变压器设计隔离和安规距离---认证解读2-优快云博客

一、屏蔽层不引线的效果分析

✅ 有效作用：

磁屏蔽（EMI抑制）
- 闭合的铜箔屏蔽层可阻断初级开关噪声通过寄生电容耦合到次级（共模噪声抑制）。
- 绕满一层且首尾重叠（重叠处加绝缘胶带）的铜箔，可形成低阻抗涡流路径，吸收高频磁场。
电场屏蔽
- 屏蔽层作为静电平面对，可减少初级-次级间的容性耦合。

⚠️ 安全隔离的失效风险：

无法作为“中间导电部分”
- 标准要求隔离分割的中间导体必须可靠接地。未引线的屏蔽层是悬浮导体，其电位不确定：
  - 可能因电容耦合获得高压（如初级对屏蔽层电容 CP−SHCP−SH 耦合）；
  - 可能因感应电荷积累高压（如雷击浪涌时）。
- 后果：悬浮屏蔽层可能击穿与次级绕组间的绝缘，导致安全隔离失效。
安规认证障碍
- IEC 62368-1/61558 等标准明确要求：
  
  "用于安全隔离的金属屏蔽层必须连接至保护地或电路电位"
- 未接地的屏蔽层不被认可为有效的安全隔离部件，爬电距离/电气间隙仍需按单一屏障考核（如直接测量初级-次级距离需≥6.0mm）。

二、次级三层绝缘线（TIW）的作用与局限

✅ 优势：

TIW 的绝缘层（通常≥75μm）满足加强绝缘要求（如UL 1577）。
允许初级与次级绕组直接相邻（无需额外隔离胶带），节省空间。

⚠️ 风险点：

引脚处理
- TIW 的绝缘层在引脚焊接时可能被破坏，需确保：
  - 焊点与骨架边缘距离≥3.0mm（爬电距离）；
  - 焊点加套管保护（防止绝缘层剥落）。

三、其余不多说，看图

1、安规卧式骨架（爬电距离）

2、安规卧式骨架（电气间隙）

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https://blog.youkuaiyun.com/spread_some/article/details/148583679?spm=1001.2014.3001.5501

https://www.yiqifuwu.com/technology/789.html

四、问题解读1

具有相同额定绝缘电压和相同额定耐冲击电压上的SELVHBES/BACS开关电路和 SELV 联网电路可视为同一电路,因此无需隔离。

具有相同额定绝缘电压和相同额定耐冲击电压上的PELVHBES/BACS开关电路和PELV联网电路可视为同一电路,因此无需隔离。

这两段话阐述的是在特定条件下，安全特低电压（SELV）或保护特低电压（PELV） 电路之间可以不需要额外的电气隔离措施。具体条件是：

电路类型： 涉及的两部分电路都必须是 SELV 或者都必须是 PELV。
- SELV (Safety Extra-Low Voltage)： 通过安全隔离变压器或等效设备（如带隔离的开关电源）与危险电压（如市电）隔离，并且其电压在规定的安全限值（通常交流≤50V，直流≤120V）以下的电路。其关键特性是完全隔离，正常情况下触碰其导体没有电击危险。
- PELV (Protective Extra-Low Voltage)： 电压同样在安全特低电压限值内，但不一定与危险电压完全隔离（例如，它可能通过保护接地连接）。在故障条件下，其安全性依赖于其他保护措施（如接地）。触碰其导体通常需要依赖接地等额外保护。
关键参数匹配： 这两部分电路必须具有：
- 相同的额定绝缘电压： 指电路及其绝缘材料设计能长期承受的最大工作电压（如250V, 300V, 600V等）。
- 相同的额定耐冲击电压： 指电路及其绝缘材料设计能承受的瞬态过电压（如浪涌电压）的峰值（如2.5kV, 4kV, 6kV等）。这通常与设备的安装类别（过电压类别）有关。
结论： 当以上两个条件都满足时（同是SELV 或同是PELV，且绝缘电压和耐冲击电压等级相同），这两部分电路可以被视为“同一电路”。这意味着它们之间的连接点不需要额外的隔离屏障（如光耦、隔离继电器、隔离DC/DC转换器）。它们可以直接连接。

为什么可以视为“同一电路”无需隔离？

安全等级一致： 因为它们同属SELV或PELV，基础的安全电压等级相同。
绝缘强度一致： 相同的额定绝缘电压和耐冲击电压意味着它们对地、对参考点以及对彼此之间的绝缘能力和抗浪涌能力是相同等级的。将它们连接在一起，不会因为一方绝缘能力弱而将另一方置于更高的风险中（例如，不会因为一方耐压低，导致连接后整体耐压降低，使得原本安全的浪涌变得危险）。
降低复杂性和成本： 在满足安全的前提下，避免不必要的隔离元件可以简化设计、降低成本、节省空间并提高可靠性。

举例说明：

场景： 一座现代化办公楼的楼宇自动化控制系统（BACS）或家庭与楼宇电子系统（HBES）。

示例1：SELV 开关电路连接 SELV 联网电路 (无需隔离)

