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        對教學(xué)儀器設(shè)備電氣安全設(shè)計思路的幾點(diǎn)看法

        2012-08-15 00:54:11陳學(xué)軍
        科技視界 2012年21期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)儀器強(qiáng)制性原理圖

        陳學(xué)軍

        (湛江市技師學(xué)院 廣東 湛江 524000)

        0 引言

        教學(xué)儀器設(shè)備的使用對象主要是學(xué)生, 對中職學(xué)校而言,大多數(shù)使用者還是未成年人,他們的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)正處在逐步成長階段,對這樣的弱勢群體,設(shè)備的安全性能,尤其是電氣安全性能就顯得格外重要了。 如何規(guī)范設(shè)備的電氣安全設(shè)計,確保同學(xué)們在使用過程中不會發(fā)生任何電氣安全事故,自然就成為設(shè)備的設(shè)計者必須認(rèn)真思考的重要課題。

        1 設(shè)計的依據(jù)是國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)

        設(shè)備的電氣安全性能是設(shè)備的固有特性。 從各自的需求出發(fā),不同的使用者可能會提出各自不同的要求,有來自市場環(huán)境的要求,有來自客戶的要求,也有制造廠家為增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力,提出一些附加要求等等。 然而,所有這些要求必須服從一個準(zhǔn)則,就是國家相關(guān)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。 既然是強(qiáng)制性,意味著要無條件執(zhí)行,沒有商量的余地。 這些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)包括有GB4706.1 《家用和類似用途電器的安全通用要求》、GB21746《教學(xué)儀器設(shè)備安全要求總則》、GB21747《教學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備實(shí)驗(yàn)臺(桌)的安全要求及試驗(yàn)方法》、GB21748《教學(xué)儀器設(shè)備安全要求儀器和零部件的基本要求》、GB21749 《教學(xué)儀器設(shè)備安全要求玻璃儀器及連接部件》……等等。 這些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)從不同的角度,對可能導(dǎo)致電氣不安全的各種因素進(jìn)行了詳盡的闡述,為設(shè)備的電氣安全設(shè)計指出了較為合理的設(shè)計思路。

        2 設(shè)計思路是要逐個解決不安全因素

        影響電氣不安全的因素是多方面的, 綜合歸納如下:1)電氣間隙;2)爬電距離;3)電磁兼容性;4)電源變壓器;5)電源線及主電路導(dǎo)線;6)接地裝置;7)保護(hù)裝置;8)其他(發(fā)熱器件、 電氣原理圖、 產(chǎn)品銘牌、 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)說明書等等)。

        實(shí)踐表明,只有認(rèn)真按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求規(guī)范設(shè)計,逐個解決不安全因素,就有可能消除安全隱患,確保設(shè)備的電氣安全。

        2.1 電氣間隙和爬電距離

        電氣間隙是指兩個導(dǎo)電部件之間或?qū)щ姴考c器具邊界之間通過空氣測得的最短距離。 爬電距離是指兩個導(dǎo)電部件之間或?qū)щ姴考c器具之間沿絕緣物表面測得的最短距離。 對這兩個術(shù)語可以作這樣的通俗理解:兩個導(dǎo)電部件之間, 或是導(dǎo)電部件與設(shè)備金屬殼體之間要保持一定的距離,如果彼此之間相距太近, 就有可能發(fā)生閃烙等電氣安全事故,在潮濕的環(huán)境或是其表面受污染嚴(yán)重的情況下,尤其會是這樣。 這就是人們常說的漏電,情況嚴(yán)重時還可能發(fā)生由于短路而釀成的觸電或火災(zāi)事故。

        教學(xué)儀器設(shè)備設(shè)計過程所涉及到線路板印刷電路和元器件布局應(yīng)考慮的電氣間隙和爬電距離,參照GB7251《低壓成套開關(guān)設(shè)備》所提出的要求確定。

        2.2 電磁兼容性

        電磁兼容性有兩個含義: 一是設(shè)備自身不受電磁環(huán)境中,其他設(shè)備的電磁干擾能夠正常工作,不會出現(xiàn)功能降級情況,這稱為抗干擾性能;二是設(shè)備工作(或存在)時,不會因其發(fā)射電磁, 導(dǎo)致在此環(huán)境中的其他設(shè)備不能正常工作,這稱為電磁騷擾性能。

        隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,電磁兼容性設(shè)計,已逐漸成為包括教學(xué)儀器設(shè)備在內(nèi)的,眾多電子電氣設(shè)備設(shè)計的重要內(nèi)容。 常見的技術(shù)措施,就是盡可能選用相互干擾小的部件、電路或設(shè)備,并且進(jìn)行合理的布局;或者是采用屏蔽、濾波或接地等措施,以便能使電磁干擾予以隔離或抑制在允許的范圍。

        2.3 電源變壓器

        教學(xué)儀器設(shè)備是通過電源變壓器, 把外接的380V 或220V 電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂葡到y(tǒng)36V 以下的安全電壓, 所以電源變壓器是設(shè)備的重要器件之一,它的電氣安全性能主要由兩方面來確定,包括有:

        電氣強(qiáng)度——應(yīng)能承受1250V~的沖擊,在1min 內(nèi)不發(fā)生閃烙或擊穿。

        額定功率——電源變壓器額定功率應(yīng)為其在電路實(shí)際耗散功率的1.5~2 倍。 也就是說,電源變壓器應(yīng)具備足夠的容量,這樣才不會因變壓器長時間運(yùn)行,或者是設(shè)備非正常運(yùn)行,使變壓器溫升過高,導(dǎo)致絕緣破壞而釀成電氣安全事故。

