高海拔的電特性許多根據IEC標準認證的被動無源元件,其應用的海拔高度上限都是2000米。為什麼會有這樣的限制?這便要讓我們瞭解一下物理學裡的帕邢定律了。
在拉丁美洲和亞洲,許多大城市甚至國家首都都坐落在遠高於海2000米的位置。
要制定標準,清晰定義的環境條件 例如溫度和氣壓是不可或缺的﹔這個規範對於制定電器連接器 (IEC 60320)或濾波器元件(IEC 60939) 的 IEC標準也不例外,其中一條明確的定義是,要測試的元件必須符合從海平面至海拔2000米的工作規格,從而允許取得必要的認證。然而,這也意味著安裝了這些元件或元件的設備只能在2000米的海拔高度內使用,超越這定義的, 所有使用的元件或元件都需要取得額外的適用性證明。
物理概念
眾所周知,隨著海拔升高,氣壓降低,氧氣便減少,呼吸變得越來越困難﹔原來,除此之外,變得稀薄的空氣也會對電氣應用中的介電強度產生影響。
物理學家帕邢的實驗
19世紀末,德國物理學家弗裡德里希·帕邢 (Friedrich Paschen), 為了確定當環境壓力變化時的電弧特性而進行了實驗。他放置了兩個相距1釐米恒定距離的球形電極,然後,他逐步將環境氣壓模擬從海平面的760毫米汞柱(1013百帕)降至海拔80000米的0.01毫米汞柱以下﹔ 在每個選定的氣壓水準下,他電極上的電壓,直到低能量電弧的產生。圖表1的曲線顯示了實驗的結果﹕在海平面上,需要大約30'000 VDC(稱為擊穿電壓或短路電壓)來產生電極間隙上的電弧﹔在海拔15000米處,產生電弧所需的擊穿電壓下降至約5000VDC﹔最不的位置是處於海拔45000米處,其中只需約300VDC,電弧便在電極間隙中產生。
這種效應被稱為「帕邢定律」,它將擊穿電壓描述為氣體壓力和電極間距乘積的函數,這顯示在帕邢曲線中。
範例﹕距離為1公分的兩個電極之間的短路電壓為:
-海平面=30kVDC
-海拔15000米(15公里)=5.0kVDC
-海拔45000米(45公里)=0.3kVDC
圖表1-1公分電極間隙的帕邢曲線
修正係數總括而言,符合標準的應用,是可以從圖表2中獲取的高度相關修正係數來找出最小爬電距離。如果從表中讀取的最小爬電距離小於適用的最小氣隙,則該最小氣隙值就適 用為最小爬電距離。
市場需求
當今很多拉丁美洲和亞洲的大城市都建于遠遠高於海拔2000米之上, 那些地方都可以是最現代化電氣和電子設備的市場。歐洲已經是一個例子,例如,很多電信基站在歐洲都被放置在盡可能高的位置,以實現最大範圍和覆蓋。但在這領域,中國更快一步,例如,標準 GB 4943.1-2011 要求醫療設備適用於海拔 5000米的應用。
自我要求
SCHURTER碩特集團實行了自我考驗,並讓VDE對一些帶濾波器的電源輸入模組進行了用於海拔5000米應用的測試,一些選定產品型號(DC12、DD12、KFA) 的測試報告已存儲在認證資料庫中。根據這些VDE測試報告作為藍本,我們可以繼而為眾多帶濾波器和不帶濾波器的組合元件出具我們的測試報告,我們是非常樂意按客戶要求提供這些報告的。
高度修正系数 (图表2)
根據IEC60664-1,計算電氣間隙和爬電距離的修正係數,是適用於海拔 2000米以上的應用。但根據不同應用標準,這些值可能略有不同。
結論
根據IEC標準,儘管電器連接器、濾波器元件和許多其他無源元件只需承受海拔2000米的應用,但其實是可以克服更高障礙的。一 面,是採用了符合 ,IEC 60664-1的修正係數措施,另一方面,特別是高品質的產品通常已經設計了必要的安全餘量。
根據IEC針對海拔2000米的應用而開發的SCHURTER碩特DC12、DD12和KFA電源輸入模組系列,根據VDE還可以承受海拔5000米的環境。
關於SCHURTER碩特集團
碩特集團是一家在全球獲得成功的瑞士家族企業。有賴於我們能夠確保清潔和安全電源供應的元件、易於使用的輸入系統和完善的整體解決方案,我們能夠以靈敏性和卓越的產品與服務品質來打動客戶。