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1　前言　

 

    在醫用電氣設備安全通用要求GB9706.1的測試工作當中，需要測試人員充分理解GB9706.1對醫用電氣設備電源的要求和試驗方法，善于分析問題，發現規律，從中查找出切實可行的操作方法，從而快速有效的進行準確的分析和判斷。我們在實際操作中，根據對醫用電氣設備電源的研究和試驗，總結出一些測試的操作經驗，供大家一起來思考和探討。

 

2　與供電網的分斷

　 醫用電氣設備應有一個能使所有各極同時與供電網在電氣上分斷的裝置。例如，開關、閘刀、插頭，這一分斷裝置不能只切一條線，而是切斷所有帶電的供電線。一個允許的例外是接至三相電網的永久性安裝醫用電氣設備可以配有不切斷中性導線的分斷裝置，但前提是由于局部安裝條件可以使正常狀態下中性線上的電壓不超過特低電壓（交流25V）。分斷裝置應是或者裝在醫用電氣設備上，或者裝在醫用電氣設備外，后者應在說明書中說明。

 

     電源開關不得裝在電源軟電線或任何其他外部軟線上。非永久性安裝醫用電氣設備中用來與供電網分斷的合適的插頭裝置，認為是符合要求的。醫用電氣設備連接裝置和帶網電源插頭的軟電線，都是合適的插頭裝置。熔斷器和半導體器件不得當作分斷裝置用。

 

3　網電源連接器和電源輸入插口

 

    為了減少其它會引起過量漏電流的設備接入的可能性，非永久性安裝醫用電氣設備上用來向另外設備或本設備的分離部分提供電源的輔助網電源輸出插座，應是網電源插頭插不進的型式。該要求不適用于急救車，在急救車上這種插座數的限值是4個。

 

4　電源軟電線

 

　　醫用電氣設備與特定供電網之間不得有一個以上的連接。如果有換接至不同供電系統例如外部電池的裝置，當一個以上的連接同時接通時，不得發生安全方面的危險。網電源插頭不得配備一根以上的電源軟電線。不打算與固定布線系統作永久性連接的醫用電氣設備，應配有電源軟電線，或者配有一只設備電源輸入插口。絞線用任何夾緊件固定時不得焊錫。

 

　　電源軟電線導線的名義截面積，不得小于表1中的規定。

 

表1  電源軟電線的名義截面積

 

5　電源軟電線的連接

 

　　配有電源軟電線的醫用電氣設備和網電源連接器，都應有固定電線用的零件，以防導線在醫用電氣設備與網電源連接器的接線處受到拉力和扭力的的影響，并防止導線的絕緣磨損。

 

     將電線打結，或用線把電線末端系住等免除應力的方法均不得使用。供軟電線固定用的零件應用絕緣材料制成；用金屬材料制成，與未保護接地的可觸及導體部件之間輔助絕緣來絕緣；金屬材料制成并有絕緣襯墊，用于一旦電源軟電線的絕緣失效時會使未保護接地的可觸及導體部件帶電的情況。

　　電源軟電線固定用的零件應設計成不是用螺釘直接壓在軟電線的絕緣上來固定軟電線。在更換電源軟電線時如有要擰動的螺釘，則該螺釘除作固定用零件外，不得用來固定其他任何元器件。電源軟電線中的導線應安排得當軟電線固定用零件失效時，只要相線與其接線端子還接觸時，保護接地導線不應受應力作用。

 

　　非移動醫用電氣設備除外的其他醫用電氣設備的電源軟電線，在醫用電氣設備進線口處應用絕緣材料制成的防護套加以保護，以防過分彎曲。此外，醫用電氣設備出線口的形狀，應使所用的電源軟電線即使沒有護套也能通過柔軟性試驗。

 

　　醫用電氣設備內部設計用來固定布線的或供可重新接線的電源軟電線用的空間，應足以允許導線方便地引入和接線，若有蓋子，在蓋上蓋子時應不會發生損壞導線或其絕緣的危險。

 

6  網電源接線端子裝置和網電源部分的布線

 

  　打算與固定布線永久性連接的醫用電氣設備，以及打算用可重新接線的不可拆卸的電源軟電線連接的醫用電氣設備，應具有網電源接線端子裝置，其連接應用螺釘、螺母、焊接、夾子、導線卷曲或其他等效的方法。固定外部導線用的螺釘、螺母，不得兼用來固定其他任何元器件，如果內部導線安排得在連接電源線時不會被移動，則也可兼用來固定內部導線。

 

　　有可重新接線的軟電線且備有接線端子同外部軟線或電源軟電線相連接的醫用電氣設備，其接線端子和保護接地端子應排列得盡量靠近，以保證接線方便。即便網電源接線端子裝置的帶電部件是觸及不到的，該端子裝置在不用工具時也應觸及不到。

 

