低压电器环境意识设计导则系列标准
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低压 电器(2 I M l 9 2 1)通用低压电器篇 标准研究与分析 低压 电器环境意识设计导则 系列标准 术 刘金琰,黄兢业,季慧玉(上海电器科学研究所(集团)有限公 司,上海2 0 0 0 6 3)摘要:介绍了低 压电器环境意识设计 导则 系列 标准,包括 总则、刀形隔离 器、断 路器、接触器、熔断器、按钮信号灯、接线端子;给出了将环境因素引入低压电器产品设 计 和开发 的总体考虑,并规定 了上述产品的特定要求。关键词:低压电器;环境意识设计;刀形隔离器;断路器;接触 器;熔 断器;按钮 信 号灯;接线端子 中图分类号:T M 5 2 文 献标 识码:B 文章编号:1 0 0 1 5 5 3 1(2 0 0 9)2 1-0 0 6 2-0 4 Se r i e s St a nd a r d s o f En v i r o n me nt a l l y Co n s c i o u s De s i g n Gu i d e f o r Lo w Vo l t a g e Ap pa r a t u s 刘 金 琰(1 9 6 6 一),女,高级工程 师,从 事低 压电器标 准化 工作。L U J i n y a n、HU A N G J i n g y e J I H u u (S h a n g h a i E l e c t r i c a l A p p a r a t u s R e s e a r c h I n s t i t u t e(G r o u p)C o ,L t d ,S h a n g h a i 2 0 0 0 6 3,C h i n a)Ab s t r ac t:Th e s e r i e s s t a nd a r d s of e n v i r o n me n t a l l y c o n s c i o u s d e s i g n g u i d e f o r l o w v o l t a g e a pp a r a t u s,i n c l u d i n g g e n e r a l rol e,k ni f e d i s c on n e c t o r,c i r c u i t b r e a k e r,c o n t a c t or,f u s e,bu t t o n l a mp a n d t e r mi n a l we r e p r e s e n t e d Th e g e ne r a l p r o c e d u r e s t o i n t e g r a t e e n v i r o nme n t a l a s p e c t s i n t o d e s i g n a n d de v e l o pme n t p r o c e s s e s o f l o w v o l t a g e e l e c t r i c a l a pp a r a t u s we r e g i v e n,a n d t he r e qu i r e me nt for t h e pr o d u c t s a b o v e wa s s pe ci f i ed Ke y wor ds:l o w v o l t a g e a ppa r a t us;e nvi r o nme ntal l y c o ns c i o us de s i g n;kn i f e di s c o nne c t o r;c i r c ui t-br e ak e r;c o nt a c t o r;f u s e;but t o n l amp;t e r mi na l 0 引 言 1 总 则 欧盟的 用能产品生态设计(E u P)指令强调 通过环境意识设计来改善产品的环境表现,实现 可持续发展。“环境 意识设计”是指在不牺牲产 品既定功能 的 前提下,遵循“省资源、低毒性、可 回收、易拆解”等设计原则,来提升产 品环保性的 一种设计方法。