Використання тороїдальних трансформаторів у медичних пристроях

Три найбільш часто використовувані методи ізоляції - це оптопари (світло), трансформатори (магнітний потік) та ємнісні з'єднувачі (електричне поле).

Ізоляція забезпечує кілька переваг безпеки у медичному обладнанні:

• Вона розриває контури заземлення
• Покращує відхилення напруги синфазного струму
• Вона дозволяє двом частинам ланцюга перебувати на різних рівнях напруги, що означає, що одна сторона може бути безпечною, тоді як інша знаходиться на небезпечному рівні напруги. У рамках даного обговорення ми зосередимося на використання трансформаторів як метод електричної ізоляції медичного обладнання.

Огляд трансформаторів

Трансформатор - це електричний пристрій, який передає енергію між двома або більше контурами за допомогою електромагнітної індукції. Зазвичай трансформатори використовуються підвищення або зниження напруги змінного струму в електроенергетиці. Це досягається шляхом пропускання змінного струму через первинну обмотку для створення магнітного потоку в осерді трансформатора. Цей потік потім індукує напругу у вторинній обмотці трансформатора. Залежно від співвідношення первинної та вторинної обмоток вихідна напруга трансформатора може бути збільшена або зменшена.

Для більшості трансформаторів, призначених для використання в будинках та офісах, використовується один з двох типів трансформаторів: набірний сердечник Ш-подібний (EI) або тороїдальний сердечник.

Конструкція трансформатора Ш-подібної конструкції

У конструкції EI відповідні компоненти «E» та «I» штампуються з листів тонкої зернистої електротехнічної сталі, які потім складаються в стопку для створення сердечника. Первинна та вторинна обмотки намотуються на шпулі. Декілька шпулів поміщаються на шпинделі і обертаються для накладання обмоток.

Цей метод використання шпулі дозволяє автоматизувати процес, що скорочує час виготовлення, а також забезпечує ізоляцію між обмотками та сердечником. Ламінати сердечника EI укладаються всередину шпулі для замикання магнітопроводу трансформатора.

Конструкція тороїдального трансформатора

Тороїдальний сердечник виготовляється з безперервної смуги кремнієвої сталі, яка намотується подібно до тугої годинної пружини. Кінці прихоплюються невеликими точковими зварними швами, щоб запобігти розмотування намотаної сталі. Серце ізолюється епоксидним покриттям або набором ковпачків або кількома витками ізоляційної плівки.

Обмотки трансформатора накладаються безпосередньо на сам сердечник. Для ізоляції обмоток потрібна додаткова ізоляція.

Оскільки обмотки мають бути намотані через центральний отвір сердечника. А сам сердечник є цілісним, шпулі не можуть бути використані в тороїдальних трансформаторах. Це робить виробництво тороїдальних трансформаторів більш трудомістким.

Якщо тороїдальні трансформатори більш трудомісткі та не піддаються автоматизації, чому вони використовуються? Відповідь криється у продуктивності.

Безперервна смуга сталі, що використовується в сердечнику, дозволяє трансформатору бути меншою, легшою, ефективнішою і тихішою, ніж EI-ламінат. Ці якості дуже бажані для медичного електроустаткування (і багатьох інших застосувань) та виправдовують додаткові витрати.

Таким чином:

Тороїдальні трансформатори ідеально підходять для електричної ізоляції медичного обладнання, оскільки вони є компактними і при необхідності можуть бути повністю герметизовані. Вони також мають низький рівень паразитних полів і тому менш схильні викликати електромагнітні перешкоди, що випромінюються.

.

Конструкція ізоляційного трансформатора медичного класу

Роздільні трансформатори медичного класу призначені для ізоляції пацієнта та оператора від ураження електричним струмом та захисту обладнання від стрибків напруги або несправних компонентів.

Для забезпечення безпеки пацієнта в лікарнях все діагностичне або терапевтичне медичне обладнання (медичні електроприлади та немедичні електроприлади в оточенні пацієнта та зонах медичного призначення) має бути повністю ізольовано від лінії живлення за допомогою посиленої ізоляції. Повну безпеку пацієнта/оператора забезпечують ізолюючі трансформатори медичного класу з низьким струмом витоку (IEC 60601-1 медичне електрообладнання).

Трансформатори медичного класу призначені для ізоляції пацієнта та оператора від ураження електричним струмом та для захисту обладнання від стрибків напруги або несправних компонентів.

Трансформатори медичного класу також суворо відповідають таким вимогам:

• Максимальні значення струму витоку на землю, пацієнта чи корпус;
• Відповідність гармонізованому стандарту IEC 60601;
• Мінімальні значення витоку та повітряного зазору;
• робота при підвищених температурах та навантаженнях;