关于GB9706.1-2007标准中输入功率的探讨

杨艳 矫强 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

关于GB9706.1-2007标准中输入功率的探讨

杨艳 矫强 辽宁省医疗器械检验检测院 （沈阳 110179）

该文筛选出了GB9706.1-2007医用电气设备 第1部分：安全通用要求中与输入功率相关的条款内容，并对其进行了详述；同时提出了一种求解复杂情况视在功率的准确算法及简化算法，方便了检测人员的检测。

输入功率 视在功率测量

0.概述

输入功率是医用电气设备的一个重要的指标，是设备或设备部件的外部必须标记的内容（电网供电设备）。该文从输入功率这条主线出发，列举了标准中跟输入功率相关的条款内容，并详述了输入功率对这些条款的具体影响。

1.关于GB9706.1-2007标准中输入功率相关条款的探讨

1.1 关于输入功率的设备或设备部件的外部标记（条款号6.1j)）

关于输入功率的设备或设备部件的外部标记，标准条款叙述内容多且复杂，不易理解，该文从四个方面对标准条款的内容分别进行阐述：

1.1.1 条款内容：“额定输入应以安或伏安表示，或当功率因素大于0.9时，以用瓦表示。”

这里明确要求额定输入功率只能以两种形式表示，第一种是电流（单位：A）；第二种是视在功率（单位：VA）。第二种表示形式在功率因数大于0.9时，也可以用有功功率表示（单位：W）。

1.1.2 条款内容：“当设备有一个或几个额定电压范围，若这（些）范围超出给定范围平均值±10%时，应标明这（些）范围输入功率的上、下限。”

1.1.3 条款内容：“若电压范围的极限未超出其平均值±10%，则只需标明平均值输入功率。”

这里要求对于电压范围超出给定电压范围平均值±10%时，需要标明在这个范围内输入功率的上、下限。如医用电气设备电压范围为100V～240V，给定范围的平均值为170V，平均值的±10%范围为153V～187V，显然医用电气设备电压范围超出了范围平均值的±10%，这时输入功率就需要标出两个值（即输入功率的上、下限）。如果电压范围未超过±10%，则只需标明一个平均值的输入功率。

1.1.4 条款内容：“若设备标称值同时包括了长期的和瞬时的电流或伏安值，标记应同时包括长期和瞬时伏安标称值，并在随机文件中清楚地分别予以表明。”

对于拥有透视和摄影两种功能的X射线类设备而言，需要同时标注长期的（透视）和瞬时（摄影）的输入功率。

1.1.5 条款内容：“若设备附有供其他设备的电源连接装置，则设备所标的输入功率应包括对这些设备的额定（并标明）输入在内。”

这里所标的输入功率不仅包括本设备的输入功率还需要包括其供电设备的输入功率。

1.2 输入功率试验（条款号7）

试验测得的输入功率不应大于标称值的相应数值，标准中依据设备是否主要由电动机驱动和额定输入功率与100VA（100W）的大小比值分成4类叙述。试验测得的输入功率最大不应大于标称值的25%。这里有两种需要进行修改的特殊情况需要讨论：第一种是输入功率标称值远大于实测值，由于设备的元器件都是按照标称值选取的，所以出现这种情况就意味着以较高的要求选取了元器件，增大了设备的制造成本；第二种是输入功率实测值远大于标称值，由于设备的元器件都是按照标称值选取的，所以出现这种情况就意味着以较低的要求选取了元器件，容易造成危险。

1.3 超温（条款号42）

具有不同功能的设备部件及设备部分的温度不应超过指定值，测量超温的时间由设备的运行模式指定。为了获得极限测试状态，设备应选择在能达到最大输入功率模式下工作。

1.4 导线的截面积（条款号57.3c)）

电源软电线导线的截面积是根据设备的名义电流来选取的，也就是按照设备的标称输入功率来选取的。导线截面积如果选取太小容易导致导线过热绝缘失效而发生危险，导线截面积如果选取太大则容易增加企业的生产成本，因此根据输入功率合理选择电源软电线导线的截面积就变得尤为重要了。对于医用电气设备，电源软电线导线名义截面积最小为0.75mm2。