其主要内容为在产品的整个生命 周期的各个环节(产品设计一 原材料的采 购一 产 品 的生产 产品的包装运输 产品的废弃等)都必须 考虑环境的影响。本文将介绍新近制定的 低压电器环境意识 设计导则,包括共 7个部分:总则、刀形隔离、断 路器、接触器、熔断器、按钮信号灯和接线端子。该标准提出了将环境因素引入低压电器产品 的基本原则,目的是为 了在低压 电器产品的设计 阶段就控制其对环境的影响。1 1 将环境 因素引入低压 电器产 品设计和开发 的总体考虑 推荐在低压 电器产品开发和设计 的初期 就把产品对环境的影响作为设计 内容的主题之一 来考虑;设计者应研究设计与低压电器产品生 命周期每个阶段的关系,并给 出设计与环境之 间 关系的信息;建立低压 电器产品的功能设计和 环境意识设计的关 系;寻找最佳解 决方案,包 括不同环境 因素之问的权衡,以及环境、经济和社 会利益之间的权衡;在考虑低压电器产品环境 黄兢业(1 9 7 5 一),女,工程师,硕士,从事低压电器标准化工作。季慧玉(1 9 6 5 一),女,教授级高级工程师,从事低压 电器产品研 发和标准化-作。资助项 目:上海市科学技术委员会资金资助(0 8 D Z 0 5 0 0 6 0 0)一6 2 标准研究与分析 低压电器(2 0 0 9 12 1)通用低压 电器篇 意识设计时,应研究与相关标准的协调,例如 G B 1 4 0 4 8 I低压开关设备和控制设备 第 i部分:总则;增加低压电器产品环境意识设计 的管理 环 节。1 2 原 材料 获取 阶段 就低压 电器产品而言,制造用 的材料几乎都 会对环境有不同程度的影响,因此,材料的选用以 及材料的加工制造过程是产品突出的影响环境的 因素之一。避免使用 对人体 和环 境有 害 的原 材料。尽量减少原材料的种类、体积和质量。单一零 件最好使用一种材料制造,不同材料的零件所组 成的部件应设计成容易拆解分离。考虑原材 料的来源。选用原材料时应 比较不同原材料成本 与耗能之间的关系,以确定最优选 的原材料;优先 选择通过环境管理体 系认证 的原材料供应商;设 计时应尽量不使用或少使用不易获取或稀有的原 材料。考虑原材料 的再使用和再生利用。在 比较和选用材料时,设计者应遵循下面 的使用顺 序:直接可以回收使用的;回收过程中消耗的能源 最小的;不可回收的。1 3制造 阶段 考虑制造工艺对环境 的污染。一般把对 环境造成污染的程度分为:对环境基本无污染;对 环境有污染但在规定 的限值 内;对环境的污染超 过规定 限值。减少 制造过 程 中的资源 消耗。降低制造过程中对环境的污染。应研究因 降低环境污染而产生 的能源消耗,以及这些能耗 和改变设计 之间的平衡。应研究 因制造过程 管理成本过高或生产效率低所产生综合能源消耗 的影 响。1 4 包装、运输和配送阶段 考虑包装 的减量化。对个别性 产品的包 装,减小包装的重量;对批量产品的包装,避免单 独设计小批量产品的包装。考虑包装的可 回 收性。考虑包装材料 的安全性。应尽量 使用 可降解 的塑料包装 材料;应避免在包装设计上使 用油墨、染料、安定剂和重金属等会对人体健康和 环境有害物质;在包装外观上要设计 印有 回收信 息的标识,以及所含有害物质的处理说明。考 虑提高运输效率。包装的外形尺寸和运输工具容 积尺寸之间有一定 的协调关系,应采用模数化的 设计方法,选择与常用 的运输工具的模数一致。1 5 使用阶段 如果产 品在使用过程 中可能会对环境产 生明显的危害,设计者应在产 品说 明书上给出合 理使用产品的方 法。降低使用 过程 的资源消 耗。设计合理的预期使用寿命。1 6 生命末期(回收处理)阶段 减少产 品废弃 时对环境 的污染;考虑 材料 的回收;考虑产品的可拆卸性。2 刀形 隔离器 2 1 原材料获取阶段 减少选用热 固性 塑料,更多地使用热 塑性塑 料。优先选用不含有 卤族元素、溴系元 素阻燃剂 的塑 料,如 选 用 A 1(O H)、S b 0,、磷 酸 酯、Mg (O H)。不应选用石棉作为填充剂,宜采用玻璃 纤维或其他材料作为填充剂。应 限制使用镉红等 含有镉 的着色剂。弹性零部件宜采用非合金和低 合金钢。2 2 制造阶段 静插座(静触头)、动触刀(动触头)在电镀时 一般不宜采用氰化物、六价铬作 为镀锌钝化的材 料。弹性零部件在表面处理时宜选用不含有害物 质的环氧树脂漆和聚氨酯漆。