Klasy ochrony IEC dla zasilaczy

PRZEGLĄD PORUSZONYCH ZAGADNIEŃ

• Zarys rozróżnień klas IEC, I, II i III.
• W jaki sposób klasy ochrony IEC są wykorzystywane w przemyśle elektronicznym do rozróżniania wymagań dotyczących uziemienia ochronnego urządzeń.
• Istotna różnica między zasilaczem IEC Class II a zasilaczem NEC Class 2.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) określiła trzy klasy bezpieczeństwa dla zasilaczy - zwane inaczej klasami urządzeń lub klasami ochrony. Służą one do identyfikacji i wdrażania metod, które chronią użytkowników zasilaczy przed potencjalnymi zagrożeniami elektrycznymi.

Zagrożenia te są podzielone na trzy wyraźne kategorie, ale nie zawsze łatwo je prześledzić, dlatego Andrew Bryars menedżer produktu w firmie XP Power przedstawi szczegółowe znaczenie każdej klasy, aby wyjaśnić wszelkie niejasności związane z tym tematem.

Klasy ochrony IEC

Zasilacze należą do jednej z trzech klas ochrony, w zależności od potrzeby (lub braku) uziemienia ochronnego - zwanego inaczej „uziemieniem”. Działa to poprzez zapewnienie ścieżki przepływu wadliwego prądu elektrycznego do ziemi, chroniąc użytkowników przed porażeniem w przypadku awarii izolacji sprzętu.

• Klasa I - gdzie ochrona użytkownika przed porażeniem prądem elektrycznym jest zapewniona przez połączenie izolacji i uziemienia ochronnego.
• Klasa II - gdzie ochrona użytkownika przed porażeniem elektrycznym jest zapewniona dzięki dwóm poziomom izolacji (podwójnej lub wzmocnionej), bez konieczności stosowania uziemienia.
• Klasa III - gdy wejście jest podłączone do obwodu bezpiecznego niskiego napięcia (SELV), co oznacza, że nie jest wymagane żadne dodatkowe zabezpieczenie, takie jak uziemienie.

Uziemienie i izolacja

Uziemienie odnosi się do sposobu, w jaki osoby są chronione przed zagrożeniami elektrycznymi w przypadku wystąpienia awarii, co zwykle wynika z nadmiernych przeciążeń, napięcia lub starzenia się materiałów. Skutkiem tego mogą być niebezpieczne napięcia, pożary i wybuchy, uszkodzenia mienia, obrażenia ciała, a nawet ofiary śmiertelne. Kiedy zdarzają się takie awarie, „prąd zwarciowy (który jest wielokrotnie wyższy niż normalny prąd roboczy) przepływa przez przewód uziemienia bezpieczeństwa i przez ziemię z powrotem do punktu początkowego transformatora rozdzielczego”.

Przewody ochronne są tym, co składa się na systemy ochrony uziemienia. Służą one do bezpiecznego kierowania wadliwego prądu do ziemi i kierowania go z dala od osób, które mogą się z nim zetknąć, z wyłącznikiem automatycznym lub bezpiecznikiem, powstrzymując przepływ prądu do wadliwego obwodu. Z drugiej strony izolacja wykorzystuje tworzywo sztuczne jako barierę izolacyjną, ponieważ jest słabym przewodnikiem elektryczności - dlatego prąd jest podłączony do właściwego obwodu, zatrzymując wszelkie wycieki elektryczne bez konieczności uziemienia.

Niektóre zabezpieczenia zasilacza wykorzystują uziemienie funkcjonalne zamiast uziemienia ochronnego. Proces ten wykorzystuje transformator i pozwala energii elektrycznej dotrzeć do ziemi, jednocześnie zapobiegając uszkodzeniu prądu. Uziemienie ochronne również to robi, ale uziemienie funkcjonalne jest inne, ponieważ nie zapewnia ochrony przed niebezpiecznymi porażeniami elektrycznymi. Pomaga jednak łagodzić zakłócenia elektromagnetyczne, które mają kluczowe znaczenie dla wielu urządzeń medycznych, które są zakłócane przez znajdujące się w pobliżu urządzenia elektryczne, takie jak rozruszniki serca lub defibrylatory.

