漏电流 AN-113
2021-06-18
来源:SL Power
什么是泄电流?
漏电流是流经保护接地导体到大地的电流。 在没有接地连接的情况下,如果存在导电路径(例如人体),则电流可以从任何导电部件或非导电部件的表面通过人体流到地面。
为什么漏电流很重要:
接地系统(一类设备), 非接地系统(二类设备)
接地系统:电气设备通常包括接地系统,以便在出现绝缘故障时提供电击危险保护。接地系统通常由将设备连接到(大地)的接地导体组成。如果危险电压和可接触的导电部件之间的绝缘发生失效故障,电压将通过接地导体分流到地。
非接地系统:非接地设备中提供的双重绝缘通过使用两个独立的绝缘层来提供保护。在这种情况下可以确保保护,因为两层绝缘被认为不太可能都同时失效。但是,产生漏电流的条件仍然存在,必须加以考虑。
防止触电危险。显然,如果接地连接被有意或无意断开,则人体在接触设备时可能存在电击危险。由于泄漏电流的存在,电击危险可能比预期的要大。即使没有绝缘故障,在正常的通过接地导体的流入大地的漏电流被中断时,也会对同时接触未接地设备和地面(或其他接地设备)的人造成电击危险。这种可能性在医疗应用中更受关注,其中患者可能是电击的接受者(因为在治疗过程中,医用设备的应用端也会产生流经人体的电流,尽管及其微弱)。如果患者处于虚弱状态或失去知觉,较大漏电流通过患者接触施加到内部器官,则可能导致致命电击。
人体对电流的耐受是有一定限制的,一般来说:
心脏停止跳动的极限值:心脏通过的电流达到1安培
不可逆心脏纤维性颤动极限值:75毫安
呼吸麻痹极限值:30毫安
肌肉收缩:10毫安
0.5毫安一下人体基本无感觉
由此可见,0.5毫安可以认为是一个安全的通过正常人体的电流。
漏电流如果流经人体,不同电流对人体的伤害也不同,尤其伤病患者对流经人体的电流更敏感,所以在医疗设备标准中对经过患者身体的电流有更低的电流幅值限制,一般为0.1毫安,远远小于正常人对于电流的耐受值。同时在其他的工业或者民用设备中,也有一些特殊的行业的漏电流要求,如:ATM设备,对于预期的使用者可能包括老人,孩童,或者有一些慢性病患者,所以对漏电流的要求也是0.1毫安,等同与医用的漏电流要求。
什么导致泄露电流的产生
漏电流有两种:交流漏电流和直流漏电流。 直流泄漏电流通常仅产生于最终产品设备,而不是电源产生的。 交流漏电流是由电压源(交流线路)和设备接地导电部件之间的电容和直流电阻的并联组合引起的。 与各种并联电容的交流阻抗相比,由直流电阻引起的泄漏通常是微不足道的。 电容可能是由真正的电容器(例如在 EMI 滤波电容器中)或其他元器件产生出来的,例如是印刷线路板上的间距、半导体和接地散热器之间的绝缘以及电源内隔离变压器的初级到次级耦合电容。
怎样测量
使用专为测量漏电流而设计的设备(MD)。 流经接地导体的电流是通过将设备(MD)与接地点串联来测量的。 对于输出漏电流, (MD)连接在设备输出(应用端)和地之间。 测试条件包括交换或者依次断开交流线路L,N和零线的连接,以及在监控电流的同时关闭和打开电源开关等。 该测试是在设备升温至正常工作温度后进行的,在某些情况下,还会进行某些会导致设备内出现极限情况下的测试。 目的是识别和测量最坏情况下的漏电流。如:在进行测量时,要求测量的输入电压在标称值以上10%的情况下测量。
对于未接地或双重绝缘的设备的接触漏电流测量是通过将MD连接在任何可接触的导电部件和地之间来检查。 如果设备外壳是由塑料等非导电外壳的组成,则是将特定尺寸的铜箔放在外壳上,并测量从它流到大地的电流。
由于漏电流的幅值非常低,测量漏电流设备是由电阻电容组合组成的网络。 然后使用灵敏的交流电压表测量网络上的电压降。
测量漏电流设备(MD),下图是该设备的内部框图(仅是医用标准中使用的,工业类的内部电路有所不同)。在实际使用时常用MD来表示
安全漏电流的等级
对于非医疗设备,安全的漏电流等级已经由国际标准化组织ISO确定并在 IEC 60950 安全标准中体现。 世界上大多数国家的工业或者民用设备上都采用了这一标准。 限制在表 1 中定义。
医疗设备漏电流限制要低得多。 表 2 总结了部分要求
由于医疗电源中允许的漏电流值较低,因此在EMI电路中对电容值大小的选择非常重要。 例如,对地电容是 EMI电路的重要组成部分,为了降低漏电流而采用小电容值电容会严重降低EMI的效果。因此,如何平衡漏电流和EMI之间的电容值大小选择则成业界的需要克服的难题。
通过上述表述,可以看出,漏电流是设备安全使用中的一个非常重要指标,因为它关系到生命安全。而设备中对于漏电流大小起决定作用的部件是电源。一个电源的设计基本左右了整体设备的漏电流的大小,或者说电源的漏电流大小也决定了整体设备是否要用额外的复杂电路来降低漏电流的幅值。SL公司AC/DC电源的行业领导者,有着60年的电源生产历史,尤其在医用电源有40年的设计生产经验,对医用漏电流设计理解深刻,能够满足最严格CF型漏电流要求。所有设计生产的产品都是符合相应的应用领域的法律法规。