本质安全设备标准(IEC60079-11)的理解(四)
本质安全设备标准(IEC60079-11)的理解(四)
对于标准中“Separation”的理解
IEC60079-11使用了较长的篇幅来说明设计中需要考虑到的各种间距, 这也从一定程度上说明了间距比较重要,在设计中是需要认真考虑。
从直觉上来讲,间距越大,电路越安全,因为间距比较大,不容易产生电弧。同时间距比较大,也易于散热,从温度角度来说,设备也比较安全。但是间距越大,集成度低,设备体积肯定越大。所以如何保证在设备小型化的同时,保证设备的安全性,就是标准要解决的问题。
1,间距的各种英文定义
在标准中,使用了Separation,distances,Clearance,以及词组Separation distances, Clearance distances等来表述不同的间距。以下是本人的一个理解
(1), Separation, distances以及Separation distances都是同一个意思,是对各种间距的统称,例如6.3节的标题就是Separation distances。这个统称指的是两个点之间的距离,可以是直线距离,也可以是曲线距离。
(2)Clearance和Clearance distance是同一个意思,指的是两点之间通过空气路径测量到的距离,一般翻译为电气间隙。电气间隙是使用橡皮筋在两个点之间连接从而测量到的距离。如果中间没有障碍物,那么它是直线,如果有障碍物,它就是一根曲线。
(3)Creepage distance 指的是爬电距离,是沿着物体表面测量到的距离。可以理解为从一个点到另外一个点蚂蚁能够爬行的最短距离。
(4)Separation distance through casting compound 指的是浇铸物里的电气间隙;Separation distance through solid insulation指的是固体绝缘物里的电气间隙,而Distance under coating指的是涂层里的电气间隙(中文标准里翻译为涂层下的爬电距离,应该是笔误,英文标准里并没有爬电的意思)。
以上三种都是在不同介质里的电气间隙。如果有一种可以在固体里面使用的橡皮筋,那么上述三种间隙距离都是在不同物质里使用橡皮筋测试的两点距离。
2,定义各种间距的目的
我们知道因为本安设备的特性决定了它内部的任何一个点都可能会产生电火花或者温度过高,从而引起爆炸。所以本安设备的任何一个部分都要求测试它的电火花强度和温度。对于温度,任何外壳表面,连接线表面,印制板走线表面,任何元器件的表面,都需要测试到。对于点火花,那么任何两个焊盘之间,任何两根走线之间,任何走线和地(或者大地)之间,电路和外壳之间等等都需要测试到。把所有的点测试一遍在实际中是往往是不可行的。所以为了认证和测试的过程更加高效,需要采用一些办法来排除一些特定的情况。而定义间距的目的就是排除测试的点数。
Separation distances that comply with the values of Table 5 or Annex F under the conditions of 6.1.2.2, 6.1.2.3 or 6.1.3 shall not be subject to a fault.
如标准中所言,当设备满足表格5或者附录F中关于各个间隙的定义,那么这些间距就不能认定为fault。换句话说,通过理论计算,认定这些间隙距离都是本质安全的,不再需要一个点一个点的测试。
3,间距的种类
标准中定义了3种距离
(1),本质安全电路和非本质安全电路之间的距离
(2)不同本质安全电路之间的距离
(3)一个电路(可以是本安电路,也可以是非本安电路)和大地或者隔离金属器件之间的距离。
标准中使用图2来说明哪些距离是本质安全需要关心的,如下图
上图中,使用两根黑色虚线将图形分为3个部分,左边标记为③的非本质安全电路;中间④其实是隔离栅电路,它包含本质安全电路和非本质安全电路;右边⑤为本质安全电路。同时上图中又列举了3个不同的功能电路。第一个电路的回流部分没有和大地相连,但是电路附近有接大地的外壳,第二个电路回流部分和大地直连。第三个电路是一个光耦和电路。
图中红色标注部分就是需要我们设计的时候需要注意的间距。为了进一步说明,我重新使用ABCD标注了它们的位置,如下图
A标示的是③和④之间通过变压器和光耦器件隔离。隔离器两边的间距必须满足本质安全的要求。这个是比较好理解的,隔离的目的就是为了让两边电路不要互相影响。如果距离过短,当任一边的电路电压过高时,容易发生电火花。
B标示的是对大地悬空的电路和接地外壳之间的距离。图中标有3根线,从左到右分别标示电路回流地平面(相当于PCB板子上的GND)和外壳的间距。第三个B其实和第二个B一样,电路高电平部分(PCB板中的V+部分)和外壳的间距,但是这两个B之间存在有保护器件,如保险丝,所以它们不属于同一个电路网络,都需要标示出来。