Rozróżnienia klasowe

Należy zwrócić uwagę na różnicę między zasilaczem klasy II, jak opisano powyżej, a źródłem zasilania klasy 2 o ograniczonej mocy (LPS), które jest zasilaczem odnoszącym się do wartości znamionowej woltoampera (VA) wyjścia, które jest ograniczone . VA odnosi się do poziomu mocy w obwodzie elektrycznym prądu stałego.

Zasilacze klasy I

Zasilacze klasy I chronią użytkownika przez co najmniej jedną warstwę izolacji podstawowej. Następnie wykorzystuje obudowę z przewodem uziemiającym - połączenie uziemiające, zwykle na obudowie źródła - które uziemia niebezpieczne napięcie, zanim dotrze ono do użytkownika w przypadku awarii podstawowej izolacji. Uziemienie jest wymogiem dla wszystkich urządzeń klasy I.

Zasilacze klasy II

Element klasy II lub zasilacz z otwartą ramą nie wymaga uziemienia do bezpiecznej pracy. Należy zachować minimalną odległość od jakiejkolwiek części czynnej do obudowy, niezależnie od tego, czy jest ona przewodząca, czy nie, w celu utrzymania dwóch poziomów ochrony potrzebnych przed pojedynczą awarią w systemie. Użycie zewnętrznego zasilacza klasy II jest proste, z główna różnica w porównaniu z produktem klasy I polega na tym, że do bezpiecznego działania wymaga on tylko 2-żyłowych przewodów głównych. Ochronę zapewnia podwójna lub wzmocniona izolacja zamiast polegania zarówno na uziemieniu ochronnym, jak i izolacji podstawowej. W ten sposób zasilacze IEC klasy II nie muszą mieć uziemionego przewodu ochronnego doprowadzonego do zasilacza.

Jednak często myli się zasilacz IEC Class II z zasilaczem NEC Class 2. Pierwsza opisuje ochronę izolacji do ochrony użytkowników przed porażeniem prądem elektrycznym, podczas gdy ta druga dotyczy instalacji systemu elektrycznego. Klasa NEC 2 służy do oceny wymagań dotyczących okablowania między wyjściem zasilania a wejściem obciążenia, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak rozmiar przewodu, instalacja i obniżenie wartości znamionowych (natężenie prądu, które przewody mieć przy sobie).

Podczas gdy zasilacz klasy II nie wymaga uziemienia ochronnego, niektóre produkty klasy II o niższej mocy znajdują zastosowanie w systemach klasy I, a zastosowania klasy II często wykorzystują uziemienie funkcjonalne w systemie. Zasilacz klasy II został zaprojektowany w celu spełnienia wymagań EMC dla emisje i odporność. Jeśli jednak wyjście zasilacza jest podłączone do uziemienia zabezpieczającego lub uziemienia funkcjonalnego, utworzy to ścieżkę o niskiej impedancji dla zakłóceń, zmieniając charakterystyczną wydajność zasilacza. Dlatego jest prawdopodobne, że dodatkowe elementy filtra będą musiały być zamontowane na zewnątrz zasilacza, aby zapewnić zgodność z normami emisji.

Zasilacze klasy III

W przypadku urządzeń klasy III źródło zasilania nie jest niebezpieczne, co oznacza, że ​​użytkownik nie wymaga ochrony przed nim. Jest to zdefiniowane w IEC62368-1 pod nagłówkiem „klasy sprzętu w odniesieniu do ochrony przed porażeniem elektrycznym” i jest zdefiniowane jako sprzęt, w którym ochrona przed porażeniem elektrycznym polega na zasilaniu ze źródła energii ES1 lub klasy 1 i w którym ES3 lub źródło energii klasy 3 nie jest generowane. ES1 definiuje źródło energii, które jest bezpieczne w dotyku dla zwykłego człowieka.

Rozumiejąc trzy klasy ochrony zasilaczy IEC, możesz zidentyfikować i wybrać odpowiednią klasę zasilacza w oparciu o wymagania bezpieczeństwa, przepisy i cenę.

Źródło: XP Power (https://www.xppower.com/resources/blog/iec-protection-classes-for-power-supplies), Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.