IEC 60204-1 是机器安全领域的重要标准,是确保电气设备安全的基础。
该标准有以下三个目的:
• 人身和财产安全(包括设备、装置、部件等)
• 控制响应的一致性
• 易于操作和维护
其目的不仅包括防止人员“触电”,还包括防止机器本身、所使用的装置以及工件的部件因“电气火灾”等而损坏。此外,该标准还旨在确保“按预期控制响应”、“基于人体工程学原理的可操作性”和“易于维护”。描述了实现这些目标的要求。
该标准的范围如下:
• 用于工作时无法用手携带的机器的电气、电子和可编程电子设备和系统(包括以协调方式一起工作的一组机器)
• 从电源连接点看机器的电气设备内部
额定电源频率不超过 1000 V AC/1500 V DC 且额定电源频率不超过 200 Hz 运行的电气设备
本标准未规定适用于机器电气设备的附加和特殊要求,例如:
• 机器在露天(建筑物或其他防护结构之外)使用
• 使用、加工或生产潜在爆炸性材料(油漆、锯末等)的机器
• 打算在潜在爆炸性和/或易燃性环境中使用的机器
•使用或生产某种材料时面临特殊风险的机器
• 用于矿山的机器
• 缝纫机、装置和系统(IEC 60204-31 中指定)
• 起重机械(IEC 60204-32 中规定的起重机、卷扬机等)
• 半导体制造设备(IEC 60204-33 中规定)
IEC60204适用的电源范围在:
§ 交流电(AC)的额定电源电压不超过1000V
§ 直流电(DC)的额定电源电压不超过1500V
§ 额定电源频率不超过200Hz的电气设备或电气设备
2、电压范围及使用环境
首先,所使用的电气部件和电气设备应满足以下要求。
• 适合预期用途
• 符合相关 IEC 标准(如果适用)
• 按照供应商的说明使用
除满足上述条件外,电气设备还应在下列条件下正确运行。
电压范围 (4.3)
电气设备应在下列供电条件之一下正确运行。
交流电源 (4.3.2)
电压:稳态电压:标称电压的 0.9 至 1.1
频率:0.99 至 1.01 连续标称频率或 0.98 至 1.02 短时间。
电压中断:供电周期内任意时间的供电中断或零电压时间不超过 3 毫秒,连续中断之间的时间间隔超过 1 秒。
直流电源 (4.3.3)
电压:标称电压的0.85至1.15。对于电池供电车辆,标称电压的 0.7 至 1.2 电压
中断:5 毫秒或更短
转换设备
电压:标称电压的 0.9 至 1.1 电压
中断:不超过 20 毫秒,连续中断之间的时间超过 1 秒。
环境温度(4.4.3)
作为最低条件,当外壳外的环境温度在5°C至40°C之间时,设备应能正确运行。
湿度 (4.4.4)
在最高环境温度+40℃、相对湿度≤50%时,设备应能正常运行。如果温度较低,则可以接受较高的湿度(例如,+20°C 时为 90%)。
海拔高度 (4.4.5)
电气设备应在海拔1000m及以下的海拔高度正确运行。
对于在高海拔地区使用的设备,需要考虑以下因素的降低:
• 耐压
• 器件的开关能力
• 空气冷却效果
运输和储存(4.5)
设备的设计应能够在运输和储存期间长期承受 -25°C 至 +55°C 的温度,并在短时间内(24 小时或更短时间)承受 +70°C 的温度,或采取适当措施应对极端温度应采取。
3、与工厂电源的连接
为了将输入电源导体与机器的电气设备(例如控制面板)连接,电源导体端接在电源断开装置处或使用插头(插座)。此时,建议将机器连接到单个输入电源。
电源切断装置的要求(IEC 60947-3 是适用标准之一)
必须为机器的每个输入电源和安装在机器上的每个车载电源安装电源断开装置。(5.3.1)
电源切断装置用于从控制柜内部断开工厂的电源,例如当维护人员打开控制柜进行某种维护时。通过这种措施,维护人员可以在不暴露于电气危险源的情况下进行维护。由于电源切断装置具有如此重要的作用,因此它们应满足以下所有要求:
• OFF(断开)和ON(闭合)位置分别用符号“○”和“|”标记。
• 可以目视观察触点之间的间隙。或者,该设备具有位置指示器,在电源导体断开连接之前,该指示器无法显示“OFF”(断开)。
• 设备具有位于外壳外部的操作装置(例如手柄)。如果不是为了紧急操作,建议手柄颜色为黑色或灰色。若用于紧急操作,手柄颜色应为红黄底。
• 设备配备有将位置锁定在OFF(断开)位置的措施(例如挂锁)。