C标示的是两个电路之间的间隙。两个电路的正极V+之间,第一个电路的负极和第二个电路的正极之间,都需要满足间隙要求。这里注意,因为第二个电路的负极直接外接大地,所以它和第一个电路的正极和负极之间没有间隙要求。还要注意图中?标示的绿线,从分析的角度来说,也是需要满足间隙要求的,不知道为什么没有通过红线标示。
上图中的5个D标示的是串联保护器件之间的间隙。这里的保护器件可以理解为保险丝。如果保险丝溶洞,那么它会断开电路,使得两端的电平不一致,间距过短,容易产生电火花。所以也需要满足间隙要求。
4, 间隙距离的要求
标准中定义了两种距离要求,分别称之为表格5和附录F。
对比表格5和附录F,很容易看到附录F定义的间距远远小于表格5的定义。例如10V以下的电压, 表格5规定ia,ib设备需要满足空气中电气间隙1.5mm,而附录F只需要0. 5mm。所以大部分情况下,我们都是依照附录F来设计和评估设备。
那么为什么附录F能够减少间隙距离呢?它其实是有前提条件的. 当电气间隙部分所在环境的污染度最大为2级时,可以使用附录F定义的间隙数值。
附录F中也列举几种使得污染度小于2级的方法
- 设备外壳提供至少IP54的保护级别;
- 按照IEC60664-3类型1和类型2的标准进行涂层(conformal coating)
- 设备安装在一个比较干净的环境中(如无尘车间等等)
在实际的设计中,条件1和2还是比较容易满足的,特别是条件2,对PCB板进行涂层是比较简单的方法。
这里重新拷贝一下ia,ib保护级别下设备的间距要求:
可以看到对于电压10v和50v的规定,它们的数值都是一样的。而常见的设备电压都是5V,12V,24V或者48V。所以对于常见的I类和II类设备来说,最小距离0.2mm,即7. 8mil就能满足间隙要求。因此在具体PCB设计的时候,可以设定间距约束条件为8mil。
5,小结一下
当设计一款本质安全设备的时候,按照下面的步骤来
- 设备的最大间隙电压是否小于50V,如果是,执行第2步。如果否,继续参看地6节
- PCB设计过程中设定间距约束条件为8mil
- PCB焊接完成后,对PCB表面进行涂层操作。
这样就满足了本质安全标准的间隙认证要求。
6,间隙距离之间的电压
如果设备的间隙电压超过50V,那么就不能按照第5节的步骤进行设计了。这里又分3种情况。
如果电压小于600V,依然可以使用附录F来设计。但是间隙距离需要认真考虑和设计。
如果电压大于600V,因为附录F中没有定义ia, ib类的间隙,所以此时需要按照表格5来考虑和设计。
如果电压大于15.6KV,这种情况应该非常少见,标准中对此没有定义。
那么间隙电压值又是如何确定的呢?
标准中分了两种情况:
(1),对于如图2中的A标示的内部隔离电路部分。它的间隙电压可以来自隔离的任何一端。例如输入端的额定电压24v,或者设备制造商说明书规定的电压,例如9-36V,则选择最大36V,或者内部电路有DCDC电路,可能会将输入电压24V升高到48V,那么可以使用48v当做间隙电压。
注:标准中特别说明不需要考虑电压精度。
(2)对于如图2中不同电路之间的部分。它的间隙电压需要考虑具体的电路,例如可能由电容放电,电源转换,电路故障,其他电源一起叠加引起的电压。在计算这些电压时,取它的峰值作为间隙电压。
7,不同情况下的间隙距离的计算
7.1 空气下的电气间隙
空气下的电气间隙,即为空气中两端最短距离,计算比较直观。
需要注意的是如果在两点之间插入绝缘板,绝缘板的厚度小于0.9mm,此时因为绝缘板太薄,可以当做不起作用,直接按照没有绝缘板计算空气中的距离。如果绝缘板厚度超过0.9mm,那么此时电气间隙距离要按照空气+穿过固体绝缘物+空气的方法计算。详情可以参看附录3。
7.2 通过浇铸物里的电气间隙Separation distance through casting compound
浇铸物里的电气间隙的计算,和空气下的电气间隙计算是一样的。(只是把空气介质换成了浇筑物)需要注意的是浇铸物距离表面需要至少1mm的距离。
7.3 固体绝缘物里的电气间隙Separation distance through solid insulation
固体绝缘物里的电气间隙和上节关于浇铸物的间隙计算,原则是一样,只是材料的区别。
7.4 爬电距离
爬电距离,是沿着物体表面测量到的距离。可以理解为从一个点到另外一个点蚂蚁能够爬行的最短距离。注意的是这只蚂蚁长度和高度都是大于3mm的,所以一般小于3mm的落槽或者凸起,它都能轻易跨过。所以对于小于3mm的落槽或者凸起,爬电距离按照跨越的距离计算,如以下几个图。
图中f指代的就是爬电距离, M是导体,I是绝缘材料。
标准中还列举了其他情况下的爬电距离,可以参看标准中的图3。
相关文章:

