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电气电子产品接触电流测量方法

电气电子产品接触电流测量方法

                          电气电子产品接触电流测量方法
一、 接触电流的含义

    过去的电气电子产品安全标准常使用“泄漏电流”这一术语,但“泄漏电流”这一术语在不同的标准中用于表达若干不同的概念,如接触电流、保护导体电流、绝缘特性等。就安全而言,主要考虑可能流过人体的有害电流,而该电流又不一定等于流过保护导体的电流。因此,为准确起见,新的电气电子产品安全标准正在逐步采用接触电流这一术语反映电气电子产品的泄漏电流安全特性,并另增加了保护导体电流这一术语供需要时采用。

    接触电流是指当人体或动物接触一个或多个电气电子产品的可触及零部件时,流过他们身体的电流。接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时才存在。电流对人体的效应由生理参数和电气参数决定,电气参数主要包括电流持续时间、电流的大小和电流的种类等。电流测量网络对电气参数值有很大影响。因此,分析比较接触电流的测量网络和测量值的选择,对制定电气安全规范,设计电击防护装置和分析电气事故,保障人身和财产安全有重要意义。

二、接触电流的人体效应

    接触电流的人体效应包括 :感知、反应、摆脱、心室纤维性颤动、电灼伤等。对接触电流的人体效应研究表明,电流的效应由生理参数和电气参数决定。

        1.感知、反应和摆脱

    感知、反应和摆脱阈由人体与电极接触的面积、接触的状态(干、湿、压力、温度)以及个人的生理特点等因素决定。感知、反应和摆脱与接触电流的峰值有关,并且随频率的变化而不同,因此,峰值测量方法更适合于非正弦波,也适用于正弦波,感知、反应和摆脱电流的测量网络应具有规定的频率响应特性。

        2.心室纤维性颤动

    心室纤维性颤动阈由生理参数,如人体解剖特点、心脏功能状态等,和电气参数,如电流持续时间和通路、电流的种类等决定。

       3.电灼伤

    电流达数安培延续超过几秒,则可能发生内部灼伤或其他严重损伤。电灼伤与接触电流的有效值有关,与频率无关。

三、电气电子产品接触电流测量比较

    过去,电气电子产品标准普遍采用两种传统的技术测量泄漏电流,一是测量保护导体中的实际电流,二是采用一个简单的电阻器-电容器网络代表人体模型测量泄漏电流,两种方法都是把泄漏电流定义为流过电阻器的电流,并习惯上将其作为正弦波来处理,取有效值作为测量结果,因为测量有效值最为方便。

    电子开关技术被广泛应用于电源系统和电气电子产品中,因而产生了高频谐波电压和高频谐波电流,使得过去使用的测量网络和测量值不能准确反映电气电子产品在实际使用中可能出现的接触电流特性,需要采用新的测量网络和测量值以适用新环境的需要。

    下面对几种常用的电气电子产品接触电流测量网络和测量值进行比较分析,以期为标准的执行和修订提供参考。
    1.家用电器产品的接触电流测量

     标准GB4706.1-2005/IEC 60335-1:2004ED4.1)第13.2条规定:“泄漏电流通过用GB/T12113(idt IEC 60990)          4(见本文图1)所描述的电路装置进行测量”。该条注1中提及GB/T12113   idt IEC60990)中图4(见本文图1)所示的电压表应能测量电压的实际有效值(英文原文是truer.m.s value of the voltage,笔者认为,应该翻译成真有效值)。而该条又规定:“泄漏电流的限值为0.25mA0.5mA0.75mA3.5mA等”。从标准3.1条规定:“除另行规定,术语‘电压’和‘电流’都是指有效值(r.m.s)”看,该泄漏电流限值应为有效值,但标准没有明确如何从电压的实际有效值转换到电流有效值。而GB/T 12113 idt IEC 60990)中图4则规定加权接触电流=U2/500(峰值)。

    2.灯具产品的接触电流测量

    标准GB7000.1-2007/IEC 60598-1:200310.3条规定:合格性根据IEC609901999的第7章检验。该条规定:“泄漏电流最大有效值为0.51.0等。同时,该条注c中提及当使用IEC609904(见本文图1)和图5(见本文图2)网络时,应分别测量峰值电压U2U3,且转换到有效值,但标准没有明确如何从峰值电压转换到有效值电压并再次转换到电流有效值,以便与泄漏电流最大有效值限值进行比较和判定。而GB/T12113idt IEC60990)中图4(见本文图1)则规定加权接触电流=U2/500(峰值)。 

    3.音视频产品的接触电流测量

    标准GB8898-20019.1.1条规定:“按GB/T12113-1996的规定使用本标准附录D的测量网络(见本文图3)进行接触电流的测量,以电压U1U2表示的接触电流不应超过下列规定值:对交流:U1=35V(峰值)U2=0.35V(峰值);对直流:U1=1.0V”。同时,该条注5中提及,交流限值U2=0.35V(峰值)和直流限值U1=1.0V相当于交流限值0.7mA(峰值)和直流限值2.0mA。交流限值U1=35V(峰值)相当于频率大于100kHz时的交流限值70mA(峰值)。由此可以看出,交流电流限值=交流电压限值/500Ω。经过对比,GB8898-2001标准附录D的测量网络与GB/T12113(idt IEC 60990)中图4(见本文图1)所描述的测量网络是一致的。

     4.信息技术产品的接触电流测量

     标准GB4943-20015.1.6条规定:使用图D1(见本文图4)的测量仪器测量电压U2的有效值或者使用图D2(见本文图5)的测量仪器测量电流的有效值。如果波形是非正弦波,谐波频率超过100HzD1测量仪器能给出比D2测量仪器更精确的测量值。换一种方法,使用第D1章所述的测量仪器测量电压U2的峰值。如果使用第D1章所述的测量仪表测量电压U2,可使用下述公式计算:接触电流(A=U2/500。该条的注解提及:尽管传统上已经测量了接触电流的有效值,对非正弦电流波形,提供峰值电流相对于人体阻抗更准确。表5A中规定的最大接触电流为0.250.753.5mAr.m.s等,同时,对此有效值限值又加上备注中解释说:如果测量接触电流的峰值,可通过有效值乘以1.414得到最大值。由此可以认定,接触电流的限值可以用有效值表示,也可以用峰值表示,二者的关系是以正弦波为基础的,是1.414倍的关系。经过对比,GB4943-2001标准图D1的测量仪器选自GB/T12113中图4
四、结论

    综上所述,可以得出以下意见。

   1)家用电器产品、灯具产品、音视频产品、信息技术产品的接触电流(泄漏电流)测量,都是使用GB/T12113( idt IEC 60990)中图4(见本文图1)的测量网络。

   2)原则上,测量值应与限值相对应,即测量电压值对应电压限值,测量有效值对应有效值限值,测量峰值对应峰值限值。

   3)测量电压U2,可使用下述公式计算接触电流:接触电流(A=U2/500

   4)接触电流的峰值限值等于有效值限值的1.414倍。 

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