楊艷 矯強(qiáng) 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)院 （沈陽(yáng) 110179）

關(guān)于GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)中輸入功率的探討

楊艷 矯強(qiáng) 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)院 （沈陽(yáng) 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(duì)其進(jìn)行了詳述；同時(shí)提出了一種求解復(fù)雜情況視在功率的準(zhǔn)確算法及簡(jiǎn)化算法，方便了檢測(cè)人員的檢測(cè)。

輸入功率 視在功率測(cè)量

0.概述

輸入功率是醫(yī)用電氣設(shè)備的一個(gè)重要的指標(biāo)，是設(shè)備或設(shè)備部件的外部必須標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)中跟輸入功率相關(guān)的條款內(nèi)容，并詳述了輸入功率對(duì)這些條款的具體影響。

1.關(guān)于GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)記（條款號(hào)6.1j)）

關(guān)于輸入功率的設(shè)備或設(shè)備部件的外部標(biāo)記，標(biāo)準(zhǔn)條款敘述內(nèi)容多且復(fù)雜，不易理解，該文從四個(gè)方面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條款的內(nèi)容分別進(jìn)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(dāng)功率因素大于0.9時(shí)，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(shí)，也可以用有功功率表示（單位：W）。

1.1.2 條款內(nèi)容：“當(dāng)設(shè)備有一個(gè)或幾個(gè)額定電壓范圍，若這（些）范圍超出給定范圍平均值±10%時(shí)，應(yīng)標(biāo)明這（些）范圍輸入功率的上、下限?！?/p>

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(biāo)明平均值輸入功率?！?/p>

這里要求對(duì)于電壓范圍超出給定電壓范圍平均值±10%時(shí)，需要標(biāo)明在這個(gè)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(shí)輸入功率就需要標(biāo)出兩個(gè)值（即輸入功率的上、下限）。如果電壓范圍未超過(guò)±10%，則只需標(biāo)明一個(gè)平均值的輸入功率。

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

對(duì)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(shí)標(biāo)注長(zhǎng)期的（透視）和瞬時(shí)（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(biāo)的輸入功率應(yīng)包括對(duì)這些設(shè)備的額定（并標(biāo)明）輸入在內(nèi)。”

這里所標(biāo)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(yàn)（條款號(hào)7）

試驗(yàn)測(cè)得的輸入功率不應(yīng)大于標(biāo)稱值的相應(yīng)數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)中依據(jù)設(shè)備是否主要由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和額定輸入功率與100VA（100W）的大小比值分成4類敘述。試驗(yàn)測(cè)得的輸入功率最大不應(yīng)大于標(biāo)稱值的25%。這里有兩種需要進(jìn)行修改的特殊情況需要討論：第一種是輸入功率標(biāo)稱值遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值，由于設(shè)備的元器件都是按照標(biāo)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(shí)測(cè)值遠(yuǎn)大于標(biāo)稱值，由于設(shè)備的元器件都是按照標(biāo)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(xiǎn)。

1.3 超溫（條款號(hào)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(guò)指定值，測(cè)量超溫的時(shí)間由設(shè)備的運(yùn)行模式指定。為了獲得極限測(cè)試狀態(tài)，設(shè)備應(yīng)選擇在能達(dá)到最大輸入功率模式下工作。

1.4 導(dǎo)線的截面積（條款號(hào)57.3c)）

電源軟電線導(dǎo)線的截面積是根據(jù)設(shè)備的名義電流來(lái)選取的，也就是按照設(shè)備的標(biāo)稱輸入功率來(lái)選取的。導(dǎo)線截面積如果選取太小容易導(dǎo)致導(dǎo)線過(guò)熱絕緣失效而發(fā)生危險(xiǎn)，導(dǎo)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(dǎo)線的截面積就變得尤為重要了。對(duì)于醫(yī)用電氣設(shè)備，電源軟電線導(dǎo)線名義截面積最小為0.75mm2。

1.5 網(wǎng)電源熔斷器和過(guò)電流釋放器（條款號(hào)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(guò)電流釋放器分?jǐn)嚯娏鞯倪x取[2]。如果分?jǐn)嚯娏鬟x擇偏大，負(fù)載在短路或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷時(shí)不能及時(shí)熔斷，也可能對(duì)電源電路中電流標(biāo)稱值小于分?jǐn)嚯娏鞯脑骷鸩坏饺魏伪Ｗo(hù)作用；如果分?jǐn)嚯娏鬟x擇偏小，可能在正常負(fù)荷電流作用時(shí)就會(huì)熔斷，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.輸入功率測(cè)量方法的探討

2.1 現(xiàn)有的輸入功率的測(cè)量方法

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

圖1. 測(cè)量電路

2.2 兩種測(cè)量方法的比較

這兩種方法各有利弊：第一種方法操作簡(jiǎn)單，除能夠直接測(cè)量視在功率外，還能夠直接測(cè)量有功功率、無(wú)功功率、功率因素、相位角等相關(guān)參數(shù)，不過(guò)此種方法測(cè)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(wú)法采用它進(jìn)行測(cè)量；第二種方法雖然沒(méi)有輸入功率限值的影響，不過(guò)涉及的測(cè)量?jī)x表多，接線繁雜。因此如果測(cè)量范圍允許，采用第一種方法進(jìn)行輸入功率測(cè)量是不二的選擇。

2.3 三相四線制不對(duì)稱情況的功率測(cè)量

該文選取最復(fù)雜的三相四線制不對(duì)稱情況進(jìn)行說(shuō)明，提出了準(zhǔn)確的總視在功率的計(jì)算公式和其簡(jiǎn)化計(jì)算方法。

2.3.1 測(cè)量電路

采用的測(cè)量電路如圖1所示[4]。

2.3.2 專用設(shè)備視在功率計(jì)算方法

采用專用設(shè)備-數(shù)字功率計(jì)測(cè)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(zhǔn)確的計(jì)算方法

對(duì)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(duì)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(guò)分別測(cè)量三相視在功率后相加求得總視在功率的方法并不準(zhǔn)確，而需要通過(guò)復(fù)雜的公式推導(dǎo)出準(zhǔn)確計(jì)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(dǎo)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(shí)部。

公式2 總復(fù)功率的推導(dǎo)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(jiǎn)化的總視在功率計(jì)算方法

用公式2計(jì)算設(shè)備總視在功率，計(jì)算值準(zhǔn)確，然而需要測(cè)量相位角，這對(duì)于一般試驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，操作復(fù)雜，不太容易實(shí)現(xiàn)。因此該文還提出了一種簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，如公式3所示。雖然計(jì)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(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)量方法。此公式利用有功功率守恒（P=PA+PB+PC）、無(wú)功功率守恒（Q=QA+QB+QC）、視在功率與有功功率及無(wú)功功率的關(guān)系（S2=P2+Q2）和恒等式（）進(jìn)行推導(dǎo)和計(jì)算。

公式3 簡(jiǎn)化的總視在功率計(jì)算公式：

3.小結(jié)

該文從GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)中輸入功率相關(guān)條款的探討和輸入功率測(cè)量方法的探討兩個(gè)方面梳理了輸入功率的檢測(cè)，闡述了與輸入功率有關(guān)的條款的準(zhǔn)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(shí)給出了輸入功率準(zhǔn)確的及精簡(jiǎn)的測(cè)量公式，方便了不同目的輸入功率的測(cè)量，方便了檢測(cè)人員的檢測(cè)。

[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(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備中熔斷器的選取要求. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備, 2010,25(11)：46～48.

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

[4] 羅先覺(jué). 《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(cè)量方法[J] .電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 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(qiáng)，高級(jí)工程師。