hioki 3156 泄漏电流测试仪用户指南
hioki 3156 泄漏电流测试仪用户指南
第 1 章: 安全标准
通用的医疗电气设备应该始终确保操作人员和患者的安全。因此有必要进行安全测试,并通过各种标准和法律指定测试条件。测试方法根据设备的种类而有所不同。
电击
当您接触电气设备时,有可能会有受冲击的感觉。这就是电击,它是由电流通过您的身体流向地而产生的。这种电流就被称为泄漏电流。根据电流流过的路径和环境,即使流过人体的电流十分微小,还是可能会造成死亡。因此泄漏电流测试非常重要。在商用电源频率下,约100mA的电流对人类来说就是致命的。
电击电流的感觉程度随泄漏电流频率的攀升而强烈。当医疗设备在高频下使用时,电击可能在人体无知觉的情况下发生。因此,医疗电子设备的安全测试要求泄漏电流小于10mA。简单低价的检测仪器只能测试到数千赫兹,因此测试结果与真实危险情况相比,经常会不正确或不准确。
泄漏电流的类型
接地泄漏电流 (一般电气设备、医疗设备):通过等级I设备的保护接地线流向大地的电流。
外壳泄漏电流 (一般电气设备、医疗设备):因接触未接地外壳部分而流经人体的电流。
患者泄漏电流 I (医疗设备):应用部分连接到人体时,沿“应用部分 =>人体 =>大地” 路径流过的电流。
患者泄漏电流 II (医疗设备):设备在单故障模式下,沿 “应用部分 =>人体 =>大地” 路径流过的电流。
患者泄漏电流 III (医疗设备):沿 “应用部分 =>人体 =>F型应用部分” 路径流过的电流。
患者辅助电流 (医疗设备):一般的设备操作中,允许从应用部分流过人体的电流。此电流不会有意造成任何生理影响。
单故障状态模式
什么是单故障状态?
定义:某一减少仪器危害风险的保护功能损坏,或某一外部异常存在的状态。
↔↔ 与之相反的是"正常状态"。
以下为泄漏电流测试中的3种单故障状态:
1. 没有连接保护接地线(不适用于接地泄漏电流测试)
2. 供电电源的一根线断开(供电电源的中线)
3. 外部设备故障(患者泄漏电流 I、患者泄漏电流II会发生)虽然故障模式中没有定义,但还是要求切换供电电源极性测量以及记录较高的泄漏电流值。
3156 泄漏电流测试仪的内部电路
3156 内置以上所有模拟电路。
需要进行改变极性和开/关电源此类危险操作时,3156能够自动引导该过程,使测量工作简单有效。
[引用自 IEC 60601-1 (1988-12) + am1 (1991-11) + am2 (1995-03)]
术语解释
等级I设备:此类设备不仅仅依靠基本绝缘来保护不受电击,还包括另外的安全预防措施:为设备提供保护接地线的连接,以防止基本绝缘不良时,可能接触到的金属部分带电。
等级I设备:此类设备不仅仅依靠基本绝缘来保护不受电击,还包括另外的安全预防措施:不规定保护接地并不依赖安装状况的双重绝缘或强化绝缘。
带电:此部分同大地或同一设备的其它部分连接时,流过电流可能超过允许泄漏电流的状态。
可能接触的金属部分:不使用工具也能接触到的设备的金属部分。
基本绝缘:应用在带电部分的绝缘,提供基本电击防护。
双重绝缘:基础绝缘和辅助绝缘构成的绝缘。
强化绝缘:单绝缘系统应用在带电部分的绝缘,可根据IEC60601-1参数条件,提供与双重绝缘同等的电击防护。
辅助绝缘:在基础绝缘之上增加的独立绝缘,用来防止基础绝缘不良时的电击。
保护接地线:连接在保护接地端口和外部保护接地系统的导线。
保护接地端口:以安全为目的,连接到等级I设备导电部分的端口。
第 2 章: 泄漏电流测试和3156 的内部电路
接地泄漏电流
通过设备保护接地线流向大地的电流。
为测量接地泄漏电流,模拟不存在保护接地线断开条件。等级II设备由于没有保护接地线,所以不需要此项测试。
接地泄漏电流测试的测量电路:当3156设置中选择等级II设备时,该测试无法进行。将被测设备与3156出口连接,即可进行测量。
不使用测试导线。(T1、T2和T3端口没有任何连接。):在3156内部,这些端口是开路状态,所以可以将测试探头与它们连接。
如医疗设备等被测设备有标准规定时,应用在被测设备入口的电压应相当于额定电压的110%。或者,使用绝缘变压器或其它类似设备,将其次级端与地连接。
绝缘变压器的连接方法
当测量绝缘变压器时,变压器的次级端应接地。参考11页"Q1:连接到自动变压器"。
外壳泄漏电流
接触设备未接地外壳部分而流过人体的电流。
由于此项测试模拟人体触摸外壳的状态,所以通过被测设备外壳附加的金属片(模拟手掌),来测量流向大地的电流。
外壳泄漏电流的测量电路(外壳和大地之间)
外壳泄漏电流的测量电路(外壳和大地之间,网络B:连接故障设备)
外壳泄漏电流的测量电路(外壳之间)
外壳泄漏电流的测量电路(外壳和大地之间,网络B:连接故障设备)
测量外壳泄漏电流(外壳和导线之间,除网络B外)
未连接保护接地的外壳和电源线之间的泄漏电流测量
应用: 不适用医疗设备。
测量通过连接电源的活线端(L)和中性端(N)来进行。
根据IEC60990标准(网络C)测试时,由于标准没有标明"未连接保护接地"的细节,所以还应该进行金属外壳接地测量。在此情况下,测量由接地短路造成的电源线和大地之间的泄漏电流。也就是在测量接地金属外壳时,电源线连接在3156 LINE IN端口,并使接地线OPEN。
第 3 章: 疑问解答:
Q1: 我认为购买绝缘变压器很昂贵,我想用自动变压器来取代。请问这种方法有什么问题?