本质安全设备标准(IEC60079-11)的理解(四)
本质安全设备标准(IEC60079-11)的理解(四) 对于标准中“Separation”的理解 IEC60079-11使用了较长的篇幅来说明设计中需要考虑到的各种间距, 这也从一定程度上说明了间距比较重要,在设计中是需要认真考虑…...

(record)QEMU安装最小linux系统——TinyCore(命令行版)
文章目录QEMU安装最小linux系统——TinyCore参考QEMU使用qemu创建tinycore虚拟机再次启动文件保存QEMU安装最小linux系统——TinyCore 简单记录安装过程和记录点 参考 [原创] qemu 与 Tiny Core tinycore的探索 QEMU qemu不多介绍,这里是在WSL2上安装的linux版…...
C++中的cast类型转换
reinterpret_cast用法:reinpreter_cast<type-id> (expression)type-id必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数,也可以把一个整数转换成一个指针。这个操作符能够在非相关的类型之间转换。操作结果…...

西瓜数据集读取的详细解决方案
大家好,我是爱编程的喵喵。双985硕士毕业,现担任全栈工程师一职,热衷于将数据思维应用到工作与生活中。从事机器学习以及相关的前后端开发工作。曾在阿里云、科大讯飞、CCF等比赛获得多次Top名次。喜欢通过博客创作的方式对所学的知识进行总结与归纳,不仅形成深入且独到的理…...
Mac开发环境配置
一、mac 安装homebrew 1. 必要性 homebrew可以通过bash命令快速安装配置开发环境,并且在大多数情况下可以实现环境的自动配置。(一键安装配置) 2. 收益 节省开发环境工具配置时间,提高人效。 3. 安装步骤 打开mac终端…...

概率论面试题1:玫瑰花
概率论面试题 1. 一个活动,n个女生手里拿着长短不一的玫瑰花,无序的排成一排,一个男生从头走到尾,试图拿更长的玫瑰花,一旦拿了一朵就不能再拿其他的,错过了就不能回头,问最好的策略࿱…...

【DGL】图分类
目录概述数据集定义Data LoaderDGL中的batched graph定义模型训练参考概述 除了节点级别的问题——节点分类、边级别的问题——链接预测之外,还有整个图级别的问题——图分类。经过聚合、传递消息得到节点和边的新的表征后,映射得到整个图的表征。 数据…...

时间复杂度的计算(2023-02-10)
时间复杂度的计算 时间复杂度的计算分为三大类:一层循环、二层循环和多层循环。 一层循环 1.找出循环趟数t及每轮循环i的变化值 2.确立循环停止的条件 3.得出t与i之间的关系 4.联立两式,得出结果 eg: void fun(int n) {int i0;while (i*i*i<n)i;…...

