IEC60079-11 附录3电气间隙和爬电距离的计算

问题：

在爆炸性气体环境下，需要对电子设备设计中的电气间隙以及爬电距离进行严格的计算。而安规IEC60079-11的附录3对于这些计算有非常清晰明了定义。本文算是附录3的一个笔记。

1，什么是电气间隙和爬电距离？

电气间隙：文档中的英文是Clearances and separation distances.直译就是清空和分割距离。

爬电距离：文档中的英文是Creepage distances.

如果刚开始接触这两个概念，可能还不能一下子就能理解它们。这里简单说明，

电气间隙就是空气路径中的两点之间的最短距离，而爬电距离是通过物体表面的最短距离。 一个是“”飞“”的距离，一个是“”走“”距离。

2，安规IEC60079-11中的安全距离的定义

                                                 图一     IEC60079-11的安全距离

附录3主要是针对第2,3,4,5，6列数值的计算。

3，电气间隙的计算

电气间隙（Clearances）就是两个导体在空气中最短的距离。如果在这两个导体之间存在着绝缘物，那么这个电气间隙可以这么计算：假设一根橡皮筋一头绑在第一个导体上，然后绕过绝缘物，将另一端绑在另一个导体上，那么橡皮筋的长度就是电气间隙的长度， 见图二。图中的虚线可以理解为橡皮筋。

                                         图二电气间隙的计算

        上图中的1： 导体；2：电气间隙； 3：绝缘物

        图一是比较简单的情形，如果图一的距离不能满足安规的要求，一般就需要使用固体绝缘或者绝缘胶之类的材料将导体封闭起来以达到设计要求。这种情况电气间隙的计算就比较复杂一些, 见图三。

                                               图三绝缘覆盖下的电气间隙的计算

图中的1依然表示导体。 在左边的导体上覆盖了两层绝缘物质，里面的是固体绝缘物， 外层敷的是绝缘胶，所以在两个导体之间距离由3部分组成， A是空气中的直线距离， B是绝缘胶的厚度，C是固体绝缘物的厚度。因为不同的物质导电系数是不一样的，所以为了和安规做比较，我们需要将不同物质下的长度换算成同种介质的等效长度。例如可以把B和C换算成空中的等效长度或者将A和B换成固体绝缘材料（c的材料）的等效长度。

                                 图四在空气中等效长度的计算。

如图四所示，如果一个设备的最大工作电压是5V， 它小于10V，那么它的计算公式是

                                        L=A+3xB+3xC。

如果最终L的长度小于图一表中的第二列1.5mm，那么它就不符合安规的要求，需要采取措施增加2个导体之间的等效距离。类似，如果一个设备的最大电压是60V， 那么上述公式就变成        

                                        L=A+3xB+6xC。

如果要计算绝缘胶或者固体绝缘材料等效距离，可以按照下面的两个表格计算。计算的结果可以和图一表格中的第3或者第4列做比较。

                                          图五在绝缘胶中等效长度的计算

                                图六在固体绝缘材料的等效长度的计算

（CSDN Dylan Zheng）

4，爬电距离的计算

爬电距离是沿着绝缘材料的表面就算的， 如下图的虚线所示即为爬电路劲：

                 

                         图七爬电距离的计算

 其中1是绝缘基质，例如PCB板， 塑料外盒等

2是落槽（groove），落槽的宽度要大于3mm

3是绝缘物。如果绝缘物和基质之间有间隙，那么爬电路径可以是绕过间隙计算或者绕过绝缘物体（空气侧）计算， 取其中更小的那个数值作为实际爬电距离；

4是水泥等胶合剂； 如果间隙被水泥等胶合剂填充， 那么爬电路径只能算空气侧的路径。

                                       图八七复合爬电距离的计算

类似第三节中电气间隙的计算， 如果部分PCB或者设备涂油绝缘胶，那么爬电距离也要按照等效距离计算。 如图八。

其中3是绝缘基质， 2是导体，1是覆盖在导体上面的绝缘胶。 那么上图中的两个导体之间的爬电距离可以这么计算：

按照L=B+3xA计算结果与图一中的第5列比较

按照L=A+0.33xB计算结果与图一的第6列比较。

5，后记，

 写到结尾忽然发现这两个概念很容易在生活里找到对应物。

一个女孩子在街道上看到一个大帅哥，女孩子很容易就产生“飞电”，陷入爱情无法自拔。这个时候突然一辆公交车驶入他们的中间，女孩子马上清醒过来，哦，原来只是一场春梦。但是这个大帅锅的颜值（电压值）太高了，周围人呼啦啦都围上去要一睹风采，女孩子也随大流，绕过了公交车，啪嗒，最终还是陷入爱情的漩涡。“飞电”获得胜利！

一个女孩子通过媒人介绍认识了一个普通男孩，这个男孩对女孩一见钟情。可惜落花有意,流水无情，女孩子不是很满意男孩子的长相。不过男孩子虽然长相普通，但是他很自信，一直孜孜不倦的追求，对女孩子一直提供一个“”恒压“”。后来，女孩子经受不住“外界环境”的变化，因为年龄渐长，家里催婚等因数，终于接受了男孩子。“爬电”也获得了胜利。

嗯， 本人挺喜欢“爬电”的故事的， 尤其是这个“爬”字用的很好， 让人联想很多，大赞！