電介質(zhì)強度試驗中漏電流的選擇

王麗明 繆佳 萬毅 江蘇省醫(yī)療器械檢驗所 (南京 210022)

電介質(zhì)強度試驗中漏電流的選擇

王麗明 繆佳 萬毅 江蘇省醫(yī)療器械檢驗所 (南京 210022)

本文基于絕緣擊穿的原理和電介質(zhì)強度試驗結(jié)果的判定，論述了醫(yī)用電氣設備電介質(zhì)強度試驗中脫扣電流的設置原則。

絕緣擊穿 電介質(zhì)強度試驗 脫扣電流

Abstract:This paper discusses the principles of the reasonable trip current selection in the dielectric voltage withstand test of medical electrical equipment based on the theory of insulation breakdown and the decision of the dielectric voltage withstand test.

Key words:insulation breakdown, dielectric voltage withstand test, trip current

0 前言

電介質(zhì)強度試驗(dielectric voltage withstand test)，也稱為耐壓試驗，高壓試驗，介電強度試驗等，是電氣產(chǎn)品安全的一個重要組成部分，通過對電氣設備施加一個高于其額定值的電壓并維持一定時間來判定設備的絕緣材料和空間距離是否符合要求。

漏電流(trip current)，也稱為跳脫電流，分斷電流，脫扣電流等，還有稱其為泄漏電流。其實這個電流和泄漏電流(leakage current)在本質(zhì)上是相同的，都是絕緣系統(tǒng)在電壓的作用下產(chǎn)生的極微小的電流，不同的是前者是在特定的外來高壓的情況下產(chǎn)生的，而后者則是在額定電壓情況下產(chǎn)生的。因此筆者為了便于區(qū)分，將這里的漏電流(trip current)稱作脫扣電流。

對于醫(yī)用電氣設備電介質(zhì)強度試驗所加電壓的大小、頻率、時間等，GB9706.1-2007《醫(yī)用電氣設備 第1部分：安全通用要求》中有著詳細的描述，但對于電介質(zhì)強度試驗中的脫扣電流的設置，標準中卻沒有明確的規(guī)定。為了便于進行醫(yī)用電氣設備電介質(zhì)強度試驗的統(tǒng)一判定，筆者在這里拋磚引玉，談一點自己的理解和認識，還望多加指正。

1 絕緣擊穿的發(fā)生

電介質(zhì)強度試驗是檢查絕緣結(jié)構和絕緣材料在一定的電場強度下是否發(fā)生絕緣擊穿，而在具體試驗的實施中，過流分斷裝置的動作便成為了我們判定的依據(jù)，這個動作電流即前面所述的脫扣電流(trip current)。

首先我們來了解下什么是擊穿：GB4943-2001(IEC 60950/UL60950)《信息技術設備的安全》中這樣描述，“當由于加上試驗電壓而引起電流以失控的方式迅速增大，即絕緣無限制電流時，則認為已發(fā)生擊穿”。當電場強度超過某一極限時，通過介質(zhì)的電流與施加于介質(zhì)的電壓關系就不再符合歐姆定律，而是呈非線性增加，這時我們認為發(fā)生了絕緣擊穿，絕緣材料被破壞而失去了絕緣性能，如圖1所示。

圖1 絕緣擊穿

2 脫扣電流的設置

可見，在進行電介質(zhì)強度試驗時，設置合理的過流分斷裝置的動作電流即脫扣電流便成為電介質(zhì)強度試驗的關鍵。如果脫扣電流設置得過小，很容易發(fā)生擊穿，從而輕率得判定電介質(zhì)強度試驗未通過；如果脫扣電流設置得過大，發(fā)生擊穿時所產(chǎn)生的功率集中于一點，帶來的溫升可能破壞周圍絕緣或其他元器件，造成器具甚至整個部件的損壞，不利于產(chǎn)品的修復。那么我們在進行電介質(zhì)強度試驗時，脫扣電流究竟應該設置為多少才合理呢。 GB14711-2006《中小型旋轉(zhuǎn)電機安全要求》、GB15579.1-2004《弧焊設備 第一部分：焊接電源》等標準將擊穿發(fā)生的脫扣電流明確定義為100mA，據(jù)此，我們在進行電介質(zhì)強度試驗時脫扣電流的設置最大可為100mA。也就是說，當進行電介質(zhì)強度試驗中發(fā)生擊穿時，不妨將脫扣電流增大為100mA進行驗證，這時的判定更為合理。

實際上，我們在進行電介質(zhì)強度試驗時，如果能監(jiān)測到脫扣電流的具體數(shù)值變化，將會對我們試驗結(jié)果的判定有著指導性的意義，本文所述的100mA設置值只是經(jīng)驗值，參考值。然而，市場上卻鮮有能直接監(jiān)控脫扣電流的電介質(zhì)強度試驗儀器，筆者在這里呼吁生產(chǎn)廠商能開發(fā)研制這樣的產(chǎn)品上市。

將脫扣電流設置為100mA是進行型式試驗(type test)的推薦值，那么出廠進行的例行試驗(routine test)呢？例行試驗與型式試驗不同，往往是在生產(chǎn)線上進行，其目的是為了剔除產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的殘次品而進行的快速檢驗，常常采用提高電壓而縮短持續(xù)時間的方法進行。如GB4793.1-2007《測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求 第1部分：通用要求》就明確規(guī)定了例行試驗的介電強度試驗持續(xù)時間為2s，而型式試驗為5s。前面我們已經(jīng)知道，如果脫扣電流過大，則不利于產(chǎn)品的修復，因此進行例行試驗總的原則是脫扣電流設置要比型式試驗的小。

IEC60335在其資料性附錄中提到其參考值可為5mA～30mA，IEC60598也在附錄中提到了5mA的參考值，可見，將例行試驗的脫扣電流設置為5mA是可取的對帶有正常狀態(tài)下存在高泄漏電流的設備可視情況增至30mA。然而這并不意味著6mA、7mA……均不可取實際選取的原則是最大限度保證既不錯判又不漏判。

3 結(jié)論

綜上所述，在進行醫(yī)用電氣設備電介質(zhì)強度試驗中，型式試驗的脫扣電流最高可至100mA，而例行試驗則以5mA～30mA為宜，具體設定值還可以結(jié)合醫(yī)用電氣設備的產(chǎn)品特征進行調(diào)整。

Selection of the Trip Current in the Dielectric Voltage Withstand Test

WANG Li-ming MIAO Jia WAN Yi Jiangsu Province Medical Instrument Testing Institute (Nanjing 210022)

1006-6586(2010)02-0042-02

R312

B

2009-07-17

王麗明，工程師，江蘇省醫(yī)療器械所電氣安全室檢驗員