测试开发之Django实战示例 第六章 追踪用户行为
第六章 追踪用户行为在之前的章节里完成了小书签将外站图片保存至本站的功能,并且实现了通过jQuery发送AJAX请求,让用户可以对图片进行喜欢/不喜欢操作。这一章将学习如何创建一个用户关注系统和创建用户行为流数据,还将学习Django的信号框架…...

红米9a手动root方法
简介 已知红米6A/6/9/9A/9C/10A机器都可以快速解锁BL,无任何变砖风险 并且秒解锁BL后和官方解锁一样,无任何其他不良影响。推荐大家使用官网解锁,需要等待7天。 BootLoader BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。其实…...
Open3D 点云最小二乘法拟合平面(剔除噪声,Python版本)
除了诱惑之外,我可以抵抗任何事物。 ----王尔德 文章目录 一、简介二、实现代码三、实现效果参考资料一、简介 这个算法的思路很简单,就是通过剔除一些异常点来拟合更为合适的平面,具体过程如下所示: 1、首先使用最小二乘法拟合一个平面系数的初值。 2、计算所有有效点到拟合…...
【SpringBoot】简述springboot项目启动数据加载内存中的三种方法
一、前言一般来说,SpringBoot工程环境配置放在properties文件中,启动的时候将工程中的properties/yaml文件的配置项加载到内存中。但这种方式改配置项的时候,需要重新编译部署,考虑到这种因素,今天介绍将配置项存到数据…...

【一文速通】各种机器学习算法的特点及应用场景
近邻 (Nearest Neighbor)KNN算法的核心思想是,如果一个样本在特征空间中的K个最相邻的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别,并具有这个类别上样本的特性。该方法在确定分类决策上只依据最邻近的一个或者几个样本的类别来决定…...

多传感器融合定位十四-基于图优化的定位方法
多传感器融合定位十四-基于图优化的定位方法1. 基于图优化的定位简介1.1 核心思路1.2 定位流程2. 边缘化原理及应用2.1 边缘化原理2.2 从滤波角度理解边缘化3. 基于kitti的实现原理3.1 基于地图定位的滑动窗口模型3.2 边缘化过程4. lio-mapping 介绍4.1 核心思想4.2 具体流程4.…...

PHP基于TCPDF第三方类生成PDF文件
最近在研发招聘的系统 遇到了这个问题 转换pdf 折腾了很久 分享一下PHP基于TCPDF第三方类生成PDF文件最近遇到一个需求,需要根据数据库的字段生成表格式的PDF文件并发送邮箱第一步、我们先去官网上面去下载tcpdf的类:http://www.tcpdf.org/或者是从githu…...
SpringCloud(19):Sentinel定义资源的方式
Sentinel除了基本的定义资源的方式之外,还有其他的定义资源的方式,具体如下: 抛出异常的方式定义资源返回布尔值方式定义资源异步调用支持注解方式定义资源主流框架的默认适配1 抛出异常的方式定义资源 Sentinel中的SphU包含了try-catch风格的API。用这种方式,当资源发生了…...

前端 ES6 之 Promise 实践应用与控制反转
Promise 主要是为解决程序异步处理而生的,在现在的前端应用中无处不在,已然成为前端开发中最重要的技能点之一。它不仅解决了以前回调函数地狱嵌套的痛点,更重要的是它提供了更完整、更强大的异步解决方案。 同时 Promise 也是前端面试中必不…...

LightGBM
目录 1.LightGBM的直方图算法(Histogram) 直方图做差加速 2.LightGBM得两大先进技术(GOSS&EFB) 2.1 单边梯度抽样算法(GOSS) 2.2 互斥特征捆绑算法(EFB) 3.LightGBM得生长策略(leaf-wise) 通过与xgboost对比,在这里列出lgb新提出的几个方面的技术 1.Ligh…...

Science:北京脑研究中心李莹实验室揭示性满足感的分子机制
短暂的社交经历(例如,性经历)可导致内部状态的长期变化并影响社会行为,如交配、攻击。例如,在成功交配射精后,许多物种迅速表现出对交配倾向的抑制有数小时、数天或更长时间,这种效应称为性满足…...

