Use of toroidal transformers in medical devices

Тороидальные трансформаторы идеально подходят для электрической изоляции в медицинском оборудовании, поскольку они компактны, при необходимости могут быть полностью герметизированы и имеют низкие поля рассеяния, что снижает вероятность возникновения электромагнитных помех.

Изоляция означает физическое и электрическое разделение двух частей цепи, которые могут взаимодействовать. Изоляция достигается за счет использования  электромагнитного поля между двумя цепями. Чтобы изоляция была  надежной для использования в медицинском оборудовании, должны выполняться два правила: высоко интегрированные изоляционные компоненты и безопасный изоляционный барьер. Например, изолятором может быть кусок пластика, зазор в печатной плате или воздушный зазор.

Три наиболее часто используемых метода изоляции — это оптопары (свет), transformers (магнитный поток) и емкостные соединители (электрическое поле).

Изоляция обеспечивает несколько преимуществ безопасности в медицинском оборудовании:

  • Она разрывает контуры заземления
  • Улучшает отклонение напряжения синфазного тока
  • Она позволяет двум частям цепи находиться на разных уровнях напряжения, что означает, что одна сторона может быть безопасной, в то время как другая находится на опасном уровне напряжения.В рамках данного обсуждения мы сосредоточимся на использовании трансформаторов в качестве метода электрической изоляции медицинского оборудования.

Обзор трансформаторов

Трансформатор — это электрическое устройство, передающее энергию между двумя или более контурами посредством электромагнитной индукции. Обычно трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения переменного тока в электроэнергетике. Это достигается путем пропускания переменного тока через первичную обмотку для создания магнитного потока в сердечнике трансформатора. Этот поток затем индуцирует напряжение во вторичной обмотке трансформатора. В зависимости от соотношения первичной и вторичной обмоток выходное напряжение трансформатора может быть увеличено или уменьшено.

Для большинства трансформаторов, предназначенных для использования в домах и офисах, используется один из двух типов трансформаторов: наборной сердечник Ш-образный (EI )или тороидальный сердечник.

Медицинский трансформатор

Конструкция  трансформатора  Ш-образной конструкции

В конструкции E-I соответствующие компоненты «E» и «I» штампуются из листов тонкой зернистой электротехнической стали, которые затем складываются в стопку для создания сердечника. Первичная и вторичная обмотки наматываются на шпули. Несколько шпулей помещаются на шпиндели и вращаются для наложения обмоток.

Этот метод использования шпули позволяет автоматизировать процесс, что сокращает время изготовления, а также обеспечивает изоляцию между обмотками и сердечником. Ламинаты сердечника EI укладываются внутрь шпули для замыкания магнитопровода трансформатора.

Конструкция тороидального трансформатора

Тороидальный сердечник изготавливается из непрерывной полосы кремниевой стали, которая наматывается подобно тугой часовой пружине. Концы прихватываются небольшими точечными сварными швами, чтобы предотвратить разматывание намотанной стали. Сердечник изолируется эпоксидным покрытием или набором колпачков или несколькими витками изоляционной пленки.

Обмотки трансформатора накладываются непосредственно на сам сердечник. Для изоляции обмоток требуется дополнительная изоляция.

Поскольку обмотки должны быть намотаны через центральное отверстие сердечника. А сам сердечник является цельным, шпули не могут быть использованы в тороидальных трансформаторах. Это делает производство тороидальных трансформаторов более трудоемким.

Если тороидальные трансформаторы более трудоемки и не поддаются автоматизации, почему они используются? Ответ кроется в производительности.

Непрерывная полоса стали, используемая в сердечнике, позволяет трансформатору быть меньше, легче, эффективнее и тише, чем EI-ламинат. Эти качества очень желательны для медицинского электрооборудования (и многих других применений) и оправдывают дополнительные расходы.

Таким образом:

Тороидальные трансформаторы идеально подходят для электрической изоляции медицинского оборудования, поскольку они компактны и при необходимости могут быть полностью герметизированы. Они также имеют низкий уровень паразитных полей и поэтому менее склонны вызывать излучаемые электромагнитные помехи

.намотка автотрансформатора

  

Конструкция изоляционного трансформатора медицинского класса

Isolation transformers медицинского класса предназначены для изоляции пациента и оператора от поражения электрическим током и защиты оборудования от скачков напряжения или неисправных компонентов.

Для обеспечения безопасности пациента в больницах все диагностическое или терапевтическое медицинское оборудование (медицинские электроприборы и немедицинские электроприборы в окружении пациента и зонах медицинского назначения) должно быть полностью изолировано от линии питания с помощью усиленной изоляции. Полную безопасность пациента/оператора обеспечивают изолирующие трансформаторы медицинского класса с очень низким током утечки (IEC 60601-1 медицинское электрооборудование).

Трансформаторы медицинского класса предназначены для изоляции пациента и оператора от поражения электрическим током и для защиты оборудования от скачков напряжения или неисправных компонентов.

Трансформаторы медицинского класса также строго соответствуют следующим требованиям:

  • Максимальные значения тока утечки на землю, пациента или корпус;
  • Соответствие гармонизированному стандарту IEC 60601;
  • Минимальные значения утечки и воздушного зазора;
  • работа при повышенных температурах и нагрузках;

Total comments: 0

leave a comment

Your email will not be published.

en_GBEN