關(guān)于GB9706.1-2007標準中輸入功率的探討

楊艷 矯強 遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （沈陽 110179）

關(guān)于GB9706.1-2007標準中輸入功率的探討

楊艷 矯強 遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （沈陽 110179）

該文篩選出了GB9706.1-2007醫(yī)用電氣設(shè)備 第1部分：安全通用要求中與輸入功率相關(guān)的條款內(nèi)容，并對其進行了詳述；同時提出了一種求解復(fù)雜情況視在功率的準確算法及簡化算法，方便了檢測人員的檢測。

輸入功率 視在功率測量

0.概述

輸入功率是醫(yī)用電氣設(shè)備的一個重要的指標，是設(shè)備或設(shè)備部件的外部必須標記的內(nèi)容（電網(wǎng)供電設(shè)備）。該文從輸入功率這條主線出發(fā)，列舉了標準中跟輸入功率相關(guān)的條款內(nèi)容，并詳述了輸入功率對這些條款的具體影響。

1.關(guān)于GB9706.1-2007標準中輸入功率相關(guān)條款的探討

1.1 關(guān)于輸入功率的設(shè)備或設(shè)備部件的外部標記（條款號6.1j)）

關(guān)于輸入功率的設(shè)備或設(shè)備部件的外部標記，標準條款敘述內(nèi)容多且復(fù)雜，不易理解，該文從四個方面對標準條款的內(nèi)容分別進行闡述：

1.1.1 條款內(nèi)容：“額定輸入應(yīng)以安或伏安表示，或當功率因素大于0.9時，以用瓦表示?！?/p>

這里明確要求額定輸入功率只能以兩種形式表示，第一種是電流（單位：A）；第二種是視在功率（單位：VA）。第二種表示形式在功率因數(shù)大于0.9時，也可以用有功功率表示（單位：W）。

1.1.2 條款內(nèi)容：“當設(shè)備有一個或幾個額定電壓范圍，若這（些）范圍超出給定范圍平均值±10%時，應(yīng)標明這（些）范圍輸入功率的上、下限。”

1.1.3 條款內(nèi)容：“若電壓范圍的極限未超出其平均值±10%，則只需標明平均值輸入功率。”

這里要求對于電壓范圍超出給定電壓范圍平均值±10%時，需要標明在這個范圍內(nèi)輸入功率的上、下限。如醫(yī)用電氣設(shè)備電壓范圍為100V～240V，給定范圍的平均值為170V，平均值的±10%范圍為153V～187V，顯然醫(yī)用電氣設(shè)備電壓范圍超出了范圍平均值的±10%，這時輸入功率就需要標出兩個值（即輸入功率的上、下限）。如果電壓范圍未超過±10%，則只需標明一個平均值的輸入功率。

1.1.4 條款內(nèi)容：“若設(shè)備標稱值同時包括了長期的和瞬時的電流或伏安值，標記應(yīng)同時包括長期和瞬時伏安標稱值，并在隨機文件中清楚地分別予以表明?！?/p>

對于擁有透視和攝影兩種功能的X射線類設(shè)備而言，需要同時標注長期的（透視）和瞬時（攝影）的輸入功率。

1.1.5 條款內(nèi)容：“若設(shè)備附有供其他設(shè)備的電源連接裝置，則設(shè)備所標的輸入功率應(yīng)包括對這些設(shè)備的額定（并標明）輸入在內(nèi)?！?/p>

這里所標的輸入功率不僅包括本設(shè)備的輸入功率還需要包括其供電設(shè)備的輸入功率。

1.2 輸入功率試驗（條款號7）

試驗測得的輸入功率不應(yīng)大于標稱值的相應(yīng)數(shù)值，標準中依據(jù)設(shè)備是否主要由電動機驅(qū)動和額定輸入功率與100VA（100W）的大小比值分成4類敘述。試驗測得的輸入功率最大不應(yīng)大于標稱值的25%。這里有兩種需要進行修改的特殊情況需要討論：第一種是輸入功率標稱值遠大于實測值，由于設(shè)備的元器件都是按照標稱值選取的，所以出現(xiàn)這種情況就意味著以較高的要求選取了元器件，增大了設(shè)備的制造成本；第二種是輸入功率實測值遠大于標稱值，由于設(shè)備的元器件都是按照標稱值選取的，所以出現(xiàn)這種情況就意味著以較低的要求選取了元器件，容易造成危險。

1.3 超溫（條款號42）

具有不同功能的設(shè)備部件及設(shè)備部分的溫度不應(yīng)超過指定值，測量超溫的時間由設(shè)備的運行模式指定。為了獲得極限測試狀態(tài)，設(shè)備應(yīng)選擇在能達到最大輸入功率模式下工作。

1.4 導線的截面積（條款號57.3c)）

電源軟電線導線的截面積是根據(jù)設(shè)備的名義電流來選取的，也就是按照設(shè)備的標稱輸入功率來選取的。導線截面積如果選取太小容易導致導線過熱絕緣失效而發(fā)生危險，導線截面積如果選取太大則容易增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此根據(jù)輸入功率合理選擇電源軟電線導線的截面積就變得尤為重要了。對于醫(yī)用電氣設(shè)備，電源軟電線導線名義截面積最小為0.75mm2。

