安规性设计课件文档格式.docx

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1．2安全措施“度”的原则

安全问题"

人命关天"

，理论上应是越安全越好，但任何事物都有个"

度"

的问题，安全也不例外。

任何与安全相关的措施都应该有冗余的，但这个冗余止于'

用1备1'

的程度。

这二个"

1"

可以是同类型的，也可以是不同类型的。

例如安全隔离变压器，源边连接220V的危险电压，付边提供一般电子电路使用的ELV电压，中间靠一层绝缘将其隔开，这层绝缘至少应能抗得住2倍工作电压+1000V交流电压1分钟的耐压试验，称之为基本绝缘。

但这还不够，他仅是实现了"

用1"

的目的，安全隔离变压器还需要考虑"

备1"

的问题。

可以有二种方法实现"

的目标，一种是将基本绝缘加倍，使其能抗得住4倍工作电压+2000V交流电压1分钟。

所谓加强绝缘，这种方法"

和"

是同类型的。

另一种方法是在原、次级之间加导电屏蔽层，并将屏蔽层接地。

当原、次级之间击穿时，原级的危险电压是先与屏蔽层击穿形成短路，使过流保护器件动作，切断电源，起到保护作用。

这种方法"

是不同类型的，只有实现了上二种措施中的一种，付边电子电路中的ELV电压，才有可能提升为SELV（安全极低电压）。

又如为提供安全屏挡设置的护板，护栏上必须要粘贴警示标志，这也是安全冗余的体现。

同样，安全措施的度也体现在时间上。

所谓的'

单故障条件'

是指在任何单故障条件下，设备可能会发生功能下降或损坏，但不能发生危险。

这是基于"

不同原因的故障在同一时间发生的机率总是很小的"

为出发点的。

1．3安全设计目的

安全设计的目的在于减少由于下列各种危险造成伤害或危害的可能性，避免造成人身伤害或财产损失。

——触电；

——过高温度；

——辐射；

——爆炸；

——机械危险；

——着火。

1．3危险及其起因

1．3．1触电危险

触电又称电击，是电流通过人体或动物体而引起的病理或生理效应；

对可触及的零部件，一般应提供双重保护以避免故障引起的触电，这样单一故障和任何由此引起的故障都不会产生危险。

触电是由于电流通过人体而造成的，大约0.5mA的电流就能在健康的人体内产生反应，而且这种不知不觉的的反应可能会导致间接的伤害；

再大一些的电流，就会产生直接的影响，例如烧伤或心室的纤维性颤动。

人体和动物体接触了带体能否造成伤害主要取决于电流通过人体的效应，其引起的的生理反应取决于电流值的大小和持续时间及其通过人体的路径和人体对电流呈现的阻抗特性。

电流值取决于施加压力的电压以及电源的阻抗和人体的阻抗。

人体的阻抗依次取决于接触区域的湿度及施加的电压和频率。

——安全电压

试验表明，在干燥的条件下，相当于一只手的接触面积上，峰值电压高达42.4V或直流60V的稳态电压,一般不认为是危险（摆脱电流30mA，人体电阻约1.7K,电工书上安全电压为50V）。

但是,对使用时必须接触的或用手操作的裸露零部件，则应使其处于地电位，或者对其采取适当的隔离。

——电流限值

安全标准中的电流限值是依据人对电流的感觉阈值（电流从左手到双脚），即人身所能觉察的流过人体的最小电流值确定的，这个感觉阈值取决于人体与电极的接触面积，接触状态（干燥、潮湿、压力、温度等因素），一般感觉阈值为0.5mA。

