Как далеко может дуга сетевого напряжения в воздухе?

Я удивлялся этому при пайке платы сетевого напряжения и был удивлен тем, насколько близко друг от друга были следы. Это имеет очевидные последствия в конструкции электрических вилок и близости проводов, когда что-либо связано с напряжением сети.

Я пытался задавать поисковым системам разумные вопросы, такие как «насколько может дуга 240 В при 1 атмосфере» и «как далеко может прыгать электричество», но я не нашел простого ответа. Этот калькулятор утверждает, что он принимает только напряжение от 400 до 3000 В постоянного тока.

Задавая этот вопрос, я надеюсь, что будущие люди смогут найти ответ быстро и просто.

Мои исследования показывают, что расстояние дуги зависит от среды и давления, поэтому давайте предположим, что воздух (~ 79% азота, ~ 20% кислорода, ~ 1% аргона и некоторые другие вещи) при 1 атмосфере или 1,01325 бар.
Ответ также привлек мое внимание к влиянию температуры и влажности. Предполагая, что более высокие температуры и более высокая влажность увеличивают возможное расстояние дуги, давайте выберем что-то резкое, как 40 градусов по Цельсию и 95% влажности.

Учитывая, что сетевое напряжение в Великобритании 230 В переменного тока, насколько близко должны быть два неизолированных медных провода (в качестве примера), чтобы между ними могла образоваться дуга?

Отличается ли это для следов на плате или контактов в вилке?

Могут ли быть даны ответы и для бонусных баллов для 120 В переменного тока? Будет ли дуга 240 В значительно дальше, чем 230 В? Как насчет 110 В по сравнению с 120 В?

Я ищу довольно краткие ответы, но, возможно, причина, по которой я не нашел простого ответа, заключается в том, что его нет ...

Этот вопрос просто из любопытства. В ближайшее время я не собираюсь начинать переоборудование сетевых устройств или проектирование плат на 240 В.

Напряжение пробоя воздуха значительно варьируется из-за изменений влажности, давления и температуры. Тем не менее, грубый ориентир заключается в том, что он требует 1 кВ на миллиметр.

Так как именно здесь происходят дуги, вы хотите быть рядом с этим в реальной цепи. На печатной плате вы также должны учитывать проводимость вдоль поверхности. Вот почему вы часто видите разговоры о разминировании и расслоении в одной и той же дискуссии.

Клиренс - это самый прямой путь между двумя проводниками. Вот где применяется грубая направляющая 1 кВ / мм для искрения.

Creapage - кратчайшее расстояние между проводниками вдоль поверхности. Градиент разрушения для складок ниже, чем для очистки, так как грязь может накапливаться на поверхностях. Некоторая грязь является частично проводящей сама по себе, но многие вещи могут обеспечить пути утечки после впитывания некоторой влажности. Взгляните, например, на технические характеристики медицинских блоков питания, и вы увидите большие минимальные требования к размерам, чтобы гарантировать низкие токи утечки.

Существуют различные стандарты безопасности, которые требуют минимального зазора и расстояния между отверстиями в зависимости от применения, напряжения и иногда параметров окружающей среды. Для большинства обычных потребительских приборов зазор в 5 мм - это достаточно хорошая изоляция между частями, которые можно трогать пользователем, и 120 В переменного тока. Тем не менее, вы действительно должны смотреть на соответствующие стандарты, особенно если вы делаете что-то необычное.

Учитывая, что сетевое напряжение в Великобритании 230 В переменного тока, насколько близко должны быть два неизолированных медных провода (в качестве примера), чтобы между ними могла образоваться дуга?

Ответ: это зависит. Существует множество факторов, в том числе воздух, давление \ высота, влажность и загрязнение окружающей среды, которые влияют на расстояние, которое может образовать дуга между двумя проводниками.

Платы международных стандартов (а именно IPC и IEC) имеют минимальные расстояния между изолированными проводниками. Неизолированные проводники не безопасны для использования в продуктах, поэтому такие расстояния не предусмотрены. Неизолированные проводники в печатных платах или разъемах указаны в разделе «Зазоры» таблицы. Эти спецификации должны предотвращать искрение или любой пожар. Следует также отметить, что для просмотра реальных спецификаций вам необходимо купить их у МЭК (например, МЭК 61010-1 ), но в Интернете имеется много информации о содержании этих спецификаций.

Источник: http://www.pcbtechguide.com/2009/02/creepage-vs-clearance.html

Следует также отметить, что расстояние изменяется в зависимости от окружающей среды (степени загрязнения), среда, в которой больше грязи / влаги, будет иметь более короткий интервал. Расстояния в таблице выше приведены для степени загрязнения 2, которая, вероятно, охватит большинство конструкций, если нет, найдите таблицу (или купите спецификацию) для степени загрязнения, для которой вы проектируете.

Источник: http://www.ni.com/white-paper/2871/en/

Отличается ли это для следов на плате или контактов в вилке?

Да. В первой таблице это расстояние, по существу, удваивается для проводников на печатной плате.

Могут ли быть даны ответы и для бонусных баллов для 120 В переменного тока? Будет ли дуга 240 В значительно дальше, чем 230 В? Как насчет 110 В по сравнению с 120 В?

В приведенной выше таблице, если только проектирование для 120 В, расстояние короче.

Минимальное напряжение, необходимое для инициирования электрической дуги в газе, описано законом Пашена.

При больших зазорах оно примерно линейно зависит от расстояния, а также зависит от состава, температуры и давления газа. Для воздуха при стандартной температуре и давлении это около 3,3 МВ / м. Поскольку зазор становится очень маленьким, напряжение для создания искры фактически снова увеличивается. Искра вызвана свободными электронами, которые ускоряются напряжением, сбивающим другие электроны с молекул воздуха. Если зазор слишком мал, они не могут получить достаточное количество пробежек, чтобы сбить другой электрон, прежде чем ударить по положительному электроду. Это означает, что минимальное искровое напряжение составляет 327 В при 7,5 мкм в обычном воздухе.

Пиковое напряжение 240 В переменного тока составляет ~ 340 В, поэтому вы можете получить его, чтобы оно кратковременно вспыхнуло вблизи пика с зазором, близким к 7,5 мкм. 120VAC не будет зажигать в воздухе.

В реальном мире возможны кратковременные перенапряжения, загрязнения, конденсация и т. Д. Вы не должны полагаться на вышесказанное в целях безопасности.