شکاف نامرئی که شما را ایمن نگه می دارد: خزش و پاکسازی در ترانسفورماتورهای ایمنی

مقدمه

دو سیم خالی را تصور کنید که برق 230 ولت را حمل می کنند و تنها چند میلی متر از هم فاصله دارند. هیچ چیز "لمس" نمی کند، با این حال، الکتریسیته همچنان می تواند به هوا بپرد - به عنوان یک جرقه، یا مخفیانه در امتداد سطح کثیف ماسوره پلاستیکی به عنوان یک دنباله کربن خزنده. وظیفه ترانسفورماتور ایمنی این است که آن شکاف نامرئی را به اندازه کافی باز نگه دارد که هرگز برق را در سمت ثانویه احساس نکنید. دو عدد این کار را انجام می دهند: خزش و پاکسازی .

آنها چه هستند (و سومی)

• فاصله کوتاهترین فاصله مستقیم از طریق هوا بین دو بخش زنده است. هنگامی که میدان الکتریکی بیش از حد قوی می شود، هوا تجزیه می شود، بنابراین در برابر قوس ناگهانی محافظت می کند.
• خزش کوتاه ترین فاصله در امتداد سطح مواد عایق بین آن قسمت ها است. گرد و غبار، رطوبت و آلودگی سطح را به آرامی هدایت می‌کند و مسیری «ردیابی» را باقی می‌گذارد که می‌تواند زغال‌اخته و کوتاه شود – بنابراین خزش در برابر نشت آهسته سطح محافظت می‌کند.
• فاصله از طریق عایق (سومین فاصله ذکر شده در IEC 61558-1 بند 26) ضخامت خود عایق جامد است - دیوار بوبین یا سیم عایق سه گانه - که به جای شکاف هوا یا سطح استفاده می شود.

یک قانون سرانگشتی مبتدیان: فاصله "در سراسر شکاف" است، خزش "در اطراف سطح" است.

چه چیزی اعداد را تعیین می کند (برای مهندسان)

طبق IEC 61558-1:2017، بند 26 (که IEC 60664-1 را پذیرفته است)، مقیاس فواصل مورد نیاز با چهار ورودی:

• ولتاژ کاری - ولت بیشتر، شکاف بزرگتر.
• دسته اضافه ولتاژ (I / II / III / IV) - محیط چقدر می تواند یک موج گذرا را به قطعه وارد کند.
• درجه آلودگی (1-4) - از یک آزمایشگاه تمیز (1) تا گرد و غبار رسانا یا قرار گرفتن در فضای باز (4).
• گروه مواد (I / II / IIIa / IIIb) بر اساس شاخص ردیابی مقایسه ای (CTI) - یک پلاستیک با CTI بالاتر خزش کوتاه تری را تحمل می کند.

عایق تقویت شده تقریباً دو برابر فاصله عایق اولیه نیاز دارد.

مثال کاربردی

یک ترانسفورماتور جداکننده ایمنی 250 ولت AC (درجه آلودگی 2، گروه مواد IIIa/b، رده اضافه ولتاژ II) را انتخاب کنید. حداقل های معمولی که از جداول IEC 60664-1 ارجاع شده توسط IEC 61558-1 گرفته شده اند عبارتند از:

• خزش: حدود 2.5 میلی متر پایه، حدود 5.0 میلی متر تقویت شده.
• فاصله: حدود 1.5 میلی متر پایه، حدود 3.0 میلی متر تقویت شده.

طراحان با استفاده از یک بوبین با CTI بالا، یک پوشش منسجم (که می‌تواند به شما امکان طراحی تا درجه آلودگی کمتری را بدهد)، یا با تکیه بر «فاصله از طریق عایق» از سیم عایق سه‌گانه به جای شکاف هوا، اینها را در یک ترانسفورماتور کوچک حالت سوئیچ قرار می‌دهند.

تصور غلط رایج

"اگر پلاستیک جامد به نظر برسد، فاصله آن مهم نیست." این از دو جهت اشتباه است. اول، خزش و خلاصی با مکانیسم‌های مختلف از بین می‌روند - یک شکاف هوای وسیع هیچ کاری برای یک سطح آلوده نمی‌کند، و یک مسیر طولانی سطحی هیچ کاری برای موجی مانند رعد و برق نمی‌کند. دوم، مواد مهم است: تغییر یک بوبین از استاندارد FR-4 (CTI ~ 175-249، گروه IIIb) به درجه CTI بالا (گروه IIIa) می تواند خزش مورد نیاز را تقریباً 25 تا 40 درصد کاهش دهد.

واقعیت سرگرم کننده

در ارتفاع بالای 2000 متر باید فاصله را افزایش دهید (هوای رقیق راحت تر تجزیه می شود) - اما خزش ثابت می ماند ، زیرا ردیابی سطح به فشار هوا اهمیتی نمی دهد. و به یاد داشته باشید: عایق تقویت شده تقریباً 2× پایه است، بنابراین یک ترانسفورماتور ایزوله ایمنی همیشه تقریباً دو برابر یک ترانسفورماتور معمولی نیاز دارد.