¿Cómo se ve afectado el espacio libre por la altitud (presión del aire)?

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Supongamos que tiene un circuito de alto voltaje (o cualquier voltaje realmente) y desea proporcionar una distancia de separación adecuada para la PCB, las clavijas de los conectores, etc.

(Sobrelaimagende link )

Existen normas para elegir las distancias correctas. Algunos de ellos están detrás de los muros de pago, pero todos podemos suponer que el aumento de la distancia aumenta el voltaje necesario para conducir.

Sin embargo, ¿qué sucede cuando la altitud entra en juego? Se podría suponer que a medida que la densidad del aire disminuye (acercándose a un vacío), la conductancia del aire disminuirá, porque hay menos partículas de aire y, por lo tanto, menos medios para que viajen los transportadores de carga.

PERO, he escuchado de colegas que generalmente se acepta lo contrario: a medida que la densidad del aire disminuye, la conductividad aumenta. Por lo tanto, a medida que un circuito asciende en altitud, se debe aumentar el espacio para mayor seguridad.

¿Alguien sabe de documentación que dicte claramente la relación entre la presión del aire y el espacio libre?

Para ir más profundo: ¿por qué factor aumenta la separación al aumentar la altitud?

    
pregunta Bort

2 respuestas

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Cambiaría la longitud del espacio libre, por lo que si el diseño eléctrico está en un cohete o en un globo de gran altitud (o avión), entonces es algo a tener en cuenta. Aquí hay una descripción de lo que sucede con el arco con respecto a la altitud.

La respuesta es a la vez, la brecha del arco disminuye desde el nivel del mar hasta ~ 45 km y luego aumenta después de 45 km. Sin embargo, la mayoría de nosotros solo nos importa de 0 a 3000 m (o 3 km).

  

Lacurvaenelcuadroanteriorcuentalahistoria.Aniveldelmar,sobre  Serequieren30,000VCCparainiciarunarcoatravésdelespaciodelelectrodo.A  47,000pies.Elniveldelarcocaeaaproximadamente1200VCC.Enconsecuencia,el  lapeoraltitudesde150,000pies,dondesoloalrededorde300VCCsearquearán  atravésdeloselectrodos.Sistemasdecontramedidaselectrónicas(ECM)y  Otrossistemasderadaryelectrónicosabordodeaeronavesrequierenunaalta  Losconectoresdevoltajeylosconjuntosdecablesfuncionanaaltitudesdehasta  70,000piescon1,500a40,000voltiosaplicados.ECMdemisiles  Lossistemaselevanelrequisitoa150,000pies.

Fuente: Teledyne: resultados de Paschen

La fuga y la separación simplemente definen una distancia de seguridad mínima en la que los conductores pueden colocarse separados en la PCB para evitar el arco eléctrico. Esto toma en consideración la elevación (hasta 3000m o 10kft), ya que los estándares de IPC son para productos de consumo que generalmente no se usan por encima de los 3000m, los estándares solo se calculan para ese rango. Lo que también es interesante es que China tiene un estándar diferente (GB 4943.1-2011) que tiene una fuga y una separación de hasta 5000 m (porque tienen elevaciones más altas)

No lo he comprobado, pero me imagino que el grado de contaminación tendría el mayor efecto en las distancias de fuga y de despeje, y luego vendría el arco de aire. Las superficies sucias y húmedas son mucho más conductoras que el aire. Me imagino que los requisitos aeroespaciales (aviones) son diferentes, pero no estoy familiarizado con ellos (solo el espacio donde no hay aire). Si está diseñando un producto, siga los estándares de IPC, si está diseñando un circuito de gran altitud para un globo, agregue un margen suficiente.

  

ElgráficodelaizquierdaestáadaptadodelascolumnasB1,B2,B4deIPC2221B  Tabla6-1.Enumeraelespaciomínimorecomendadoentre  Conductoresexternosenfuncióndelnivelmáximodetensióndetrabajopara  usoprevistoaunaaltitudinferiora3050metros(10.007pies).Eloficial  LatabladeIPCtambiénproporcionalosnúmerosparaconductoresexternosen  elevaciones>3050m,asícomolosrequisitosparalosensamblajes,que  omitidoaquí

Fuente: Eliminación de PCB

    
respondido por el laptop2d
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Para empezar, la "fuga" no tiene nada que ver con el aire, se relaciona con las corrientes que fluyen en los contaminantes de la superficie.

La "separación" no tiene nada que ver con la conductividad del aire, sino más bien con su capacidad para evitar que se produzca un arco. Ley de Paschen proporciona información sobre este tema. Llegué allí buscando "voltaje de arco de aire frente a presión", también hay otros recursos útiles allí.

La separación tiene menos que ver con el voltaje de trabajo del circuito, y más que ver con el nivel de transitorios esperados. Sí, un circuito con un espacio libre determinado se descompondrá más fácilmente a gran altura para un nivel dado de transitorio, pero esto rara vez es un problema que requiere un cambio de diseño.

    
respondido por el Dave Tweed

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