對于用夾緊方法連接可重新接線的軟電線的醫用電氣設備，軟電線的接線端子不得要求對軟電線進行專門的準備就可進行正確接線；接線端子應設計合理并且位置適當，使在擰緊固定螺釘或螺母時，導線不會損傷，也不會脫出。

 

7　網電源熔斷器和過流釋放器

 

　　對電擊的防護不僅依靠基本絕緣，而且還提供了與固定布線的保護接地導線設施連接的附加安全保護措施，使可觸及的金屬部件即使在基本絕緣失效時也不會帶電的醫用電氣設備，每根導線都應配有熔斷器或過電流釋放器；對電擊的防護不僅依靠基本絕緣，而且還有如雙重絕緣或加強絕緣那樣的附加安全保護措施，但沒有保護接地措施，也不依賴于安裝條件的醫用電氣設備，至少有一根導線要配有熔斷器或過電流釋放器。

 

　　網電源熔斷器和過電流釋放器的電流額定值，應使它們能可靠地流過正常工作電流，并不得大于載有電網供電電流的電源電路中任何元、器件的電流額定值。保護接地導線不得裝熔斷器。永久性安裝醫用電氣設備的中性導線不得裝熔斷器。

 

8　電源變壓器的初級、次級絕緣

 

　　當醫用電氣設備存在有未保護接地的應用部分，且應用部分存在電氣連接，往往要求電源變壓器設計成電介質強度很高的變壓器，即變壓器初級繞組、次級繞組電介質強度的耐壓設計在4000V以上，結構設計可采用初級繞組、次級繞組分別繞制在環形鐵芯兩側的繞線管筒或線圈架上，或采用初級繞組、次級繞組繞在同一個線管筒或線圈架上，線圈之間用無空隙的能承受加強絕緣電介質強度試驗的絕緣層隔開。

 

     這樣初級繞組與對未保護接地應用部分或未保護接地的可觸及金屬部分有導電連接的次級繞組之間的電介質強度就可以達到醫用電氣設備的安全要求。其實作為多級隔離的醫用電氣設備, 更多地、較方便的也是做成高電介質強度的電源變壓器, 使次級以后的隔離在體積上、絕緣程度上的設計就可以輕松一些了。

 

9　電源變壓器的短路

 

　　當電源變壓器的初級繞組和次級繞組均用熔斷器作為保護裝置時，在電源變壓器短路動作試驗的實際操作中，按照GB9706.1標準要求，次級繞組的所有保護裝置應動作，這也就是說只做每一次級繞組熔斷器的短路動作試驗，并沒有要求初級繞組熔斷器的短路動做試驗，這是因為初級繞組的輸入功率遠大于每一次級繞組的輸出功率，即初級繞組熔斷器動作的帶載功率遠大于每一次級繞組熔斷器動作的帶載功率，因此在初級繞組熔斷器動作之前，次級繞組的熔斷器就已經動作了。

 

　　初級繞組熔斷器動作的試驗要求是在電源變壓器繞組絕緣材料規定的過載和短路狀態下的最高溫度按GB9706.1的規定值（見表2）被超出之前，保護裝置應動作，即若電源變壓器僅有初級繞組熔斷器時，則該初級繞組熔斷器應動作。另外在熱穩態下，初級繞組熔斷器未動作時，電源變壓器繞組絕緣材料耐熱性等級相對應的熱穩態最高溫度不得超過。

 

表2

 

10　電源變壓器的過載

 

　　當電源變壓器的初級繞組和次級繞組均有熔斷器作為保護裝置進行過載試驗時，實際操作中也只做輪流對每一繞組或抽頭段進行試驗，其他繞組或抽頭段按醫用電氣設備的正常使用加載的次級繞組過載試驗，一般不做初級繞組的過載試驗，這也是因為初級繞組的輸入功率遠大于每一次級繞組的輸出功率，若做初級繞組的過載試驗，則初級繞組達到規定的過載電流而需要次級接入負載產生的電流遠大于該次級接入負載達到規定的過載電流，這樣次級繞組接有熔斷器的過載試驗就失去了意義，僅僅相當于次級繞組沒有熔斷器的電源變壓器過載試驗。

 

 

11　開關電源的過載

 

　　開關電源過載試驗時，用符合GB9364和GB9815的熔斷器作保護裝置分別加載30min和1h，流過熔斷器的試驗電流按GB9706.1的規定（見表3）進行；或用不同于GB9364和GB9815作保護裝置加載30min，流過熔斷器的試驗電流，盡可能采用制造商提供的特性中最大值，但不能造成熔斷器動作，熔斷器以可忽略阻抗的連線代替。

 

　　若開關電源熔斷器額定電流標示值過大或開關電源無限制繞組溫度的保護裝置，通過改變負載使試驗電流加大到一定值時，就會導致開關電源停振不工作，則應將流過開關電源變壓器輸出抽頭段或繞組的電流加載到開關電源不致于停振的最大值，并對開關電源起振狀態受工作溫度變化引起負載變化的影響而進行反復調整，直至達到熱穩態。