        2.4 電源線及主電路導(dǎo)線

        教學(xué)儀器設(shè)備電源線及主電路導(dǎo)線的工作電壓為380V或220V,它的電氣安全性能由兩方面確定,包括有:

        電氣強(qiáng)度——應(yīng)能承受1250V~的沖擊,在1min 內(nèi)不發(fā)生閃烙或擊穿。

        導(dǎo)電橫截面積——具有足夠的導(dǎo)電橫截面積,確保在額定電流的工況下長時間運(yùn)行,電源線的溫升能夠控制在允許的范圍,從而保障了人員和設(shè)備的安全。

        對電源線橫截面積的規(guī)定,應(yīng)該依據(jù)GB4706.1《家用和類似用途電器的安全通用要求》。

        2.5 接地裝置

        常見的接地裝置有兩個目的:一是防止電磁干擾,消除公共阻抗的耦合;二是保障人身和設(shè)備的安全。 所以,又有工作接地和保護(hù)接地之分。

        遵照GB21748 《教學(xué)儀器設(shè)備安全要求儀器和零部件的基本要求》和GB4706.1《家用和類似用途電器安全通用要求》的有關(guān)規(guī)定,教學(xué)儀器設(shè)備接地裝置應(yīng)按下述要求設(shè)計:

        接地端子——常見的為黃銅或抗腐蝕能力不亞于黃銅的金屬螺釘。

        接地標(biāo)志——應(yīng)清晰、并粘貼或鉚接牢靠。

        設(shè)備內(nèi)的保護(hù)接線和需要與之相連的零件的接地電阻應(yīng)≤0.1 歐,并且有機(jī)械性非??煽康倪B接。 這里所說的“非??煽康倪B接”,是指要用有彈簧墊圈的螺母固定。

        2.6 保護(hù)裝置

        常見的保護(hù)裝置有過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)等多種形式, 教學(xué)儀器設(shè)備采用的是過電流保護(hù)裝置。具體地說, 在主電路上裝設(shè)漏電保護(hù)器或稱漏電開關(guān),并設(shè)定動作電流為30mA。 當(dāng)設(shè)備的漏電電流等于或大于30mA 時,漏電開關(guān)動作,自動切斷電源,確保人員和設(shè)備安全。

        2.7 其他

        發(fā)熱器件——發(fā)熱器件的安裝應(yīng)考慮有良好的散熱條件,尤其是安裝在其上方的元器件不宜靠得太近,要留有足夠的散熱空間,必要時應(yīng)設(shè)置散熱片。

        電氣原理圖——遵照國家對電氣產(chǎn)品的有關(guān)規(guī)定,教學(xué)儀器設(shè)備宜在背板顯著位置,牢靠地粘貼電氣原理圖,明確標(biāo)識電源性質(zhì)、電路接線和接地的要求等。 眾所周知,質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門在對電氣產(chǎn)品監(jiān)督抽查時, 發(fā)現(xiàn)沒有電氣原理圖、電氣原理圖模糊不清或者破損,都要視為不合格項,責(zé)令限期整改,這已經(jīng)不是什么新鮮的事了。

        產(chǎn)品銘牌——在設(shè)備外表面適當(dāng)位置鉚接固定產(chǎn)品銘牌。

        實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)說明書——要強(qiáng)調(diào)指出實(shí)訓(xùn)的安全注意事項,必要時用警句或黑體字在說明書的顯著位置標(biāo)出,以此來提醒大家的注意。

        3 檢驗(yàn)把關(guān)消除安全隱患

        按國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)范的設(shè)計要求, 生產(chǎn)制造完成的設(shè)備,在出廠前還必須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,對電氣安全性能進(jìn)行檢測,以便進(jìn)一步消除安全隱患。 主要的檢測項目和要求如下:

        3.1 視檢工藝布線應(yīng)符合產(chǎn)品圖紙要求, 電氣原理圖應(yīng)清晰、準(zhǔn)確。

        3.2 絕緣電阻——在斷路情況,用兆歐表測量導(dǎo)電件與接地點(diǎn)之間絕緣電阻≥5 兆歐。

        3.3 電氣強(qiáng)度——在斷路情況下,在導(dǎo)電件與接地點(diǎn)之間施加1250V~,1min 內(nèi)不發(fā)生閃烙或擊穿。

        3.4 接地裝置——接地線為黃綠雙色線,且與接地螺釘用帶彈簧墊圈的螺母固定;接地標(biāo)志清晰、牢靠;各元器件接地線良好,與接地螺釘之間的接觸電阻≤0.1 歐。

        4 結(jié)束語

        4.1 電氣不安全的產(chǎn)品視為存在致命缺陷,必須限期整改糾正。

        4.2 以國家相關(guān)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計依據(jù),逐個解決不安全因素,出廠前通過檢驗(yàn)把關(guān)以消除安全隱患,是確保教學(xué)儀器設(shè)備,符合國家強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計思路。

        4.3 設(shè)計和制造完成的整機(jī), 應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行出廠檢驗(yàn)把關(guān),以進(jìn)一步消除安全隱患,確保符合國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。

        [1]GB4706.1-2005 家用和類似用途電器的安全通用要求[S].

        [2]GB21746-2008 教學(xué)儀器設(shè)備安全要求總則[S].

        [3]GBT21747-2008 教學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備實(shí)驗(yàn)臺(桌)的安全要求及試驗(yàn)方法[S].

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