醫(yī)療器械網(wǎng)電源變壓器過熱檢測研究

韓溟，蔡玉龍，唐振宏

陜西省醫(yī)療器械檢測中心，陜西 西安 710075

醫(yī)療器械網(wǎng)電源變壓器過熱檢測研究

韓溟，蔡玉龍，唐振宏

陜西省醫(yī)療器械檢測中心，陜西 西安 710075

為了規(guī)范醫(yī)療器械網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測方法，提高檢測效率，本文針對不同的變壓器保護(hù)裝置，給出了總的網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測流程，并分析了檢測過程中的注意事項，包括變壓器無保護(hù)裝置的情況、短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)收集、過載狀態(tài)的確定以及繞組溫升的正確測量。針對常見的檢測不合格問題，本文還給出了可供參考的整改意見，并以實(shí)際變壓器的過熱檢測為例給出了相關(guān)測試數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果。

醫(yī)療器械；網(wǎng)電源變壓器；過熱檢測；熔斷器；熱斷路器；過流釋放器

絕大多數(shù)有源類醫(yī)療器械都包含有網(wǎng)電源變壓器，而對網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測是該類醫(yī)療器械安全檢測的重點(diǎn)和難點(diǎn)。GB9706.1-2007給出了網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測要求以及大致的檢測方法[1]。在具體檢測過程中，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況考慮以下因素：變壓器的額定值、變壓器保護(hù)裝置的類型和特征值、過載電流的大小、試驗(yàn)順序的制定等[2]。欠缺經(jīng)驗(yàn)的檢測人員如果不清楚正確的過熱檢測流程，不但會耗費(fèi)大量的檢測時間，還有可能會損壞設(shè)備，甚至發(fā)生著火危險。因此有必要對網(wǎng)電源變壓器過熱檢測的思路進(jìn)行整理，確定出一套規(guī)范的檢測流程供大家參考。

1 試驗(yàn)前應(yīng)明確的信息

網(wǎng)電源變壓器種類繁多，性能各異，為減少試驗(yàn)的盲目性，過熱檢測前應(yīng)根據(jù)廠家提供的資料明確以下信息：變壓器的額定功率、額定輸入輸出電壓、正常工作電流、繞組的絕緣材料等級、有無保護(hù)裝置、何種保護(hù)裝置（熔斷器、熱斷路器、過流釋放器）、保護(hù)裝置的安放位置、保護(hù)裝置的特性參數(shù)（如熔斷器的類型、額定電流，熱斷路器的動作溫度，過流釋放器的跳閘電流）等，這些信息是確定試驗(yàn)流程以及判定試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)。

此外還應(yīng)該確定試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)電壓一般選擇110％額定供電電壓[3]。試驗(yàn)方法是指測量變壓器繞組溫升的方法，主要有熱電偶法、帶電測量法和倒推法[4]，其中帶電測量法較成熟準(zhǔn)確，需要用到在線繞組溫升測試儀、數(shù)字多用表、溫度角等[5]，但當(dāng)電流過大時建議采用熱電偶法或倒推法，這時還會用到數(shù)位溫度計（配K型熱電偶）、直流電阻測試儀、鉗形電流表、秒表、溫濕度計等[6]。

2 檢測流程

網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測接線過程復(fù)雜，過程繁瑣，過載試驗(yàn)要求將變壓器加載到過載保護(hù)的臨界狀態(tài)并維持一定時間（如30min），但在加載的過程中臨界狀態(tài)不易獲得，稍有不慎就會觸發(fā)變壓器的保護(hù)裝置，從而不得不更換變壓器或者等待保護(hù)裝置恢復(fù)后再從頭開始進(jìn)行試驗(yàn)。此外，變壓器的過載電流往往較大，過載運(yùn)行會導(dǎo)致變壓器線圈發(fā)熱，若線圈之間的絕緣層被燒壞而形成短路，又會形成更大的電流，產(chǎn)生更多的熱量，此時如果不能及時斷電，這種雪崩效應(yīng)將造成變壓器起火。筆者根據(jù)檢測經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)整理出了網(wǎng)電源變壓器過熱檢測的流程，見圖1。其中熔斷器以符合GB9364標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)稱額定電流值≤4 A的情況為例。此檢測流程可針對實(shí)際變壓器類型，在短路試驗(yàn)中發(fā)掘參考數(shù)據(jù)，有針對性地確定過載試驗(yàn)狀態(tài)，從而減少重復(fù)試驗(yàn)，節(jié)省時間、降低風(fēng)險。