1.5 网电源熔断器和过电流释放器（条款号57.6）

设备的输入功率也是设备在正常工作状态下的输入电流，将决定设备的网电源部分熔断器和过电流释放器分断电流的选取[2]。如果分断电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断，也可能对电源电路中电流标称值小于分断电流的元器件起不到任何保护作用；如果分断电流选择偏小，可能在正常负荷电流作用时就会熔断，影响设备的正常运行。

2.输入功率测量方法的探讨

2.1 现有的输入功率的测量方法

现有两种输入功率测量方法[3]：第一种是采用专用测试设备进行测量，如采用两相或者三相数字功率计；第二种是采用通用设备进行测量，如采用万用表、钳形表和相位表。

图1. 测量电路

2.2 两种测量方法的比较

这两种方法各有利弊：第一种方法操作简单，除能够直接测量视在功率外，还能够直接测量有功功率、无功功率、功率因素、相位角等相关参数，不过此种方法测量的输入功率数值有限（通常电流在20A以下），大功率设备往往无法采用它进行测量；第二种方法虽然没有输入功率限值的影响，不过涉及的测量仪表多，接线繁杂。因此如果测量范围允许，采用第一种方法进行输入功率测量是不二的选择。

2.3 三相四线制不对称情况的功率测量

该文选取最复杂的三相四线制不对称情况进行说明，提出了准确的总视在功率的计算公式和其简化计算方法。

2.3.1 测量电路

采用的测量电路如图1所示[4]。

2.3.2 专用设备视在功率计算方法

采用专用设备-数字功率计测量的总视在功率值是根据公式1求得的：

公式1 专用设备总视在功率求解公式

2.3.3 总视在功率准确的计算方法

对于大型设备，设备总是给出额定输入功率，也就是设备输入的总视在功率。对于接线方式为三相四线制设备的总视在功率，由于视在功率不守恒，因此通过分别测量三相视在功率后相加求得总视在功率的方法并不准确，而需要通过复杂的公式推导出准确计算方法[5]。由于总复功率守恒，这里借助于总复功率推导总视在功率，如公式2所示。设备总视在功率就是总复功率取实部。

公式2 总复功率的推导公式

式中：

UAN、UBN、UBN—分别是A相、B相、C相与N线之间的电压有效值，单位：V；

IA、IB、IC—分别是A相、B相、C相电流的有效值，单位：A；

φA、φB、φC—分别是A相、B相、C相电压与电流的相角，单位：°。

2.3.4 简化的总视在功率计算方法

用公式2计算设备总视在功率，计算值准确，然而需要测量相位角，这对于一般试验室来说，操作复杂，不太容易实现。因此该文还提出了一种简化的计算方法，如公式3所示。虽然计算值不够精确，但是可以根据此值估算电源容量，不失为一个相对简单的测量方法。此公式利用有功功率守恒（P=PA+PB+PC）、无功功率守恒（Q=QA+QB+QC）、视在功率与有功功率及无功功率的关系（S2=P2+Q2）和恒等式（）进行推导和计算。

公式3 简化的总视在功率计算公式：

3.小结

该文从GB9706.1-2007标准中输入功率相关条款的探讨和输入功率测量方法的探讨两个方面梳理了输入功率的检测，阐述了与输入功率有关的条款的准确内涵，理清了这些条款与输入功率之间的内在联系；同时给出了输入功率准确的及精简的测量公式，方便了不同目的输入功率的测量，方便了检测人员的检测。

[1] GB9706.1-2007《医用电气设备第1部分：安全通用要求》[S]。

[2] 周平, 赵荻, 彭承琳. GB9706.1对医用电气设备中熔断器的选取要求. 中国医疗设备, 2010,25(11)：46～48.

[3] 魏景锋. 国家标准GB9706.1-2007医用电气设备安全通用要求所需试验及仪器分析[J] .中国医疗器械信息, 2013,(9)：17～20.

[4] 罗先觉. 《电路》[M]. 北京：高等教育出版社, 2006.

[5] 刘秀成. 三相电路功率的测量方法[J] .电气电子教学学报, 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

杨艳，工程师，通信作者；矫强，高级工程师。