 

表3

　　

 

試驗時，開關電源的溫度不得超過GB9706.1的規定值（見表2）。

 

12　電源變壓器的繞組溫升

 

　　在對電源變壓器的過載試驗進行繞組的溫升測試時，按照GB9706.1標準要求是供電電壓保持在90％或110％的額定供電電壓，或保持在110％額定供電電壓范圍的最高值，取最不利的電壓值進行試驗。實際操作中的通過大量試驗得出的結論是：在變壓器上流過規定同樣的過載電流，變壓器電壓越高，則變壓器消耗的功率越大，產生的熱效應越大，即繞組溫升越高。因此，實際操作中若急需電源變壓器繞組溫升的試驗數據，可以優先考慮做110％額定供電電壓的電源變壓器過載的繞組溫升試驗。

 

　　在做電源變壓器接入滑動電阻器負載過載試驗時，若測試次級繞組的溫升，為了避免次級繞組接入滑動電阻器負載對次級繞組阻值的影響，應在次級繞組和電阻器負載之間串聯電容器，且電容器應能承受通過足夠大的電流，這就要求接入的電容容值應該很大，一般應不小于10000µF。

　　電源變壓器繞組溫升的測量方法常采用電阻法，電阻法測量繞組溫升是利用被測繞組直流電阻在受熱后增大的關系來確定繞組溫升，繞組溫升按式（1）計算：

              （1）

　　式中： —繞組溫升，℃；

　　 —試驗開始時繞組的電阻值，Ω；

　　 —試驗結束時繞組的電阻值，Ω；

　　 —試驗開始時室溫，℃；

　　 —試驗結束時室溫，℃；

　　 —常數。

　　當選擇 時應注意，對銅繞組應取234.5，鋁繞組應取228.1。

 

　　舉例說明：電源變壓器采用銅線繞組，初級電壓額定電壓為220V，次級輸出18V并配備了3A的熔斷器，熔斷器符合GB9364的要求，測算出該電源變壓器的過載溫升試驗結果。

　

    　試驗時電源變壓器采用110％的額定供電電壓，即242V電壓供電，接入負載控制輸出電流為2.1×3A=6.3A,試驗開始時繞組的電阻值（冷態）監測值為16.61Ω，試驗結束時繞組的電阻值（冷態）監測值為19.38Ω，試驗開始時室溫監測值為23.4℃，試驗結束時室溫監測值為24.4℃，試驗持續了30min，則過載溫升為：

 

 

　　　＝42.2℃

　　

 

    從繞組溫升的計算公式可以看出，電源變壓器繞組電阻值的變化率可以反映出電源變壓器繞組溫升的變化，實際上，電源變壓器繞組金屬線圈的線徑越粗，電源變壓器的內部直流電阻越小，電源變壓器帶載產生的熱量越少，從而電源變壓器繞組電阻值隨溫度變化的變化率越小，這樣計算出的電源變壓器溫升就越低。

 

　　在對電源變壓器的過載試驗前，需注意電源變壓器應被運行于：初級通電后，次級接入額定負載，直至達到熱平衡狀態，即：a）一直工作到按上述式（1）所測得的每小時溫度增長不大于2℃時為止；b）連續工作達2.5h，取二者中時間較短者。

 

13　電源變壓器的匝間、層間絕緣

 

　　按照GB9706.1標準要求，電源變壓器的匝間、層間絕緣的電介質強度，應在潮濕預處理后，通過下列試驗：沒有任一繞組的額定電壓超過500V的變壓器，用其繞組額定電壓的五倍或其繞組額定電壓范圍上限值的五倍、而頻率不低于額定頻率5倍的電壓加在繞組的二端。有繞組的額定電壓超過500V的變壓器，用其繞組額定電壓的兩倍或其繞組額定電壓范圍上限值的兩倍、而頻率不低于額定頻率兩倍的電壓加在繞組的二端。

 

　　若電源變壓器在額定電壓值的（1±10％）倍范圍工作，實際操作應選擇額定電壓值的（1＋10％）倍進行電源變壓器的匝間、層間絕緣的電介質強度試驗，因為，選擇的額定電壓值越高，則進行電源變壓器匝間、層間絕緣試驗的耐壓值越高，這樣測試出的電源變壓器匝間、層間絕緣的電介質強度越高。

 

14　結論

 

　　在醫用電氣設備中醫用電氣設備電源的實際測試工作中，需要測試人員多分析、多總結，以安全的角度、最不利的試驗原則和試驗的彼此相關性方面去思考GB9706.1標準關于醫用電氣設備電源的每項要求，這樣就會有一個較為明確的思路進行相應要求的測試。