仪器仪表设备的金属外壳带电原因及解决办法

仪器仪表设备的金属外壳带电要素及解决办法
笔记本外接两相电源时,有较广泛的外壳漏电疑问,用手接触笔记本的金属部位会感会有麻电的感触;电脑主机金属外壳在大地线悬空的情况下也有带电情况,其他金属外壳电子设备也很多存在这个现象,比如家用的平板电脑、洗衣机、冰箱等。以上疑问的发生,显然是设备的外壳带了“电”。那么金属外壳为何会带“电”呢?怎样防止仪器仪表设备的外壳带电伤人呢?就这两个疑问分析如下:
一、仪器仪表外壳带电的要素
1.电学仪器仪表外壳正常带电
大多数的电学仪器金属外壳带电归于正常情况,一般称这种“电”为感应电或许悬空电压,测出的电压为感应电压。也有人称这种“电”为泄露电流或漏电流。它的特征是:电压高于48V,而电流十分小。一般对人体安全没有直接危害,但对应个别对电分外活络的人有麻电的感触。电学仪器外壳带这种“电”的要素是什么呢?
上面说的感应电压指的是正常的电学仪器对大地隔绝时,电学仪器金属外壳与大地之间的电压差。由电学仪器的内部电路与电学仪器外壳之间的绝缘电阻和分布电容的容抗致使的阻抗,其他,电学仪器的外壳与大地也有一等效阻抗,由电学仪器外壳与大地的绝缘电阻和电学仪器外壳与大地的分布电容容抗并联等效而成。根据电路串联的特征,可求得电学仪器外壳的对地电压。
电源适配器发生的接触电流又是怎样传给笔记本呢?不管是工频电源仍是开关电源适配器,一般主变压器高压低压侧都会有一个等效电容,也会有微量的泄露电流,电源适配器的输出给笔记本供电,一正一负(正极一般便是十几伏的电压,而负极便是笔记本的功用地,用来联接笔记本的外壳、USB接口的功用地、HDMI接口的功用地,而这个负极一般和适配器的地是连通的)。那么这就给适配器的接触电流传给笔记本发明晰条件。这个情况无法防止。解决办法是变压器中间层添加铜皮屏蔽层隔绝接地等,但无法完全屏蔽这个效应,多少有那么点漏电。正本大多数这个感应电可以完全疏忽。
正常情况,适配器发生的接触电流绝大多数都会通过适配器的接地线传回大地;而一小有些传给了不接地的外壳、不接地的数据线等,所以人体感触不到;而当接地不良或许没有接地的时分,适配器发生的接触电流不能通过电源适配器的接地端泄走,就会传给笔记本的金属外壳以及USB线;当人触及笔记本外壳时,接触电流就会直接通过人体流向大地,然后发生题主所说的感触。为了防止接触电流构成危险,所以需要束缚这个电流大小。这个是适配器检验时很首要的一项安全性实验。只需是合格产品,接触电流值都会在安全范围以内。
但凡交流供电的设备(首要是含有Y电容的适配器、开关电源等),必然会发生接触电流,只不过绝大多数都被大地泄走了;而检验设备的接触电流时,是断开接地线进行检验的,也便是说,即使发生题主那种情况,也不会有危险。

