Ток утечки на пациента имеет место, если цепь пациента изолирована от корпуса. Величина тока утечки определяется сопротивлением изоляции и емкостью между сетевой цепью и цепью пациента. Если цепь пациента соединена с корпусом, то выделить ток утечки на пациента из общей величины тока не представляется возможным.
Величина тока утечки в значительной степени определяет уровень безопасности при эксплуатации аппаратуры, поэтому его нормирование и измерение являются одним из основных условий, обеспечивающих электробезопасность пациента и медицинского персонала. При установлении допустимых величин тока утечки, а также стандартных методов его измерения приходится учитывать много различных факторов и обстоятельств. Прежде всего, должен гарантироваться основной принцип обеспечения электробезопасности. Этот принцип заключается в том, что при отказе одного из средств защиты от поражения электрическим током либо при какой-нибудь другой первой неисправности в аппарате не должна возникать непосредственная опасность для человека.
Допустимые величины тока утечки на корпус
Допустимые величины тока утечки на корпус и, особенно на пациента должны зависеть и от условий применения аппарата, степени его связи с пациентом. У аппаратов, не предназначенных, для контакта с пациентом они могут быть больше, чем у аппаратов, непосредственно соединенных с телом пациента. Для того чтобы учесть эту разницу, в проект Рекомендация МЭК введено деление электромедицинской аппаратуры на три типа: Н, В, С. К типу Н относится аппаратура, не имеющая рабочей части и во время эксплуатации не приходящая в соприкосновение с больным. Аппаратура типа В имеет рабочую часть и контактирует (намеренно или случайно) с телом пациента. Аппаратура, относящаяся к типу С, применяется при внутрисердечных вмешательствах, т.е. ее рабочая часть может соединяться непосредственно с сердца пациента.
Каковы допустимые величины тока утечки на корпус? В соответствии с проектом Рекомендации МЭК для аппаратов типа Н и В при единичном нарушении ток утечки не должен превышать 0,5мА. Для аппаратов без защитного заземления (класс II) в нормальных условиях наибольшая величина тока утечки составляет 0,25мА для типа Н и 0,1мА для типа В.
Учитывая особую опасность тока утечки аппаратов типа С, его величина при единичном нарушении не должна превышать 0,1мА. В нормальных условиях (класс II) предельная величина равна 0,01мА.
У стационарных аппаратов с постоянным подключением к питающей сети провод защитного заземления защищен от механических воздействий и имеет поэтому, как уже указывалось, повышенную надежность. В связи с этим для стационарных аппаратов типа Н, т.е. не имеющих рабочей части может быть допущен ток утечки на корпус 5мА.
Измерение тока утечки на пациента возможно и при наличии провода защитного заземления, поэтому допустимая величина этого тока в нормальных условиях для аппаратов всех классов, а также аппаратов с автономным питанием составляет 0,1мА для типа В и 0,01мА для типа С. При единичном нарушении (обрыв заземляющего провода, однополюсное отключение сети) допустимая величина тока утечки на пациента увеличивается для аппаратов типа В до 0,5мА и для аппаратов типа С – до 0,05мА.
Если частота тока превышает 50Гц, то предельная величина тока утечки должна быть изменена в соответствии с зависимостью физиологического действия тока от частоты. При частоте более 1кГц предельная величина увеличивается во столько раз, сколько килогерц составляет частота действующего тока. При этом максимальная величина тока не должна превышать 500мА.
Действие на человека тока, имеющего форму, отличную от синусоидальной, изучена недостаточно. Однако с определенным приближением принято в качестве исходного параметра принимать амплитуду тока. При этом за допустимую берется величина, в 1,5 раза превышающая эффективное значение, принятое для синусоидального тока.
Измерение тока утечки
Измерение тока утечки – одно из наиболее сложных испытаний электробезопасности электромедицинской аппаратуры.
Вследствие несимметричного расположения относительно сердечника начала и конца сетевой обмотки силового трансформатора, а также различной длины и расположения в аппарате сетевых проводов эквивалентные емкости между этими проводами и корпусом могут существенно различаться. Поэтому измерения производятся при подключении прибора поочередно к каждому из сетевых проводов и за величину тока утечки принимают наибольшую измеренную величину.
Если измерительный прибор подключен к фазному проводу, то измеряемый ток:
I = I ут + Iс,
причем ток Iут через полное сопротивление утечки Zут и ток через емкость Iс могут иметь величину одного порядка. Погрешность измерений в этом случае велика.
Если же измерительный прибор подключен к проводу сети, находящемуся под потенциалом земли, то измеряемый ток:
I = Iут – Iс.
При этом погрешность измерений исчезающее мала, так как ток через емкость корпуса относительно земли Iо значительно меньше, чем Iут, поскольку потенциал корпуса, соединенного с землей через малое сопротивление прибора, близок к нулю.
Таким образом, чтобы исключить погрешность измерений, необходимо, чтобы измерительный прибор всегда был под нулевым потенциалом. Для выявления возможной разницы между емкостями утечки с каждого из проводов сетевой цепи измерения должны производиться при перемене полярности сетевых проводов аппарата относительно полюсов сетевой цепи.
Безопасность измеряющего ток утечки наиболее простым способом может быть обеспечена с помощью разделительного трансформатора с заземленной вторичной обмоткой.
Чтобы автоматически скомпенсировать при измерениях разницу в нормах на составляющие различных частот, параллельно измерительному прибору должен быть подключен конденсатор емкостью 0,15мкФ. Внутреннее сопротивление прибора должно составлять 1000Ом + 1%. Обеспечить с такой точностью эту величину трудно даже при условии применения добавочного резистора, поэтому рекомендуется применять милливольтметр с входным сопротивлением не менее 100кОм, шунтированным резистором 1000Ом + 1%
Таким образом, полная схема измерения тока утечки на корпус, в основном соответствующая проекту Рекомендаций МЭК.
Пути тока утечки и воздушные зазоры
Практика показывает, что загрязнение поверхности изоляции, покрытие ее пылью, грязью, влагой, обладающими хорошей проводимостью, является наиболее частой причиной пробоев либо недопустимого увеличения тока утечки и воздушных зазоров определяются в основном приложенным напряжением, материалом изоляции и защитой от загрязнения.
Расчетные величины воздушных зазоров и особенно путей тока утечки могут значительно отличаться от их геометрических размеров. Исходное соображение при этом заключается в том, что участки, подверженные загрязнению (узкие щели, канавки, углы около выступов и т.п.), исключаются из рассмотрения. Таким образом, обеспечивается необходимая гарантия того, что в результате скопления пыли, грязи пути тока утечки не станут в процессе длительной эксплуатации меньше допустимых величин. По этим же причинам при суммировании отдельных участков путей тока утечки или воздушных зазоров, разделенных не находящимися под напряжением металлическими частями, участки меньше 1 мм в расчет не принимаются.
Скачать реферат