圖1 網(wǎng)電源變壓器過熱檢測流程圖

3 檢測過程中的注意事項

3.1 變壓器無保護(hù)裝置的情況

變壓器可以沒有任何保護(hù)裝置，只要在各個次級短路時能夠通過和環(huán)境的熱交換達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)，并且繞組溫度不超過材料允許的最高溫度[7]，就是合格的產(chǎn)品，如果不能達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)則必須加裝保護(hù)裝置。需注意的是，GB9706.1-2007中規(guī)定的網(wǎng)電源變壓器繞組容許的最高溫度，是在環(huán)境溫度為25℃時的限定值，因此本試驗(yàn)中測量的繞組溫度均為修正到室溫25℃時的溫度值。

3.2 短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)收集

進(jìn)行短路試驗(yàn)的目的不僅是要在各個次級短路時判定保護(hù)裝置是否正常工作，如有可能，還應(yīng)該盡可能多地獲取信息，如保護(hù)裝置是否動作、動作時的初級和次級繞組溫度、從開始到動作所經(jīng)歷的時間、初級和次級繞組的短路電流、環(huán)境溫度等[8]，以便為下一步的過載試驗(yàn)提供參考?？紤]到次級短路的電流可能很大，為避免損壞設(shè)備，建議采用鉗形電流表測量短路電流，同時將鉗形電流表設(shè)置為捕捉最大電流模式，用以測量短路時熔斷器瞬間熔斷情況下的電流[9]。

3.3 過載狀態(tài)的確定

如果變壓器有多個次級，因初、次級的電流比理論上等于線圈扎數(shù)比的倒數(shù)，所以當(dāng)次級短路的繞組電壓最高時，初級上的電流最大，也最容易超溫。所以當(dāng)有多個次級且變壓器的保護(hù)裝置加在初級時，過載試驗(yàn)宜從電壓最高的次級做起，當(dāng)該次級的過載試驗(yàn)合格時，其他次級一般也符合要求。當(dāng)然，這也與實(shí)際變壓器的繞組線圈扎數(shù)以及繞組電阻值大小有關(guān)。

如果變壓器的初級和次級都加有熔斷器，那么起作用的一般是次級熔斷器，這時只需要對相應(yīng)次級熔斷器進(jìn)行過載試驗(yàn)即可。如果僅在初級加有熔斷器，則在過載試驗(yàn)前，可先判斷初級短路電流能否達(dá)到過載電流的要求值，以減少試驗(yàn)的盲目性[10]。

當(dāng)變壓器加裝多種保護(hù)裝置且初級有熱斷路器時，為檢驗(yàn)熱斷路器的可靠性，應(yīng)將熔斷器、過流釋放器等其他保護(hù)裝置用短路代替，熱斷路器的過載狀態(tài)可參考短路試驗(yàn)時的繞組溫度和電流。對于采用過流釋放器的變壓器，其過載狀態(tài)的設(shè)定除了可參考短路試驗(yàn)時的動作電流外，還可按照參考文獻(xiàn)中的方法進(jìn)一步確定過流釋放器的跳閘電流和過載試驗(yàn)電流[11]。

3.4 繞組溫升的正確測量

用在線繞組溫升測試儀測量變壓器溫度時，其基本原理是通過測量繞組直流阻值以及環(huán)境溫度的變化來換算出當(dāng)前的繞組溫度[12]，并且繞組的初始溫度默認(rèn)為加載前的環(huán)境溫度。因此在進(jìn)行試驗(yàn)前，一是要保證變壓器和環(huán)境溫度的一致性，即變壓器與測試環(huán)境達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)；二是要確保繞組初始阻值的準(zhǔn)確測量，這是正確測量繞組溫度的前提[13]。過載試驗(yàn)中繞組加載的可變負(fù)載的功率和電流限值一定要足夠大，以免被大電流損壞。