A1: 由于自动变压器在其中性端(N)连接到大地时,会发生接地短路,因此不适用。如果不将自动变压器的中型端(N)接地,则可以进行测量,但由于在测量中会增加其误差,所以不推荐使用。而且,某些连线错误可能会使操作者错误假定N端就是N端口,这样会十分危险。总之,我们不推荐使用自动变压器。
Q2: 可以测量1500VA以上的设备吗?
A2: 符合以下条件就可以测量:
- 被测设备的线电压最高264V
- 被测设备的消耗电流最大15A
最大限制为1500VA,是防止用户误认为如在100V下测量,电流可至40A。而且,HIOKI提供的电源线额定为7A。也就是使用此线,最大为240V(264V)和7A。请注意,在使用200V线时,电流如超过7A,则接线和VA检查功能可能会产生ERROR。
Q3: 等级II设备没有接地线。我能用2P插座给【LINE IN】供电吗?
A3: 不可以,这样不安全。等级II设备需要测量流向接地线的电流。使用3P电源线给3156供电,并在给【LINE IN】供电时,用接地端将它连接到电源。
Q4: 为何使用绝缘变压器?
A4: 商用电源的中性线(N)由于配线阻抗和同一网络泄漏电流的影响,具有几伏的电位。在这种状态下测得的泄漏电流是不正确的。因此需要将N端接地,以减少误差。这样,如果N端接地,漏电断路器就会通过接地短路工作。为避免这种情况发生,需要使用绝缘变压器。
Q5: 为什么切换供电电源极性,泄漏电流值也改变?
A5: 切换极性可用来确认被测设备的以下绝缘能力:
L (带电) 端 ↔ 接地
N (中性) 端 ↔ 接地
每台设备根据其电源设计和成分的不同,具有不同的特性。这种差异在绝缘能力中与泄漏电流有关,因此在极性切换时,泄漏电流值会有所不同。
Q6: 为什么接地线断开时,泄漏电流值会变大?
A6: 通常状态下,流过被测设备N端的电流应为0。另一方面,泄漏电流在接地线断开状态状态(单故障模式)下,将变为L和N端的电位和。因此当接地线断开时,泄漏电流值会变大。
Q7: 3156测量值与其它制造商生产的仪器测量结果不同。哪个正确?
A7: 当测量有变频马达设备的泄漏电流时,会产生这种现象。有些泄漏电流测试仪没有足够的频率特性,所以它们不能测量高频部分成分。另一方面,3156结合了DC~1MHz的足够频带宽。而且,使用平均整流值法测量仪器的泄漏电流,其值要比正弦波波形泄漏电流值低。
Q8: 该如何测量3相供电电源的设备?
A8: 有三种方法:
使用网络B标准时3156的模拟电路不适用于3相电源设备。要构造以下模拟电路进行补偿。
将条件设置为R、S或T的任一断线状态(单故障状态),进行测量。将被测设备的保护接地端口与3156的G端连接。然后将3156的被测设备条件设置为"正常状态",读出数值。用同种方法可以测量外壳泄漏电流和患者泄漏电流。
使用网络A或D标准时三相三线情况下,在外壳和R、S和T任一线间进行测量。使用3156的【外壳-外壳泄漏电流】。如被测设备有接地线,请务必断开后测量。