安规认证中电气间隙设计的最小距离计算方法示例

电气间隙是带电部件与接地部件、不同电位部件间的最短空间距离，是安规认证（如IEC 60950-1、GB 4943.1）中防止电击、电弧放电的核心要求。设计时需结合电压、环境、绝缘材料等参数计算最小距离，直接决定产品合规性。本文通过具体场景示例，说明安规认证中电气间隙的计算方法，帮助工程师掌握核心逻辑。

电气间隙的基本概念与安规核心要求

电气间隙（Clearance）的定义来自IEC 60050-826:2004，指“两个导电部件或导电部件与防护界面间的最短空间距离”。其核心作用是防止“空气击穿”——当电压超过空气绝缘强度时，会产生电弧，引发电击、火灾或设备损坏。

不同安规标准对电气间隙的术语一致，但适用场景不同：IT设备看IEC 60950-1，家电看IEC 60335-1，工业控制看IEC 61010-1。需注意，电气间隙与“爬电距离”（沿绝缘表面的距离）是独立要求，需同时满足，不能替代。

比如手机充电器的USB接口与金属外壳间的空间距离，就是典型的电气间隙——若距离太小，插拔时可能产生电弧，烫伤用户。

计算前需明确的4个关键参数

计算最小电气间隙前，必须确定4个核心参数：

1、额定电压：交流用有效值（RMS），需转换为峰值（Uₚ=Uᵣₘₛ×√2）；直流直接用额定值（击穿发生在稳定电压下）。

2、污染等级：按ISO 1496-1分4级，消费类产品多为等级2（一般室内，偶尔凝露），工业产品多为等级3（有导电灰尘）。

3、绝缘材料组别：按CTI（相比漏电起痕指数）分4类：I类（CTI≥600，如陶瓷）、II类（400≤CTI<600，如阻燃PC）、IIIa类（250≤CTI<400，如ABS）、IIIb类（175≤CTI<250，如普通PVC）。

4、过电压类别：按IEC 60664-1分4类，家用为II类，工业为III类，电源入口为IV类——类别越高，瞬态电压越大，间隙需越大。

通用计算步骤：5步得到结果

所有标准的计算逻辑一致，分5步：

1、选标准：根据产品类型选对应标准（如IT设备选IEC 60950-1）。

2、提参数：从规格书、环境报告、材料测试报告中提取电压、污染等级、绝缘组别、过电压类别。

3、转电压：交流算峰值，直流保持原值。

4、查表/曲线：从标准中找对应表格（如IEC 60950-1的表2K），定位参数对应的最小间隙。

5、验附加要求：部分标准要求小间隙需做脉冲电压测试，需确认满足。

交流低压示例：家用路由器电源

以“家用路由器电源适配器”为例，参数如下：

• 额定输入：220V AC（有效值）；• 污染等级：2（卧室）；• 绝缘材料：阻燃PC（CTI=450，组别II）；• 过电压类别：II（家用插座）。

步骤1：算峰值——Uₚ=220×1.414≈311V。

步骤2：查IEC 60950-1:2005表2K，“过电压II+污染2+组别II”对应“峰值≤350V”的最小间隙为1.5mm。

结论：电源的电气间隙需≥1.5mm，否则无法通过安规耐压测试。

直流高压示例：工业48V电源

以“工厂用48V直流电源模块”为例，参数如下：

• 额定输出：48V DC；• 污染等级：3（车间有导电灰尘）；• 绝缘材料：ABS（CTI=300，组别IIIa）；• 过电压类别：III（工业设备）。

步骤1：直流无需转换，直接用48V。

步骤2：查IEC 61347-1:2016表10，“过电压III+污染3+组别IIIa”对应“直流≤50V”的最小间隙为2.0mm。

结论：电源的电气间隙需≥2.0mm，否则车间灰尘会引发电弧。

常见错误与规避技巧

工程师易犯以下错误，需规避：

1、漏算峰值：将220V AC直接代入，导致间隙偏小（1.5mm变0.8mm），产品耐压测试失败。

2、污染等级误判：户外产品按等级2算，实际应选3——雨天易电弧。

3、组别选错：用CTI=300的ABS却按组别II算，间隙从2.0mm变1.5mm，易漏电。

4、过电压类别错：工业设备按II类算，实际应选III类——间隙不足，电网波动时击穿。

技巧：计算前核对3份文档（规格书+环境报告+材料CTI报告），确保参数100%准确。