4 對不合格變壓器的整改建議

醫(yī)療器械注冊檢驗(yàn)時，一旦其變壓器過熱檢測出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況，廠家就需要對其進(jìn)行整改。本著服務(wù)企業(yè)的思想，檢測單位理應(yīng)在提供檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上為企業(yè)指出明確的整改方向。一般來說，變壓器的短路和過載發(fā)生在次級，因此最好在次級加裝保護(hù)裝置，這樣既能可靠地保護(hù)變壓器，又易于通過檢測[14]。對于采用熱斷路器作為保護(hù)裝置的變壓器，考慮到安放位置的偏離和熱傳遞的過程，建議熱斷路器的保護(hù)值以不超過材料容許最高溫度的70％為宜。對于采用過流釋放器作為保護(hù)裝置的變壓器，由于跳閘電流一般為額定電流的100％～150％，建議過流釋放器的額定電流值選取為略大于變壓器正常工作時的最大電流即可。

檢測過程中常出現(xiàn)的問題是加裝在初級的熔斷器的額定電流不合適，如額定電流過大起不到保護(hù)作用，難以進(jìn)行過載試驗(yàn)；額定電流過小又會影響設(shè)備的正常工作。GB9706.1-2007中規(guī)定，網(wǎng)電源熔斷器和過流釋放器的電流標(biāo)稱值應(yīng)使其能可靠地流過正常工作電流，并不應(yīng)大于載有電網(wǎng)供電電流的電源電路中任何元、器件的電流標(biāo)稱值。具體來講，熔斷器的額定電流值可以選取為變壓器初級額定電流值的100％～200％[15]。當(dāng)變壓器初級額定電流未知時，可通過測量設(shè)備正常工作時的最大輸入電流來獲得。同時，熔斷器的額定電流乘以2.1倍后應(yīng)小于次級短路時的初級電流。

5 變壓器過熱檢測實(shí)例

按照前文所述的檢測流程和注意事項，對某變壓器進(jìn)行過熱檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1～2。

表1 網(wǎng)電源變壓器短路試驗(yàn)

表2 網(wǎng)電源變壓器過載試驗(yàn)

由短路試驗(yàn)結(jié)果（表1）可知，廠家給變壓器初級加裝的額定電流為1 A的熔斷器未起到保護(hù)作用，實(shí)際起作用的是加在初級的熱斷路器。由于短路時繞組溫度上升較快，考慮到繞組到熱斷路器的熱傳遞滯后，在做過載試驗(yàn)時可將初級繞組溫度穩(wěn)定在低于動作溫度3～5℃的情況下進(jìn)行。

根據(jù)過載試驗(yàn)檢測結(jié)果（表2），該變壓器的過熱溫度未超過材料要求值，判定為合格，為了增強(qiáng)保護(hù)的可靠性，建議廠家可以進(jìn)一步將初級原額定電流為1 A的熔斷器更換為額定電流為0.3 A的熔斷器。

6 結(jié)論

對于醫(yī)療器械網(wǎng)電源變壓器的過熱檢測，本文給出了規(guī)范化的檢測流程，使得每一檢測階段的檢測內(nèi)容更加明確，可以節(jié)省檢測時間，提高檢測效率。本文還對檢測過程中容易遇到的問題和注意事項進(jìn)行了分析和討論，對于變壓器整改具有指導(dǎo)意義。

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Study on theMain Power Supply Transformer Overheating Test forMedical Equipment

HANMing, CAI Yu-long, TANG Zhen-hong
ShaanxiMedical Device Testing Center, Xi’an Shaanxi 710075, China

The flow chart and precautions of overheating tests for various protectiondevices of main powersupply transformers were given in this paper, including thestatus of transformers without protectiondevices,data collection ofshort-circuit tests,determination of the over-loadingstatus as well as proper measurement of temperature rise of transformer winding, in order tostandardize the testing methods and improve testing efficiency for medical equipment. In view of common unqualified problemsduring testing, the paper also provided modification and revisionsuggestions for references. Finally, the overheating test was taken as an example toshow the testdata and results.

medical equipment；main powersupply transformers；overheating tests；fuse-link；thermal circuit breaker；over-current releaser

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.08.034

1674-1633（2015）08-0104-03

2015-01-16

修回日期：2015-03-03

作者郵箱：32452093@qq.com