——安全电流

人体能够摆脱握在手中的电极的最大电流值，约等于10mA，又叫摆脱电流阈值；

它取决于接触面积、电极形状和大小，人的各自生理特点等因素。

——人体阻抗

研究表明，当通过人体的电流路径确定后，触电危险主要取决于电流的大小和持续时间。

IEC479根据对尸体以及部分人体的测试，分析、验证得出：

人体阻抗主要取决于电流通过人体的路径、接触电压、电流持续时间、频率、皮肤潮湿程度、接触面积、施加压力、温度等因素。

人体初始电阻值主要取决于电流路径。

接触表面积对其电阻值的影响较小,当接触面积较大时，手到手或手到脚路径的5%分布的体初始电阻值可视为500Ω。

IEC标准规定人体阻抗网络为：

——触电起因一般了解

1）接触正常情况下带危险电压的零部件；

2）正常情况下带危险电压的零部件和可触及的导电零部件之间的绝缘被击穿；

3）正常情况下带危险电压的零部件与带非危险电压的电路之间的绝缘被击穿，从而使可触及的零部件和端子带上危险电压。

4）从带危险电压的零部件流过人体的接触电流（如RFI滤波元件）。

1．3．2过高温度危险

——接触烫热的可触及零部件引起的灼伤；

——绝缘等级下降或安全元器件的绝缘性能降低而触电；

——内部高温引起的机械不稳定性。

过高的温升不仅直接影响使用者的安全，而且还会影响产品其他安全性能，如造成局部自燃，或释放可燃气体造成火灾；

高温还可使绝缘材料性能下降，或使塑料软化造成短路、电击；

高温还可使带电元件、支承件或保护件变形，改变安全间隙引发短路或电击的危险。

因此，产品在正常或故障条件下工作时应当能够防止由于局部高温过热而造成人体烫伤，并能防止起火和触电。

因此，要求产品进行合理的热设计。

1．3．3辐射危险

——电离辐射；

——激光辐射（I类是安全的，II类经上要有防护，不能接触）。

辐射会损伤人体组织的细胞，引起机体不良反应，严重的还会影响受到辐射人的后代。

家用电器中电视机显像管可能产生X射线，激光视听设备会产生激光辐射，微波炉会产生微波辐射，这些都会影响到消费者的安全，因此在设计这些产品时应使其产生的各种辐射泄漏限制在规定数值以内。

1．3．4爆炸危险

家用电器有时在大的短路电流冲击下发生爆炸，电视机显像管受冷热应力或机械冲击产生爆炸，电解电容也会发生爆炸。

安全标准要求，电视机显像管万一发生爆炸，碎片不能伤害在安全区内的观众，安全区是指正常收看位置（最佳收看距离约为屏幕高度的4～8倍），以及离电视接收机更远的地区。

1．3．5机械危险

——尖锐的棱角刺伤；

——机械不稳定性、倾倒砸伤。

设计时，对整机的机械稳定性、操作结构件和易触及部件的结构要特殊处理，防止台架不稳或运动部件倾倒。

防止外露结构部件边棱锋利、毛刺突出，直接伤人。

还要能保证用户在正常使用中或作清洁维护时，不会受到刺伤和损害，例如产品外壳、上盖的提手边棱都要倒成圆角，电视机、收录机的拉杆天线顶端要安装一定尺寸的圆球，用来保证既清楚可见，不易误刺伤人，又能传递不致压刺伤人的压力。

1．3．6着火危险

家用电器的阻燃性防火设计十分重要。

在产品正常或故障甚至短路时，要防止由于电弧或过热而使某些元器件或材料起火，如果某一元器件或材料起火，应该不使其支承件、邻近元器件起火或整个机器起火，不应放出可燃物质，防止火势蔓延到机外，危及消费者生命财产安全。

一般来说，着火不外乎以下几种原因：

——过载；

——元器件失效；

——绝缘击穿；

——起弧。

1．4家用电器的使用寿命

电视机等家用电器的使用寿命是由其设计寿命决定。

各种家用电器的功能、使用环境和使用率不同，决定了它们的使用寿命各有差异。

除设计、工艺和材料等因素外，使用寿命受实际使用环境的影响。

恶劣的使用环境和不正确操作，会影响家用电器的局部或整机使用寿命，如受潮、经常骤冷骤热，强烈震动等都对家用电器使用寿命产生影响。

当一件家用电器接近使用寿命时，由于整体老化会不断出现故障，从安全和经济角度，应尽早弃旧更新，因此，全国音视频标准化委员会规定，电视机的安全使用寿命为7年以内。

第2章基本术语和基本概念

2．1家用电器设备的防电击保护类别

2．1．10类电器设备

O类电器依靠基本绝缘防止触电的电器。

它没有接地保护，在容易接近的导电部分和设备固定布线中的保护导体之间，没有连接措施。

在基本绝缘损坏的情况下，便依赖于周围环境进行保护的设备。

一般这种设备使用在工作环境良好的场合。

近年来对家用电器的安全要求日益严格，O类电器已日渐减少，老式单速拉线开关控制的吊扇是O类电器。

2．1．2OⅠ类电器

至少整体具有基本绝缘和带有一个接地端子的电器，电源软线中没有接地导线、插头上也没有接地保护插脚，不能插入带有接地端的电源插座。

老式国产波动式电动洗衣机大多是OⅠ类电器。

只备有接地端子，而没有将接地线接到接地端子上，使用时由用户用接地线将机壳直接接地。

2．1．3Ⅰ类电器

除依靠基本绝缘进行防触电保护外，还包括一项附加安全措施，方法是将易触及导电部件和已安装在固定线路中的保护接地导线连接起来，使容易触及的导电部分在基本绝缘失效时，也不会成为带电体。