• 电源电路的所有充电导体均可断开。
• 装置的分断能力足以中断最大电机堵转时的电流以及所有其他电机和其他负载正常运行电流的总和。
4、防触电保护
电气设施应当采取防止人体或者身体部位与电气设备带电部分接触而引起触电的保护措施。
在 IEC 60204-1 中,带电部件被定义为“在正常使用中旨在通电的导体或导电部件,包括中性导体,但按照惯例,不是 PEN 导体 (3.1.38)”。
电击有两种类型,其定义如下。
• 直接接触(3.1.15):人或牲畜接触带电部件
• 间接接触(3.1.34):人或牲畜接触故障条件下带电的裸露导电部件(注1)
注1:导电部件可以触摸的电气设备,在正常操作条件下不带电,但在故障条件下可能带电
上述防触电保护措施定义如下。
• 基本保护(3.1.4):在无故障条件(绝缘故障)下防止触电(由于直接接触)。
• 故障保护(3.1.31):单一故障条件下防止触电(由于间接接触)
在基本防护中,为防止机器正常运转时工人直接接触带电部件而发生触电,采取“用外壳覆盖”、“保持距离”等措施。
在故障保护中,为防止绝缘故障时外露可导电部分成为带电部分而导致工作人员触电,可采取以下措施:“保证不因绝缘故障而导致带电部分发生”首先是绝缘故障”或“如果暴露的导电部分变成带电部分,则通过过电流保护装置或漏电断路器自动中断电源”。
在使用PELV的保护中,采取措施来保护人员免受由于间接接触或在有限的直接接触区域内直接接触而导致的触电。
5、设备保护
指防止因过电流或温升而导致设备击穿和电气火灾的措施。典型的措施包括使用过流保护装置来保护设备。
如果电气设备中的电路电流可能超过元件的额定值或导体的允许电流(以较小者为准),则应使用过电流保护装置(7.2.1)。
以下情况需要过电流保护装置。
• 电源导体(7.2.2)
• 电源电路(7.2.3)
• 控制电路(7.2.4)
• 插座及其相关导体(7.2.5)
• 照明电路(7.2.6)
• 变压器(7.2.7) )
6、等电位连接
等电位连接是“在导电部件之间提供电气连接,旨在实现等电位(3.1.26)”,包括保护性和功能性连接。
保护性连接是“防止触电的等电位连接(3.1.49)”,而功能性连接是“电气设备正常运行所需的等电位连接(3.1.32)”。正如标准中所描述的“保护连接是故障保护的基本规定,以防止人员触电”,特别是在发生绝缘故障时,保护连接起着重要的作用。
保护接合电路由以下的互连构成。(8.2.1)
• PE 端子(连接外部保护导体的端子)
• 机器设备内部的保护导体(注)
注:作为从外露导电部分到机器保护接地(PE)端子的一次故障电流路径的导体。电子设备。
• 电气设备的导电结构部分及外露导电部分
• 机器的导电结构部分
通过将它们互连,可以防止人员因绝缘故障时的接地故障和漏电而触电。请注意,如果发生接地故障,保护导体可能会流过大电流。因此,保护导体应能承受大电流产生的热应力。另外,还需要防止对保护导体的机械损坏,以确保保护接合电路的导电性。
7、控制电路及控制功能
正如 IEC 60204-1 的目的所述,确保控制响应的一致性对于安全非常重要。因此,存在以下要求。
• 控制电路的电源电压
• 作为控制功能的停止和操作
如果控制电路采用交流电源,则控制电路应使用变压器,该变压器应有独立的绕组。(9.1.1),另外,控制电路电压不应超过下列值。(9.1.2)
交流控制电路
- 标称频率 50 Hz、230 V
- 标称频率 60 Hz、277 V
直流控制电路
- 标称电压 220 V
控制功能通常包括以下内容。
启动功能 (9.2.3.2)
机器的启动功能应通过给机器通电来操作。仅当安全功能和/或保护措施到位且可操作时,机器才能够启动。
停止功能 (9.2.3.3)
停止功能应优先于相关的启动功能。停止功能分为以下三个停止类别。有必要根据风险评估和/或机器的功能要求选择一种停止类别。
操作模式(9.2.3.5)
每台机器根据其类型和用途可以有不同的操作模式(例如手动、自动、示教和维护模式)。
如果每种操作模式的安全措施及其效果不同,则应使用可在该模式的每个位置锁定的模式切换装置(例如钥匙开关)。此外,所选模式应清晰可辨。代替模式切换装置,可以使用将指定功能的使用限制为专有操作员的其他选择方法(例如,访问码)。
模式选择本身不应启动机器操作。