SELV 开关电路： 安装在设备间控制柜内的一个数字输出（DO）模块。它由经过安全认证的24V DC SELV电源供电（该电源将230V AC主电源隔离转换而来）。该DO模块的规格标明：
- 额定绝缘电压： 300V
- 额定耐冲击电压： 4kV (符合过电压类别 II)
- 它的作用是控制走廊的照明开关。
SELV 联网电路： 安装在走廊墙壁上的一个智能开关面板。它也需要24V DC供电，并通过一根通讯总线（如KNX TP, BACnet MS/TP）与控制柜内的控制器通讯。这个开关面板内部的电路也由同一个或另一个同等级别的SELV 24V电源供电（或者通过总线供电，但总线本身也是SELV）。其规格书标明：
- 额定绝缘电压： 300V
- 额定耐冲击电压： 4kV (符合过电压类别 II)
- 它的作用是将用户的开关指令发送给控制器。

应用规则：

两者都是SELV电路（基础安全电压相同）。
两者具有相同的额定绝缘电压（300V）。
两者具有相同的额定耐冲击电压（4kV）。

结论： 控制柜内的DO模块可以直接连接到走廊的智能开关面板（无论是供电线还是通讯总线），它们之间不需要额外的隔离元件（如信号隔离器或隔离电源）。因为它们被视为具有相同安全等级和绝缘强度的“同一电路”。

示例2：PELV 开关电路连接 PELV 联网电路 (无需隔离)

PELV 开关电路： 连接在中央空调机组上的一个可编程逻辑控制器（PLC）的模拟输入（AI）模块。该PLC由24V DC供电。这个24V DC电源可能不是完全隔离的SELV（例如，其负端可能参考了保护接地PE），因此被定义为PELV。AI模块规格标明：
- 额定绝缘电压： 250V
- 额定耐冲击电压： 2.5kV (符合过电压类别 II)
- 它的作用是读取空调机组的回风温度传感器信号（假设传感器也是PELV）。
PELV 联网电路： 连接在同一个空调机组上的一个Modbus RTU通讯模块（网关）。它也需要24V DC供电，并且很可能与PLC共用同一个PELV 24V电源（或其负端也参考PE）。其规格书标明：
- 额定绝缘电压： 250V
- 额定耐冲击电压： 2.5kV (符合过电压类别 II)
- 它的作用是将空调机组的数据（包括PLC读取的温度）上传到楼宇管理系统网络。

应用规则：

两者都是PELV电路（基础安全电压相同，且可能共用接地参考）。
两者具有相同的额定绝缘电压（250V）。
两者具有相同的额定耐冲击电压（2.5kV）。

结论： PLC的AI模块可以直接连接到Modbus RTU通讯模块（进行数据交换），它们之间不需要额外的隔离元件。因为它们被视为具有相同安全等级、相同接地参考（PELV特性）和相同绝缘强度的“同一电路”。

重要注意事项：

类别必须相同： 绝对不能将SELV电路直接连接到PELV电路而不考虑隔离，即使它们的电压、绝缘电压、耐冲击电压都相同也不行！因为SELV要求完全隔离，而PELV允许接地参考，直接连接会破坏SELV的完全隔离特性。
参数必须精确匹配： “相同”意味着标称值必须完全一致。一个标300V/4kV的电路不能直接连到一个标250V/4kV或300V/6kV的电路上，即使看起来“差不多”。
遵循具体标准： 这些规则通常来源于具体的电气安全标准（如IEC 62368-1, IEC 60364, IEC 61140等）。实际设计和认证时必须严格遵循相关标准的具体条款和测试要求。
认证是关键： 设备上的额定绝缘电压和额定耐冲击电压参数必须是由认证机构（如UL, TÜV, CSA）根据相关标准测试并确认的，不能仅凭厂家声称。
实际连接： 即使无需隔离，连接时仍需遵循良好的工程实践，如使用适当线径的导线、正确接线、提供短路保护等。

总结：

这两段话的核心是：在严格满足 “同类型（SELV或PELV）” + “同绝缘电压等级” + “同耐冲击电压等级” 三个条件下，两个安全特低电压电路之间可以省去隔离措施，直接互联，视为一个整体电路。这为简化安全低压系统的设计（尤其在楼宇自动化和智能家居领域）提供了依据，但必须严格遵守参数匹配和安全标准。

五、无需验证测试和需验证测试

⚡ 1. 无需验证测试的最小间隙条件

根据标准第23章的补充说明，以下情况无需验证最小爬电距离和电气间隙：

受保护的其他带电部件：若带电部件（如未接地的屏蔽层）被直接相连的熔断器或限流装置保护（需具备充分分断能力），则表20中第1、2、6、7项的间隙要求不适用2。
特殊绝缘导线：若导线漆膜符合GB/T 6109系列的1级标准（如三层绝缘线），则控制线圈导线或不同极性带电部件间的爬电距离和电气间隙可豁免验证2。