例如，国产冰箱都是Ⅰ类电器—连接地线，使那些在基本绝缘一旦失效就会带危险电压的导电零部件与建筑物接地导体相连接。

2．1．4Ⅱ类电器

不仅仅依赖基本绝缘，而且还具有附加的安全预防措施。

一般是采用双重绝缘或加强绝缘结构，但对保护接地是否依赖安装条件，不作规定。

例如，国产电热毯大多是Ⅱ类电器。

Ⅱ类电器上标有特殊符号：

“回”，“回”形标记，外边长至少5mm，内边长为外边长的一半。

Ⅱ类设备不具有安全保护接地措施，也不依靠设备安装中的防护条件；

设计应使防触电不仅依靠基本绝缘而且采用诸如双重绝缘或加强绝缘之类的附加安全措施。

2．1．3III类设备

这类电器是依靠隔离变压器获得安全特低电压供电来进行防触电保护。

同时在电器内部的电路的任何部位，均不会产生比安全特低电压高的电压。

防电击保护是依靠安全特低电压（SELV）电路供电来实现的，且不会产生危险电压的设备。

如果内部有可能产生高于安全特低电压的电压，就不能划归II类设备，如电池供电的电视机。

国际电工委员会（IEC）出版物中的安全特低电压，是指为防止触电事故而采用的特定电源供电的电压系列。

这个电压的上限值，在任何情况下，两个导体间或任一导体与地之间，均不得超过交流（50～500Hz）有效值50V。

我国规定安全特低电压额定值等级为42V、36V、24V、12V、6V，当电器设备采用了超过24V的安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的保护措施。

目前使用的移动式照明灯多属Ⅲ类电器。

2．2家用电器安全防护按防水保护类别

按防水保护程度可分为4种：

普通型器具、防滴型器具、防溅型器具、水密型器具。

家用电淋浴器、快速式电热水器、部分房间用空调器属于防溅型电器；

吸尘器有普通型、防溅型电器两种；

部分电热毯也有做成水密型电器，标志为IPX０～ＩＰＸ７。

电视机为普通型，所以要求提示：

“不能受雨淋或水溅”。

2．3家用电器的安全供电

家用电器供电是单相三线制低压供电系统，引入家庭的是其中一根相线和零线，这种系统采用保护接零是行之有效的方法。

要使这种接零保护可靠的前提之一，是零线要重复接地。

国际电工委员会（IEC）规定，在从专用配电变压器至建筑物入口处的一段线路中，工作零线和保护零线可以共用，并在入户前要接在建筑物的接地体上，进户后另拉一条保护零线，即将零线分为工作零线和保护零线，新建建筑物都应采用这种保护接零方法，并选用符合国际标准规定的电器装置，10A以下选用扁三极插头（座）。

对大多数民用旧建筑，零线没重复接地，也没另设一根保护零线，有人采用将家用电器外壳接向自来水管、暖气管等自然接地体上的保护接地方法。

（注意：

千万不可接在煤气管上，否则有可能爆炸!

）由于水管连接处常有铅油、麻线等物填充，使接地电阻超过允许值（4Ω）。

当家用电器中电源有一相碰壳时，因接地电阻较大，熔断器不能熔断，会使金属外壳长期带电，潜伏了使用者触电危险。

因此，在接零系统中不应单纯采用这种保护接地措施，将这种保护接地方法与漏电保护器合用，能有效地防止触电事故，漏电保护器当有微小漏电流时，能使电路在01s内切断。

在上述保护接地中，虽然自来水管等接地体接地效果有时并不好，但只要有较小漏电流产生，都能使漏电保护器动作，迅速切断电源。

漏电保护器在国外已普遍采用，我国制订有关规程和国家标准，即将普遍推广，使我国家庭的安全用电得到保证。

我国为解决民用建筑配电方式与家用电器用电安全要求不相适应的矛盾，决定在新建民用建筑内实行单相三线制供电方式，并在旧建筑物加固、大中修和改造翻建时，加设专用保护线，将原有单相两线制改为单相三线制配电线路。