2.电学仪器外壳不正常带电
根据国标中对电磁兼容(EMC,EMI)和安全的请求。 EMI计划的首要内容是噪声滤波器的计划。选用开关电源滤波器能有效地克制电网中的噪声进入设备(电源),也可以克制设备(电源)发生的噪声污染电网。为了克制这些噪声污染就有必要选用滤波电路,为了克制工共模搅扰就需要在输入的两条线L,N线分别并上两个电容到地。电容的有一个很大的作用便是隔直通交,(一般的噪声高扰都是高频信号,可以近似的了解主交流信号)。如接地,则此有些搅扰信号流入大地,抵达滤波的作用。如未接地,人若接触则流入人体。也便是所了解的漏电现象。(此有些电压为交流,静态或许一般高达110V支配)。
在国标GB4943(信息技术设备的安全)中规矩,有关的用电器(包括电源)有必要接地。假设电脑机箱未接地,而电源上也未接地线,然后使这有些电无放开释,构成机箱带电。
不过由于安全规矩,这个漏电流不会逾越人体承受极限,即一般电不死人,这2颗电容一般不会短路(一般采用短路会自炙烤的介质)。解决办法便是出色接地,,无法接地可将地线与电容别离,或许去掉电容(emi会增大, 当然一般有共模电感的有或许替代这2个电容,不过成本会高很多),这便是大多数电脑外壳带电要素。
开关电源高压侧和低压侧(便是光耦跨过的2侧,一般电路板这2侧间都会有明显的距离切割)一般会有一颗EMI电容(有些电源还或许并联一个高阻电阻 (稀有)),假设电源侧有漏电流相同也会发生漏电现象。
电学仪器金属外壳因某种要素与电源线接通或电学仪器绝缘损坏而带电称为电学仪器外壳的不正常带电。此刻电学仪器金属外壳对地电压与电源电压几乎相等,对人体的安全有很大要挟。
由以上分析可以看出,电学仪器金属外壳的不正常带电,分外是电学仪器内部绝缘击穿短路时,人体一旦接触电学仪器外壳,加在人体上的电压是220V的交流电压,有丧身的危险。
二、安全正常带电和不正常带电的区别办法
办法一:把电学仪器的金属外壳与一只一般白炽灯泡一极相连,灯泡的另一极与大地或电源的零线相连。若灯泡不亮,一般归于正常带电;若灯泡与接在220V的交流电源上亮度相同,则内部绝缘已击穿;若灯泡比接在220V交流电源上时暗一些,则内部绝缘不良而漏电,且灯泡越亮,漏电越严重。后两种带电归于电学仪器的不正常带电。
办法二:用万用表电阻档(R×10K档)测量电学仪器外壳与电源引线间的电阻。若阻值为零,则内部绝缘已击穿;若阻值小于2MΩ,则内部绝缘不良而漏电,且阻值越小漏电越严重;若阻值为无穷大或大于2MΩ,则为正常带电。
三、如何消除电学仪器外壳所带的电
虽说电学仪器金属外壳的正常安全带电,即感应电压,不会对人体构成直接危害,但外壳电压较高时有麻电的感触,向被针刺相同的感触,会遭到惊吓。如今消除电学仪器外壳带电的技术措施首要有以下四种:
1.保护接大地
便是把在缺点状态下或许带电的金属壳体同接大地体可靠地联接起来。电学仪器选用保护接地后即使外壳因绝缘欠好而带电,这时运用者碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联,而人体电阻远大于接地电阻,因而流过人体的电流就很小,电流通过金属外壳直接到大地了,保证了人体的安全。选用了保护接地后若电器的绝缘被击穿,这时的短路电流很大,只需选择适合的短路保护设备(熔断器),一般熔丝被烧断(只在火线上设备熔断器),把电学仪器的电源堵截,保证了运用电学仪器人员的安全。
2.保护接零
便是把电学仪器的金属壳体,通过联接导线与供电线路系统中的零线可靠地联接起来。这种办法首要用于三相四线制电源中性点直接接地供电系统。发达国家在这种保护办法中,装设专用保护零线,也便是选用三相五线制供电。选用保护接零后,假设电器的绝缘损坏而碰壳,由于中线的电阻很小,所以短路电流很大,立即使电路中的熔丝烧断,堵截电源,然后消除触电危险。
3.漏电保护器
漏电保护器是为了防止漏电或触电的保护仪器。当电学仪器泄露电流逾越额定值(线路结束设备的漏电保护器动作电流小于30毫安,动作时间小于0.1秒)时,该设备跳闸,断电。它常常与保护接地或保护接零合用,构成两层保险。
4.两层绝缘或加强绝缘
两层绝缘是指除底子绝缘(作业绝缘)以外,还有一层独立的附加绝缘用来保证在底子绝缘损坏时,防止电器外壳带电,保护运用者。选用加强绝缘的电源适配器的标签上标有一个特其他“回”字符号。由于具有两层绝缘,它不会因一层绝缘损坏而发生触电事端,因而不用为它装设漏电保护器,也没必要设备接地线,所以这类电学仪器装备的电源插头都是两脚式的。这类电学仪器虽然很安全,但由于绝缘外壳的机械强度和耐高温功用差,它只能做成小功率的电学仪器。加强绝缘是指绝缘材料机械强度和绝缘功用都增强的底子绝缘,它具有与两层绝缘相同的保护才干。


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