Element UI框架学习篇(三)
Element UI框架学习篇(三) 实现简单登录功能(不含记住密码) 1 准备工作 1.1 在zlz包下创建dto包,并创建userDTO类(传输对象) package com.zlz.dto;import lombok.Data;/* DTO 数据传输对象 用户表的传输对象 调用控制器传参使用 VO 控制器返回的视图对象 与页面对应 PO 数据…...
基于算法竞赛的c++编程(28)结构体的进阶应用
结构体的嵌套与复杂数据组织 在C中,结构体可以嵌套使用,形成更复杂的数据结构。例如,可以通过嵌套结构体描述多层级数据关系: struct Address {string city;string street;int zipCode; };struct Employee {string name;int id;…...
OpenLayers 可视化之热力图
注:当前使用的是 ol 5.3.0 版本,天地图使用的key请到天地图官网申请,并替换为自己的key 热力图(Heatmap)又叫热点图,是一种通过特殊高亮显示事物密度分布、变化趋势的数据可视化技术。采用颜色的深浅来显示…...

【人工智能】神经网络的优化器optimizer(二):Adagrad自适应学习率优化器
一.自适应梯度算法Adagrad概述 Adagrad(Adaptive Gradient Algorithm)是一种自适应学习率的优化算法,由Duchi等人在2011年提出。其核心思想是针对不同参数自动调整学习率,适合处理稀疏数据和不同参数梯度差异较大的场景。Adagrad通…...
【论文笔记】若干矿井粉尘检测算法概述
总的来说,传统机器学习、传统机器学习与深度学习的结合、LSTM等算法所需要的数据集来源于矿井传感器测量的粉尘浓度,通过建立回归模型来预测未来矿井的粉尘浓度。传统机器学习算法性能易受数据中极端值的影响。YOLO等计算机视觉算法所需要的数据集来源于…...

SpringBoot+uniapp 的 Champion 俱乐部微信小程序设计与实现,论文初版实现
摘要 本论文旨在设计并实现基于 SpringBoot 和 uniapp 的 Champion 俱乐部微信小程序,以满足俱乐部线上活动推广、会员管理、社交互动等需求。通过 SpringBoot 搭建后端服务,提供稳定高效的数据处理与业务逻辑支持;利用 uniapp 实现跨平台前…...
Java入门学习详细版(一)
大家好,Java 学习是一个系统学习的过程,核心原则就是“理论 实践 坚持”,并且需循序渐进,不可过于着急,本篇文章推出的这份详细入门学习资料将带大家从零基础开始,逐步掌握 Java 的核心概念和编程技能。 …...

select、poll、epoll 与 Reactor 模式
在高并发网络编程领域,高效处理大量连接和 I/O 事件是系统性能的关键。select、poll、epoll 作为 I/O 多路复用技术的代表,以及基于它们实现的 Reactor 模式,为开发者提供了强大的工具。本文将深入探讨这些技术的底层原理、优缺点。 一、I…...

第 86 场周赛:矩阵中的幻方、钥匙和房间、将数组拆分成斐波那契序列、猜猜这个单词
Q1、[中等] 矩阵中的幻方 1、题目描述 3 x 3 的幻方是一个填充有 从 1 到 9 的不同数字的 3 x 3 矩阵,其中每行,每列以及两条对角线上的各数之和都相等。 给定一个由整数组成的row x col 的 grid,其中有多少个 3 3 的 “幻方” 子矩阵&am…...
大语言模型(LLM)中的KV缓存压缩与动态稀疏注意力机制设计
随着大语言模型(LLM)参数规模的增长,推理阶段的内存占用和计算复杂度成为核心挑战。传统注意力机制的计算复杂度随序列长度呈二次方增长,而KV缓存的内存消耗可能高达数十GB(例如Llama2-7B处理100K token时需50GB内存&a…...
LeetCode - 199. 二叉树的右视图
题目 199. 二叉树的右视图 - 力扣(LeetCode) 思路 右视图是指从树的右侧看,对于每一层,只能看到该层最右边的节点。实现思路是: 使用深度优先搜索(DFS)按照"根-右-左"的顺序遍历树记录每个节点的深度对于…...