3 断路器 3 1 在原材料获取阶段(1)塑料的选用原则:与电弧不直接接触或 虽与 电弧直 接接 触,但 电弧 能量 不大 的零部 件(如非模块化结 构塑料外壳式 断路 器、微型 断路 器的外壳,模块化结构 塑料外壳式断路器 中除触 头灭弧模块的壳体以外 的其他塑料零件)优先选 用热塑性塑料。与电弧直接接触 的零部件(如万 能式断路器外壳及灭弧室、非模块化结构塑料外 壳式断路器底座及灭弧室、触头支架,模块化结构 塑料外壳式断路器 中触头灭弧模块 的壳体等)选 用热固性塑料。选择阻燃 剂时,优先选用不含 卤 族元素、溴系元素阻燃剂 的塑料。尼龙 可选用磷 系元素、氮系元素。选择填充剂时,不应选用石棉 作为填充剂,宜采用玻璃纤维或其他材料作为填 充剂。选择着色剂时,应 限制使用镉红等含有镉 的着色剂。一6 3 低压 电器(2 0 0 9 N o 2 1)通用低压电器篇 标准研究与分析 (2)触头材料的选择:推荐 A C B的触头材料 为 A g W、A g Z n O;MC C B 的触 头材 料 为 A g S n O 2、A g N i 3 0、A g WC、A g W、A g C;MC B的触头 材料 为 Ag C、Cu。(3)印制板选择:宜选用符合环保要求的印 制电路板材,优先选用无铅焊料。(4)弹性零部件选择:宜采用非合金和低合 金钢,在表面处理 时宜选用环氧树脂漆和聚氨酯 漆。(5)黑色金属 的钝化:避免使用六价铬作为 镀锌钝化的材料。3 2制造阶段 垫片、螺丝、弹簧在 电镀时应避免氰化 物、六 价铬作为电镀钝化的材料。弹性零部件在表面处 理时宜选用环氧树脂漆和聚氨酯漆。标贴应选用 不含 C d材料制作。3 3 包装、运输阶段 木材的处理应不含溴元素,宜选用可 回收利 用或降解的材料作为外包装材料及填充物,如可 选用纸质材料的环保纸箱。3 4 使 用 阶段 具有电子线路的断路器应尽量降低电磁骚扰 程度,应满足 G B 1 4 0 4 8 2附录 B或附录 F或 G B 1 8 4 9 9。3 5 生命末期(回收处理)阶段 注意在结构设计时考虑铜材料制造的零件易 于拆卸,以降低回收成本,容易回收利用。同时还 要注意考虑木制包装的回收利用。4 接 触器 4 1 原材料获取阶段(1)塑料的选用原则:与电弧不直接接触的 零部件(如接触器 的底座、线圈骨架、接线端子防 护罩等)优先选用热塑性塑料。与电弧直接接触 的零部件(如 接触 器灭 弧室、触 头支 架、隔 弧板 等)选 用热 固性 塑料。优先选 用不 含有 卤族 元 素、溴系元素阻燃剂的塑料。尼龙可选用磷系元 素、氮系元素。不应选用石棉作为填充剂,应采用、玻璃纤维或其他材料作为填充剂。应限制使用镉 红等含有镉的着色剂。(2)触头材料的选择:推荐 A g S n O (银 氧化 锡)、A g N i(银镍)(多用于小容量接触器)。6 4 (3)印制板选择:宜选用符合环保要求的电 路板,优先选用无铅焊料。(4)弹性零部件选择:弹性零部件宜采用非 合金和低合金钢,在表面处理时宜选用不含有害 物质的环氧树脂漆和聚氨酯漆。(5)黑色金属 的钝化:避免使用六价铬作为 镀锌钝化的材料。4 2制造阶段 铁芯的防锈、防腐蚀处理过程 中会产生有毒 气体溢出,应尽可能采用不需要防锈、防腐蚀处理 的材料。线圈的绝缘处理过程中会 产生有毒气体 溢出,应尽可能采用不需要绝缘处理 的漆包线材 料。线圈的焊接应优先选用无铅焊料。4 3 包装、运输阶段 大电流等级接触器 的外包装有 可能使用木 材,木材的处理应不含溴元素,宜选用可回收利用 或可降解的材料作 为外包装材料及填充物,如可 选用纸质材料、泡沫塑料。4 4 使用阶段 应提高磁系统的加工质量来降低接触器在使 用时产生的噪声,对于不频繁操作的中大容量交 流接触器应采用交 流吸合直流保持 的系统控制 这样既能减少噪声污染又能减少能源消耗。具有 电子线路的接触器应尽量降低 电磁骚扰程 度,满 足 G B 1 4 0 4 8 4中 9 4 3条的要求。同时还要考 虑谐波污染,应满足 G B 1 4 0 4 8 1中电磁兼容部分 的要求。4 5 生命末期(回收处理)阶段 结构设计时应考虑铜材料制造 的零件、热塑 性塑料等易于拆卸,以降低 回收成本并易 回收再 利用。同时还应考虑作为包装用的木材及泡沫塑 料的回收再利用。