同时，积极推广漏电保护器。

生产和销售的漏电电流动作保护器必须保证质量及安全可靠，符合GB68291995《剩余电流动作保护器的一般要求》，经认证合格后，供电部门才准于安装使用。

2．4家用电器的安全认证

2．4．1第一批实施强制性产品认证的产品目录

与多媒体事业部有关的有：

A．第八类：

音视频设备类（不包括广播级音响设备和汽车音响设备）（共16种）

总输出功率在500W（有效值）以下的单扬声器和多扬声器有源音箱、音频功率放大器、调谐器、各种广播波段的收音机、各类载体形式的音视频录制、播放及处理设备（包括各类光盘磁带等载体形式）、及以上设备的组合，为音视频设备配套的电源适配器、各种成像方式的彩色电视接收机、监视器（不包括汽车用电视接收机）、黑白电视接收机及其他单色的电视接收机、显象（示）管、录像机、卫星电视广播接收机、电子琴、天线放大器、声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件。

B、第九类：

信息技术设备（共12种）

微型计算机、便携式计算机、与计算机连用的显示设备、与计算机相连的打印设备、多用途打印复印机、扫描仪、计算机内置电源及电源适配器充电器、电脑游戏机、学习机、复印机、服务器、金融及贸易结算电子设备。

2．4．2认证标志

一、中国强制认证标志（“3C”认证标志）

1．安全认证标准确（GB8898或GB4943），标志（S）：

2．电磁兼容认证标志（EMC）

3．安全与电磁兼容认证标志（S与EMC）

4．消防认证标志（F）

二、UL/CSA，标准UL6500，认证标志为：

1．整机产品认证2、元器件认证MARK

三、CE认证标准：

EN60065，认证标志为：

2．4．2中国强制认证“3C”认证流程

2．5电气绝缘

2．5．1基本绝缘

施加于带电部件对电击提供基本防护的绝缘。

是指在电器中的带电部件上，用绝缘物将带电部件封闭起来，对防触电起基本保护作用的绝缘，如套有绝缘材料的铜、铝等金属导线。

从结构上，这种绝缘都置于带电部件上，直接与带电部件接触。

2．5．2附加绝缘

在基本绝缘万一损坏时，为对电击提供保护而另外施加于基本绝缘的独立绝缘。

如电热毯电热丝外包覆的塑料套管是指对基本绝缘所增添的独立绝缘，以便在基本绝缘万一失效时仍能防止触电。

2．5．3双重绝缘

由基本绝缘和附加绝缘构成的绝缘系统。

同时具有基本绝缘和附加绝缘起防触电保护作用的绝缘，一旦基本绝缘失效时，由附加绝缘起保护作用。

如电视机电源线就是既有基本绝缘（内绝缘层）又有附加绝缘（外绝缘护套）的双重绝缘系统。

2．5．4加强绝缘

提供与双重绝缘等效的防电击等级，而施加于带电部件的单一绝缘。

它提供的防触电保护程度相当于双重绝缘，但它是一种单独的绝缘结构，可以由几个不能像基本绝缘或附加绝缘那样单独试验的绝缘层或单独绝缘系统，其防触电等级在本标准规定的条件下相当于双重绝缘，如电视机的开关电源变压器。

2．3电气间隙

是指两导电元件间在空气中测得的最短距离；

爬电距离

电气间隙

注1）：

电气间隙是人眼的视线距离，测量路径总是直线或折线。

2．4爬电距离：

是指两导电元件间在绝缘体表面测得的最短距离；

注2）：

爬电距离可沿轮廓线伸展的路径测量，可能是直线、折线也可能是弧线。

标准规定即使绝缘体表面有小于1mm宽的槽，爬电距离也不应沿槽面测量，而只在其宽度方向测量，故当爬电距离不够需开槽时槽宽应不小于1mm宽。

2．5潜在引燃源

如果在正常工作条件下，开路电压超过交流50V（峰值）或直流50V，以及该开路电压与测得通过可能的故障点的电流乘积超过15VA就可能引起着火的故障点。

例如在电气连接中，包括印制板导电图形的某个故障接触点或断开点。

╳

0—∞Ω注3）：

╳为需要雪断的点

被供电电路

供电电路

2．6隔离变压器

在输入绕组和输出绕组之间有保护隔离的变压器。

它是利用变压器通过磁场传递能量的，变压器的初级为热地区域，次级为冷地区域。

因此，人体接触次级“地”不会形成电流回路，起到了安全隔离的作用。

应符合GB13028-1991隔离变压器和安全隔离变压器技术要求，主要技术指标有：

1.额定值2.分类3.标志4.电击保护5发热6.短路及过载保护7.绝缘电阻和电气强度8.结构9.内部布线10.电源连接及外部软缆和软线11.爬电距离、电气间隙和穿通绝缘距离

