Medizinische Isolationstransformatoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der elektrischen Sicherheit in medizinischen Einrichtungen. Dieser Artikel untersucht die wichtigsten Konstruktionsprinzipien von medizinischen Isolationstransformatoren.
Medizinische Trenntransformatoren sind so konzipiert, dass sie den Patienten und den Bediener vor einem elektrischen Schlag isolieren und das Gerät vor Stromstößen oder fehlerhaften Komponenten schützen.
Zur Sicherheit des Patienten in Krankenhäusern sollten alle diagnostischen oder therapeutischen medizinischen Geräte (medizinische elektrische Geräte und nicht-medizinische elektrische Geräte in der Patientenumgebung und in medizinisch genutzten Bereichen) durch eine verstärkte Isolierung vollständig von der Versorgungsleitung getrennt sein. Die vollständige Sicherheit für Patient und Bediener wird durch medizinische Trenntransformatoren mit sehr niedrigem Ableitstrom (IEC 60601-1 Medizinische elektrische Geräte) gewährleistet.
Medizinische Transformatoren sind so konzipiert, dass sie den Patienten und den Bediener vor einem elektrischen Schlag isolieren und das Gerät vor Stromstößen oder fehlerhaften Komponenten schützen.
Medizinische Transformatoren halten zudem strikt folgende Vorgaben ein:
- Höchstwerte für Erd-, Patienten- oder Gehäuseableitstrom
- Einhaltung der harmonisierten Norm IEC 60601
- Mindestwerte für Kriech- und Luftstrecken
- Maximaler Temperaturanstieg
Vorteile von medizinischen Transformatoren
- Verkürzte Sicherheitsprüfzeiten für eine schnellere Markteinführung
- Niedriger Ableitstrom
- Garantierte Einhaltung internationaler Sicherheitsnormen
- Kompakte Größe
- Reduziertes Gewicht
- Geringe Leistungsverluste
- Integrierter Thermoschutz
Eine sichere galvanische Trennung vom öffentlichen Stromnetz wird innerhalb der Ableitstromgrenzen der angeschlossenen Geräte gewährleistet. Die geringen magnetischen Streufelder und das fehlertolerante Design machen diese Transformatoren für den Einsatz in der Nähe von Monitoren geeignet. Sie sind nicht nur eine ideale Lösung für die medizinische Diagnose oder medizinische elektronische Geräte, sondern können auch in IT-Geräten und Videosystemen in der Patientenumgebung eingesetzt werden.
Methoden der Isolationsgestaltung
Medizinische Trenntransformatoren nutzen zwei Konstruktionsoptionen, um eine Isolierung zu erreichen: Schutzerdung und verstärkte Isolierung.
Schutzerdungstransformatoren nutzen die Standard-Transformatorisolierung. Ein Schutzschirm zwischen Primär- und Sekundärspule, mit Isolierung zwischen dem Schirm und jeder Spule, hält die maximalen Ableitströme ein. Der Schutzschirm muss dick sein, um die in der Sicherheitsnorm geforderten Prüfungen zu bestehen. Wenn die Isolierung bricht, führt der elektrische Pfad direkt zur Erde, was für Sicherheit sorgt.
Bei einem Transformator, der auf doppelter oder verstärkter Isolierung basiert, gibt es keinen „Schutzschirm“, aber die Isolierung ist, wie der Name schon sagt, wesentlich dicker. Sie ist so ausgelegt, dass alle Schichten der Isolierung die von der Norm geforderten Dicken- und Hochspannungsprüfungen bestehen können. Wenn eine Isolationsschicht bricht, kann die nächste Schicht die erforderliche Sicherheit bieten.
Bei beiden Konstruktionsoptionen muss der Aufbau dennoch die erforderlichen Kriech- und Luftstreckenanforderungen erfüllen. Wenn der Transformator einen statischen Schirm zur Rauschunterdrückung enthält, ist zu beachten, dass dieser Schirm dem Transformator keine Schutzerdung bietet, sondern vielmehr als Funktionserde dient. Wenn der Schirm geerdet ist, dämpft er das Gleichtaktrauschen und kann den Ableitstrom von der Primär- zur Sekundärwicklung verringern (bitte beachten Sie, dass diese Ableitstromreduzierung nicht dieselbe ist wie bei der Messung von Primärseite zu Erde).
Normalerweise hat ein Transformator mit doppelter/verstärkter Isolierung ohne zusätzliche mechanische Barrieren zwischen Primärseite, Schirm und Sekundärseite einen geringeren Ableitstrom als ein Transformator mit Schutzschirm.
Ein Schutzschirmdraht sollte an die Schutzerdungsklemme im Gerät angeschlossen werden, während der statische Schirm, falls vorhanden, an die Funktionserdungsklemme angeschlossen werden sollte.
Medizinische Trenntransformatoren werden meist in einem Verhältnis von 1:1 verwendet (die Primärnennspannung entspricht dem Sekundärnennspannungswert). Die beiden Wicklungen haben die gleiche Windungszahl. Es kann einen geringfügigen Unterschied in der Windungszahl geben, um Spannungsabfälle auszugleichen; andernfalls wäre die Sekundärspannung etwas niedriger als die Primärspannung.
Durch die Verwendung von Isolierband und einer Schirmwicklung zwischen Primär- und Sekundärwicklung wird die erforderliche Durchschlagsfestigkeit von ≥ 4 kV für verstärkte und doppelte Isolierung erreicht, zudem wird der erforderliche „allgemeine Erdableitstrom“ von < 100 µA eingehalten.
Medizinische Trenntransformatoren von Etal
Etal entwickelt und fertigt medizinische Trenntransformatoren für 240/120/100 V und 240/120 V mit einer Leistung von bis zu 3000 VA (Standardsortiment) und bis zu 15 kVA (Sonderanfertigungen). Etal-Trenntransformatoren bieten verstärkte Sicherheit für den Einsatz in medizinischen elektronischen Geräten. Unsere Sicherheitsspezifikationen liegen weit innerhalb der empfohlenen Normen und entsprechen den Compliance-Richtlinien der IEC- und UL-Sicherheitsstandards.
Weitere Informationen finden Sie auf der folgenden Seite der Website: Transformatoren für medizinische Anwendungen