5 熔 断器 该标准主要针对熔断器产品,熔断器包括专 职人员使用 的熔 断器(刀形触头断路器、螺栓连 接熔断器、圆筒形帽熔断器),非熟练人员使用的 熔断器(螺旋式熔断器、圆管式熔断器),半导体 设备保护用熔断器等。熔断器特定的要求如下:(1)原材料获取阶段 熔断器熔体材料一般选用纯铜、铜镀银、纯银 等,应减少使用铅锡、锡镉等材料。标准研究与分析 低压电器(2 0 o 9 2 1)通用低压 电器 篇(2)制造阶段 熔断器瓷管制造过程 中,以及有填料式熔断 器在石英砂灌砂振动过程 中会产生粉尘,因此应 考虑必要的措施 防止或降低污染水平。(3)生命末期(回收处理)阶段 产品中的纯铜、纯银材料可以回收再利用,设 计时应给出标识和回收再利用 的方法。6 按钮信号灯 6 1 原材料获取阶段(1)塑料的选用原则。应优先选用热塑性塑 料;优先选用不含有卤族元素、溴系元素阻燃剂 的 塑料;不应选用石棉,宜采用玻璃纤维或其他材料 作为填充剂;应限制使用镉红等含有镉 的着色剂。(2)触头材料 的选择。推荐的按钮触头材料 有 A g S n O (银氧化锡)、A g N i(银镍)。(3)弹性零部件选择。弹性零部件宜采用非 合金和低合金钢,在表面处理时宜选用环氧树脂 漆和聚氨酯漆。(4)按钮信号灯接线端子材料多为铜或黑色 金属,表面电镀(镀锌、镀锡或镀银)应考虑对环 境的影响。6 2 制造阶段 金属零件在电镀 时要尽量避免使用氰化物、六价铬作为镀锌钝化的材料。6 3 生命末期(回收处理)阶段 在设计时更多地要考虑铜和热塑性塑料与其 他材料 的分离,以便这些材料 以较低 的成本 回收 再利用。7 接线端子 该标准主要针对接线端子产品,其特定 的要 求如下:7 1 原材料获取阶段(1)接线端子的塑料零部件材料,选用热塑 性塑料;优先选用不含有 卤族元素、溴系元素阻燃 剂的塑料;不应选用石棉作为填充剂,宜采用玻璃 纤维或其他材料作为填充剂;应 限制使用镉红等 含有镉的着色剂。(2)接线柱材料多为铜或黑色金 属,表面电 镀(镀锌、镀锡或镀银)。7 2制造阶段 接线柱在电镀时避 免使用氰化物、六价铬作 为镀锌钝化的材料。7 3生命末期(回收处理)阶段 考虑铜、热塑性塑料 的回收再利用。8 结 语 本文在研究 国际和国外先进的导则、标准、规 范的基础上,针对低压电器产品,介绍了低压电器 环境意识设计导则 系列 国家标准,发展并延伸了 国际环境意识设计标准的理念。从全球的环保局势来看,欧盟的 E U P指令提 出了将产 品污染 的“末 端治 理”改为“预防性措 施”的理念,也 就是从产 品设计源 头解决 大多数 的污染问题。由此可见,环境意识 设计将成为企 业生存 的必要条件,而且很可能成 为考量产 品是 否符合市场要求的根本依据。【参 考 文 献】1 G B T 2 1 2 7 3-2 0 0 7环境意识设计将环境因素 引入电工产品的设计和开发 S 2 0 0 7 2 G B T 2 0 8 7 7-2 0 0 7电工产品标准中引入环境 因素 的导则 S 2 0 0 7 3 I E C 6 2 4 3 0:2 0 0 7电气电子产品与系统 的环境意识 设计 S 2 0 0 7 4 季慧玉,刘金琰环境意识设计与绿色电器 J 低 压电器,2 0 0 7(1 1):4 2 _ 4 4 收 稿 日期:2 0 0 5 1 1-2 1 (上接第3 6页)制系统 的改造和新技术 的应用,基于 Mo d b u s协 议的两系统之间的这种通信方法有着非常广泛的 应用前景,完全能满足电厂实时控制的需要。【参 考 文 献】1 Mo d i c o n I n c Mo d i c o n Mo d b u s p r o t o c o l r e f c e n c e g u i d e z 1 9 9 6 2 上海新华控制工程有限公司 X D P S 4 0 0工程师手 册 z 2 0 0 5 3 E m e r s o n O v a t i o n l i n k c o n t r o ll e r(L C)1 1 s e t s gui d e U 3 1 0 2 1 z 收 稿 日期:2 0 0 9-0 9 1 0 65
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