隔离ISOLATION 基础篇Ⅱ

　　今天，小编将继续带领大家学习隔离的基础知识。本篇的话题来源于机械封装规范领域：爬电距离和电气间隙。

　　当最初听到爬电距离和电气间隙的相关术语的时候，我仅仅觉得他们是微乎其微，甚至不值一提的。但是，经过了仔细的研究和思考之后，我发现爬电距离和电气间隙并不是闹着玩的。下面，就让我们一起来学习它们的含义以及他们是如何被使用的。

　　爬电距离是沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。即在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象。如图1所示。

图1 测量爬电距离距离的示意图

　　电气间隙是沿空气测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。如图2所示。

图2 测量电气间隙距离的示意图

　　从上面的解释来看，两者的定义非常的相似。从图2中我们可以看出，电气间隙的图像显示的是一条直线，但我们依旧想要得到最短的距离。事实上，测量电气间隙距离的这条线也可以是弯曲的，但是从基本需求考虑，一条直线就可以满足我们的要求。

　　安全距离包括电气间隙(空间距离)，爬电距离(沿面距离)和绝缘穿透距离。

　　国标里有具体规定，不同形状的绝缘，爬电距离的计算方法是不一样的。在GB/T 2900.18-2008电工术语标准中对爬电距离有这样的定义：爬电距离是两导电部件之间沿固体绝缘材料表面的最短距离。爬的意思，可以看做一个蚂蚁从一个带电体走到另一个带电体的必须经过最短的路程，就是爬电距离。电气间隙，是一个带翅膀的蚂蚁，飞的最短距离。

　　现在，我们脑中已经有了两个新的概念，但是他们与隔离又是什么关系呢?现在，就让我们带着这样的想法，并且把这个概念应用到一个实际的场景当中。想象一下你正准备去参加一个晚会，身着洁白而崭新的连衣裙。然而为了到达晚会场所，你需要穿过一个泥泞的河堤。眼前有两个选择，一个是徒步走过及膝深的泥潭，另一个是走过一个铺设平整的桥梁。我想你一定会毫不犹豫地选择那座桥梁，显然这是因为选择这条路的阻力最小。那么，言归正传，电流和电压的情况则和你相似。有些人可能会觉得那是一种懒惰的做法，但是优秀的设计工程师们说出了它真正的目的，那就是效率。空气的击穿电压是3kV/mm(这就好比是泥潭)，而铜的电阻率只有16.8nΩ*m(这就好比是桥梁)，让铜成为我们钟爱的选择就好比选择走过桥梁一样。

　　在另一种情况下，我们将桥梁拆除，但是却能够让河堤的两岸越来越近，这时候你会怎么选择?如果你需要走过的泥潭只到脚踝，你可能都不会去参加晚会，除非你是奥林匹克跳远运动员。实际上，你所跨越河堤的距离就与爬电距离和电气间隙有关。这就是电压发生击穿和产生电火花的地方。从系统层面来讲，想要知道最小的爬电距离和电气间隙，你需要至少知道以下三个问题：

　　1)隔离器的工作电压;

　　2)材料组别;

　　3)被使用的隔离电路的污染等级。

　　这些变量在整个系统的设计中起到了非常重要的作用，同时也解释了以下几点问题：

　　a)你将使用多高的电压(工作电压);

　　b)隔离器是由什么材料做成的(材料组别);

　　c)释放到空气中的污染物(污染等级)。

　　而你为什么一定要知道以上那些问题呢?就拿工作电压来说，它可以很好的指示整个系统中需要多少能量。针对于材料组别，不同的材料有不同的介电特性。所以在现实生活中，你会选择在柔软的沙地中起跳而使得跳跃变得困难，还是从坚硬干燥的平地中跳起来而跳跃更远的距离?污染等级与空气中的颗粒物有关，就上面跳跃的例子来说，它就相当于沙地中是否有一些垫脚的石块。如果有垫脚的石块，一个距离很长的50英尺的跳跃就可以转化成两个25英尺的跳跃。

　　在你的设计当中，所有输入信息的结合能够得出最小的距离，并将它写入到设计认证表格中。也就是说，爬电距离和电气间隙的值在设计任何电路和隔离需求中都是非常重要的信息，应在数据手册当中明确地加以标明。通常，我们需要列出设备的额定最大工作电压，并说明材料类型和污染等级。

　　总的来说，爬电距离和电气间隙并不仅仅是一些专业的术语，它们与安全性相关，并且可以保证你的隔离器设计能够正常的工作。它们指的是在放置和设计隔离组件时保持零件间隔所需的最小距离。如果你知道设计所需要的工作电压和污染等级的话，就可以在管理文件证明中根据隔离器的材料类型查找规定的爬电距离和电气间隙。这也就为你查阅隔离器供应商的数据手册提供了参考。