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医用电源变压器检测方法的研究

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《中国医疗器械信息》2008年第14卷第11期 Vol.14 No.11

收稿日期:2008-04-25

作者简介:张志清,工程师

前言 

在医用电气设备安全通用要求GB9706.1的检测工作当中,需要检测人员充分理解GB9706.1对医用电源变压器的要求和试验方法,要善于发现问题时,找出规律,从中总结出切实可行的操作方法,从而快速有效的进行准确的分析和判断。我们在实际操作中,根据对医用电源变压器的研究和试验,总结出一些检测的操作经验,供大家一起来思考和探讨。

1 电源变压器的初级、次级绝缘当医用电气设备存在有未保护接地的应用部分,且应用部分存在电气连接,往往要求电源变压器设计成电介质强度很高的变压器,即变压器初级绕组、次级绕组电介质强度的耐压设计在4000V 以上,结构设计可采用初级绕组、次级绕组分别绕制在环形铁芯两侧的绕线管筒或线圈架上,或采用初级绕组、次级绕组绕在同一个线管筒或线圈架上,线圈之间用无空隙的能承受加强绝缘电介质强度试验的绝缘层隔开,这样初级绕组与对未保护接地应用部分或未保护接地的可触及金属部分有导电连接的次级绕组之间的电介质强度就可以达到医用电气设备的安全要求。

2 电源变压器的短路

当电源变压器的初级绕组和次级绕组均用熔断器

作为保护装置时,在电源变压器短路动作试验的实际操作中,按照GB9706.1标准要求,次级绕组的所有保护装置必须动作,这也就是说只做每一次级绕组熔断器的短路动作试验,并没有要求初级绕组熔断器的短路动作试验,这是因为初级绕组的输入功率远大于每一次级绕组的输出功率,即初级绕组熔断器动作的带载功率远大于每一次级绕组熔断器动作的带载功率,因此在初级绕组熔断器动作之前,次级绕组的熔断器就已经动作了。

初级绕组熔断器动作的试验要求是在电源变压器绕组绝缘材料规定的过载和短路状态下的最高温度按GB9706.1的规定值(见表1)被超出之前,保护装置必须动作,即若电源变压器仅有初级绕组熔断器时,则该初级绕组熔断器必须动作。另外在热稳态下,初级绕组熔断器未动作时,电源变压器绕组绝缘材料耐热

性等级相对应的热稳态最高温度不得超过。

3 电源变压器的过载

当电源变压器的初级绕组和次级绕组均有熔断器

作为保护装置进行过载试验时,实际操作中也只做轮流对每一绕组或抽头段进行试验,其他绕组或抽头段

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标准检测

Standard and T esting

做初级绕组的过载试验,这也是因为初级绕组的输入功率远大于每一次级绕组的输出功率,若做初级绕组的过载试验,则初级绕组达到规定的过载电流而需要次级接入负载产生的电流远大于该次级接入负载达到规定的过载电流,这样次级绕组接有熔断器的过载试验就失去了意义,仅仅相当于次级绕组没有熔断器的电源变压器过载试验。

4 开关电源的过载

开关电源过载试验时,用符合GB9364和GB9815的熔断器作保护装置分别加载30min 和1h ,流过熔断器的试验电流按GB9706.1的规定(见表2)进行;或用不同于GB9364和GB9815作保护装置加载30min ,流过熔断器的试验电流,尽可能采用制造商提供的特性中最大值,但不能造成熔断器动作,熔断器以可忽略阻抗的连线代替。

若开关电源熔断器额定电流标示值过大或开关电源无限制绕组温度的保护装置,通过改变负载使试验电流加大到一定值时,就会导致开关电源停振不工作,则应将流过开关电源变压器输出抽头段或绕组的电流加载到开关电源不致于停振的最大值,并对开关电源起振状态受工作温度变化引起负载变化的影响而进行

反复调整,直至达到热稳态。

试验时,开关电源的温度不得超过GB9706.1的规定值(见表1)。

5 电源变压器的绕组温升

在对电源变压器的过载试验进行绕组的温升测试时,按照GB9706.1标准要求是供电电压保持在90%或110%的额定供电电压,或保持在110%额定供电电压范围的最高值,取最不利的电压值进行试验。实际

操作中的通过大量试验得出的结论是:在变压器上流过规定同样的过载电流,变压器电压越高,则变压器消耗的功率越大,产生的热效应越大,即绕组温升越高。因此,实际操作中若急需电源变压器绕组温升的试验数据,可以优先考虑做110%额定供电电压的电源变压器过载的绕组温升试验。

在做电源变压器接入滑动电阻器负载过载试验时,若测试次级绕组的温升,为了避免次级绕组接入滑动电阻器负载对次级绕组阻值的影响,应在次级绕组

和电阻器负载之间串联电容器,且电容器应能承受通过足够大的电流,这就要求接入的电容容值应该很大,一般应不小于10000μF 。

电源变压器绕组温升的测量方法常采用电阻法,电阻法测量绕组温升是利用被测绕组直流电阻在受热后增大的关系来确定绕组温升,绕组温升按式(1)计算:

?T= (Ka+T 0)(R 2–R 1)/R 1+(T 0–T 1) (1)

式中:?T —绕组温升,?C ;R 1—试验开始时绕组的电阻值,?;R 2—试验结束时绕组的电阻值,?;T 0—试验开始时室温,?C ;T 1—试验结束时室温,?C ;Ka —常数。

当选择Ka 时应注意,对铜绕组应取234.5,铝绕组应取228.1。

从绕组温升的计算公式可以看出,电源变压器绕组电阻值的变化率可以反映出电源变压器绕组温升的变化,实际上,电源变压器绕组金属线圈的线径越粗,电源变压器的内部直流电阻越小,电源变压器带载产生的热量越少,从而电源变压器绕组电阻值随温度变化的变化率越小,这样计算出的电源变压器温升就越低。

在对电源变压器的过载试验前,需注意电源变压

器应被运行于:初级通电后,次级接入额定负载,直至达到热平衡状态,即: (a)一直工作到按上述式(1)所测得的每小时温度增长不大于2?C 时为止;(b)连续工作达2.5h ,取二者中时间较短者。

(下转第51页)

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临床工程

Clinical Engineering

(上接第38页)

至少应包括维修机构的组织管理、领导者责任、维修人员责任细则、维修设施的管理、事故责任细则、人员培训与教育、维修经费保障等。

2 建立一支责任心强、技术过硬的维修队伍随着高科技在医疗设备中的应用,越来越多先进、复杂、科技含量高的医疗器械被引进医院。同时也给医院医疗设备维修工作提出了一个新的课题:面对大量先进、复杂的医疗设备,维修工作必须拥有高科技人才、高科技维修工具和高科技维修手段,才能在新的挑战中立于不败之地。应该注意到,医疗器械设备不仅仅是一种医疗服务手段,它还是医院文化的重要标志,它的好坏直接或间接影响着医院形象与声誉,也影响着医务人员情绪及行为。因此,医疗器械设备的维修不能理解为一般性的修修补补,维修人员需要有强烈的责任心、全

心全意为医疗工作服务的思想品德和高超的维修技能。另一方面,医疗器械设备具有现代高科技特征,维修过

程需要创新思维,维修人员需要有多层面的知识结构,才能适应不断发展的工作需要。

3 科学安排机构

(1)维修计划室:由设备科(处)主任直接领导,一名主管人员具体组织并负责实施。维修计划应由全体维

护等方面制订详尽规划。

(2)档案资料室:应详尽收集或记载医疗器械设备的结构、工作原理、使用与维修方法、履历等,并科学分类,

严格管理,确保维修有案可稽,使维修依据可靠,维修方法恰当,更换部件准确。(3)维修操作室:一般包括精密仪器维修室,电子设备维修室,常规设备维修室,其它专用设备维修室等。

4 制定具体目标

(1)按故障发生规律编制维修规划,并依据规划实施预防性维修、改进性维修、故障维修及日常维护等。 (2)采用现代维修新技术,使电子类及大型设备的自维修率在85%以上,如心脑电图机、B 超诊断仪、放射线设备等。

(3)实验室精密仪器的校准与维护,自维修率在95%以上,如分析天平、色谱分析仪、多参数生化分析仪等。

(4)常规医疗器械设备的维修,自维修率达到100%,如血压计、负压吸引设备、制冷设备、常规理疗设备、常规口腔设备等。

综上所述,以科学的管理理念管理医院的器械维修工作,为医院降低成本,保障医疗活动的顺利开展以及对医院的发展都会起到积极深远的作用。 ■

6 电源变压器的匝间、层间绝缘

按照GB9706.1标准要求,电源变压器的匝间、层间绝缘的电介质强度,必须在潮湿预处理后,通过下列试验:

没有任一绕组的额定电压超过500V 的变压器,用其绕组额定电压的5倍或其绕组额定电压范围上限值的5倍、而频率不低于额定频率5倍的电压加在绕组的二端。

有绕组的额定电压超过500V 的变压器,用其绕组

额定电压的2倍或其绕组额定电压范围上限值的2倍、而频率不低于额定频率2倍的电压加在绕组的二端。

若电源变压器在额定电压值的(1±10%)倍范围工

作,实际操作应选择额定电压值的(1+10%)倍进行电源变压器的匝间、层间绝缘的电介质强度试验,因为,选择的额定电压值越高,则进行电源变压器匝间、层间绝缘试验的耐压值越高,这样测试出的电源变压器匝间、层间绝缘的电介质强度越高。

7 结论

在医用电气设备中医用电源变压器的实际检测工作中,需要检验人员多分析、多总结,以安全的角度、最不利的试验原则和试验的彼此相关性方面去思考GB9706.1标准关于医用电源变压器的每项要求,这样就会有一个较为明确的思路进行相应要求的检验。 ■

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