2．7可触及

用符合GB/T16842-1997试具B要求的试验指接触的可能性。

2．8危险电压

开路电压超过交流35V（峰值，GB8898）/42.4V（峰值，GB4943）或60V直流值，且通过人体阻抗网络（接触电流测量网络）测得的接触电流大于0.7mA。

测量时应在任意两个零部件或接触件之间，以及任意一个零部件或接接触件与试验所用电源的任意一极之间进行。

2．9安全特低电压

在正常工作条件下和出现单一故障后，SELV电路所呈现的电压应仍然是可以接触的安全电压。

2．10低压电气安全问题及其安全技术措施

有两类安全问题：

一类是会对人体或家畜直接造成伤害的，如电击、电气着火、电弧和由电气设备引起的非电气性危险等，这类问题往往是直接的和短时间内发生作用的。

另一类是在长期作用下、有害于健康的，如噪声、振动、低能量射线以及不合理的人机工效学等带来的劳损等。

这两类问题都必须采取措施予以避免。

可采取的措施按优先等级排列可以有以下三种：

2．10．1直接安全技术措施

即在电气结构等方面采取安全措施，将产品设计得无任何危险和隐患。

改进设计使存在的安全隐患彻底消除。

2．10．2间接安全技术措施

如果因为不能削弱设备的功能某些安全要求不能实现的话，即如果不可能或不完全可能实现直接安全技术措施时，所采用的特殊安全技术措施，可以采用独立于设备之外的防护手段，例如外壳、挡板和护栏等。

采用此类措施时，安全隐患仍然存在，只不过不让操作人员接近

2．10．3提示性安全技术措施

若上述两种措施都达不到，或不能完全达到安全目的，可以采取这种以说明书、标记、符号等形式简练地说明在什么条件下采取何种措施，才能安全地使用。

应采用粘贴警示标志，警告用语或在说明书中说明残余危险的存在。

2．11电工电子产品着火试验

1）塑料水平燃烧法：

结果分3类，I类为试样在试验火焰离开2S内熄灭，具有良好的自熄性；

II类具有一定的自熄性，要求记录燃烧长度；

III类具有一定的燃烧性，要求记录燃烧速度。

2）塑料（或绝缘材料）垂直燃烧法

结果分为3类，V-0、V-1、V-2。

3）大电流起弧引燃试验

4）热丝引燃试验。

第3章安全防护

3．1防触电

触电会严重危及人身安全，如果一个人身上较长时间流过大于自身的摆脱电流（IEC报告，60公斤体重成年男子为10mA，妇女为70%，儿童为40%），就会摔倒、昏迷和死亡。

防触电是产品安全设计的重要内容，要求产品在结构上应保证用户无论在正常工作条件下，还是在故障条件下使用产品，均不会触及到带有超过规定电压的元器件，以保证人体与大地或其他容易触及的导电部件之间形成回路时，流过人体的电流在规定限值以下。

3．1．1正常工作条件下的触电防护

1）利用绝缘的完全防护

这种防护是用绝缘材料将带电部分全部包裹起来，从而防止在正常工作条件下与带电件的任何接触；

这种防护，要求绝缘设计必须考虑在运行中长期经受的机械、化学、电气及热应力的影响，并规定绝缘电阻（或体阻率）、泄漏电流和介电击穿强度等主要绝缘性能参数。

覆盖的绝缘层应有足够的机械强度和电气强度，不采取破坏性手段不会被除掉。

为使绝缘不击穿，应采用双重绝缘或加强绝缘将带电件与可触及件隔离。

举例：

LCD外置的电源盒内的初级电路，开关电源管散热器，就是利用双层绝缘胶带（UL黄胶带），将散热器完全包裹起来，使带电的散执热器与次级电路不被接触。

2）利用遮栏或外壳的完全防护

遮栏或外壳用来将带电部分与外部完全隔开，以避免从经常接近的方向或任何方向直接接触带电件，采用这种措施应考虑如下问题：

a．选取相应的防护等级，参见GB4208（对应IEC529）《外壳防护等级的分类》；

b．遮栏或外壳的强度及稳定性；

c．遮栏或外壳的开启和拆卸，要求：

●使用钥匙或工具；

●采用联锁装置以使开启或拆卸时自动切断内部电源，而且只有在遮栏、外壳及其部件恢复原位时才能自动或手动恢复供电；

●内部插入网罩。

●电气间隙和爬电距离

3）使用限流电路、带危险电压的电容器的放带回路，或接地保护

4）设置阻挡物的防护（本设计不采用）

阻挡物用于防止无意的直接接触，但不能阻止有意触及带电件，通常用于成套电气设施中（如电气试验