燃材料和发热源的位置距离等；在环境恶劣的情况下使用的电气产品，设计时应加防护壳或者防护挡板等措施。
3.4其它安全问题
电气设备产品的稳固性也应当引起设计人员的注意，高大的电气设备若重心不稳造成反倒的现象，容易损坏产品和砸伤工作人员；部分产品中的高压部件设计负载过大，使用中如不注意易发生爆炸。通常设计中采取的防范措施有：对电气设备的外壳设计防护盖，安全联锁装置等；电气产品设计时，要注意设备的重心不宜太高，最好在设计中进行计算机仿真，对产品的整体性能进行分析后再开展生产；产品的外部设计应该尽量避免有尖锐的棱角，还要注意产品底部突出向外的螺丝不能使用尖头的，以防止伤到使用者；产品高压危险部件的设计中选用防爆性能良好的元器件，该部件周围加设防护罩防止产品的突然失控引发其它的事故。
结束语
随着电气科学技术的不断进步和发展，越来越多的新产品以及他们的新应用进入到使用者的视线和现实的生活中，同时，随着这些新产品的开发以及随后在市场上的应用，我们需要不断的制定一些相应的规范和标准来管控这些电气和电子产品，保证它们在使用过程中的使用安全；同样的，对于现有的一些产品，我们也需要有相应的规范来管控这些产品，同时，对于现有的管控规范我们也需要不断的优化和更新，以使的这些规范更加的明确，合理，易于操作。当新的标准由一些技术专家制定出来后，对于实际的检测机构和部门，如何运行到我们实际的检测和评估中，就会显的至关重要。
参考文献
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[4]郭红生.电气检测技术的现状及其发展趋势.科技创业月刊.2012.3
论文作者:向勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：产品论文; 测试论文; 电流论文; 电气论文; 标准论文; 电弧论文; 防护论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;