1.5 網(wǎng)電源熔斷器和過電流釋放器（條款號57.6）

設(shè)備的輸入功率也是設(shè)備在正常工作狀態(tài)下的輸入電流，將決定設(shè)備的網(wǎng)電源部分熔斷器和過電流釋放器分斷電流的選取[2]。如果分斷電流選擇偏大，負載在短路或長期過負荷時不能及時熔斷，也可能對電源電路中電流標稱值小于分斷電流的元器件起不到任何保護作用；如果分斷電流選擇偏小，可能在正常負荷電流作用時就會熔斷，影響設(shè)備的正常運行。

2.輸入功率測量方法的探討

2.1 現(xiàn)有的輸入功率的測量方法

現(xiàn)有兩種輸入功率測量方法[3]：第一種是采用專用測試設(shè)備進行測量，如采用兩相或者三相數(shù)字功率計；第二種是采用通用設(shè)備進行測量，如采用萬用表、鉗形表和相位表。

圖1. 測量電路

2.2 兩種測量方法的比較

這兩種方法各有利弊：第一種方法操作簡單，除能夠直接測量視在功率外，還能夠直接測量有功功率、無功功率、功率因素、相位角等相關(guān)參數(shù)，不過此種方法測量的輸入功率數(shù)值有限（通常電流在20A以下），大功率設(shè)備往往無法采用它進行測量；第二種方法雖然沒有輸入功率限值的影響，不過涉及的測量儀表多，接線繁雜。因此如果測量范圍允許，采用第一種方法進行輸入功率測量是不二的選擇。

2.3 三相四線制不對稱情況的功率測量

該文選取最復(fù)雜的三相四線制不對稱情況進行說明，提出了準確的總視在功率的計算公式和其簡化計算方法。

2.3.1 測量電路

采用的測量電路如圖1所示[4]。

2.3.2 專用設(shè)備視在功率計算方法

采用專用設(shè)備-數(shù)字功率計測量的總視在功率值是根據(jù)公式1求得的：

公式1 專用設(shè)備總視在功率求解公式

2.3.3 總視在功率準確的計算方法

對于大型設(shè)備，設(shè)備總是給出額定輸入功率，也就是設(shè)備輸入的總視在功率。對于接線方式為三相四線制設(shè)備的總視在功率，由于視在功率不守恒，因此通過分別測量三相視在功率后相加求得總視在功率的方法并不準確，而需要通過復(fù)雜的公式推導出準確計算方法[5]。由于總復(fù)功率守恒，這里借助于總復(fù)功率推導總視在功率，如公式2所示。設(shè)備總視在功率就是總復(fù)功率取實部。

公式2 總復(fù)功率的推導公式

式中：

UAN、UBN、UBN—分別是A相、B相、C相與N線之間的電壓有效值，單位：V；

IA、IB、IC—分別是A相、B相、C相電流的有效值，單位：A；

φA、φB、φC—分別是A相、B相、C相電壓與電流的相角，單位：°。

2.3.4 簡化的總視在功率計算方法

用公式2計算設(shè)備總視在功率，計算值準確，然而需要測量相位角，這對于一般試驗室來說，操作復(fù)雜，不太容易實現(xiàn)。因此該文還提出了一種簡化的計算方法，如公式3所示。雖然計算值不夠精確，但是可以根據(jù)此值估算電源容量，不失為一個相對簡單的測量方法。此公式利用有功功率守恒（P=PA+PB+PC）、無功功率守恒（Q=QA+QB+QC）、視在功率與有功功率及無功功率的關(guān)系（S2=P2+Q2）和恒等式（）進行推導和計算。

公式3 簡化的總視在功率計算公式：

3.小結(jié)

該文從GB9706.1-2007標準中輸入功率相關(guān)條款的探討和輸入功率測量方法的探討兩個方面梳理了輸入功率的檢測，闡述了與輸入功率有關(guān)的條款的準確內(nèi)涵，理清了這些條款與輸入功率之間的內(nèi)在聯(lián)系；同時給出了輸入功率準確的及精簡的測量公式，方便了不同目的輸入功率的測量，方便了檢測人員的檢測。

[1] GB9706.1-2007《醫(yī)用電氣設(shè)備第1部分：安全通用要求》[S]。

[2] 周平, 趙荻, 彭承琳. GB9706.1對醫(yī)用電氣設(shè)備中熔斷器的選取要求. 中國醫(yī)療設(shè)備, 2010,25(11)：46～48.

[3] 魏景鋒. 國家標準GB9706.1-2007醫(yī)用電氣設(shè)備安全通用要求所需試驗及儀器分析[J] .中國醫(yī)療器械信息, 2013,(9)：17～20.

[4] 羅先覺. 《電路》[M]. 北京：高等教育出版社, 2006.

[5] 劉秀成. 三相電路功率的測量方法[J] .電氣電子教學學報, 2004,26(3)：63～66.

Discussion on Input Power of GB9706.1-2007 Standard

YANG Yan JIAO Qiang Liaoning Medical Device Test Institute (Shenyang 110179)

This paper selected contents related to input power of Medical electrical equipment-Part 1： General requirements for safety GB9706.1-2007, and it was described in detail. At the same time we proposed to solve accurate and simplifed algorithms in complex cases of apparent power, which facilitated the detection of testing personnel.

input power, apparent power measurement

1006-6586(2016)11-0057-04

TH772

A

2016-10-15

楊艷，工程師，通信作者；矯強，高級工程師。