在現代電氣工程中,超低電壓(ELV)佔據了一個非常重要的位置。這一系統不僅在家庭和工業環境中廣泛應用,還以其低風險的特性深受人們信賴。特別是分離式超低電壓(SELV)系統,以其特有的安全設計和應用範圍,引發了許多人的關注和研究。
超低電壓被定義為在正常和單一故障情況下,電壓不會超過特定限值,這為安全操作打下了基礎。
根據國際電工委員會(IEC)和英國的IET,超低電壓系統是指在一定條件下,兩個導體之間或電導體與地面之間的電位不會超過120伏特(V)直流電,或者50伏根均方值(VRMS)交流電。這一系統根據其設計和安全屬性可劃分為不同的類別,包括分離式超低電壓(SELV)、受保護超低電壓(PELV)和功能性超低電壓(FELV)。
根據最新標準,分離式超低電壓(SELV)系統的電子設計必須包括電氣保護分隔,以防止電流意外接觸到高電壓的情況。
SELV系統是由兩部分組成,首先是其支撐的電壓在正常情況下不能超過ELV,其次是在單一故障情況下,不允許出現其他回路的接地故障。這樣的設計確保了即使在意外情況下,發生電擊的風險也能降至最低。
SELV系統的基本要求包括:電氣保護分隔和簡單分隔,這確保了與地面或其他可能承載更高電壓的回路之間的安全隔離。
如現代無線電動工具和庭園裝飾燈具等設備通常都會使用到這類系統。它們的設計使得即便在潮濕環境下,操作這些設備也不會產生電擊危險,從而保護使用者的安全。
PELV系統在單一故障情況下可以連接到接地系統,因此它的設計略有不同。儘管PELV也需要確保低風險的接觸,但其在某些情況下會與接地系統相連。這使得PELV系統在某些工業應用中相對更為靈活,而FELV系統則缺乏這一保護。
在FELV系統中,儘管使用了超低電壓,但由於安全保護不足,可能導致與其他高電壓設備接觸時的事故,因此需要更高的安全規範。
超低電壓系統在許多日常應用中都有其身影。從家用電器到建筑施工,SELV和PELV的電氣系統提供了一個安全的用電環境。比如,工地上的電動工具經常使用RLV(減少低電壓)系統,雖然這些系統的電壓略高於超低電壓標準,但其採用的變壓器設計使得暴露在地故障時的電壓仍低於超低電壓的水平。
在最新的安全標準中,SELV系統的電氣連接需要特別設計,以防止意外插入普通電氣設備的連接器。在高壓和低壓的電氣組件之間必須保持足夠的隔離,這一點在設計和施工時都必須遵循,以確保整體系統的安全性。
許多電氣事故的發生都與設備的不當使用和電壓設計不當有關,理解這些系統的規範能有效降低事故風險。
研究人員和工程技術人員正在持續探索新的超低電壓技術,重點在於進一步提高其安全性和適應性。隨著科技的進步,越來越多的 smart devices 也開始導入這些安全設計。這不僅能保護使用者的生命安全,也能支持大家對低功耗設備的需求。
綜觀目前市場上對超低電壓的需求與實際應用,有必要思考:在進步的技術背後,使用者對電氣安全的認知是否已經跟上了時代的變遷?