I trasformatori di isolamento per uso medico sono progettati per isolare il paziente e l'operatore da una scossa elettrica e per proteggere l'apparecchiatura da sovratensioni o componenti difettosi.
Per la sicurezza del paziente negli ospedali, tutte le apparecchiature mediche diagnostiche o terapeutiche (dispositivi elettrici medici e dispositivi elettrici non medici nell'ambiente del paziente e nelle aree ad uso medico) devono essere completamente isolate dalla linea di alimentazione utilizzando un isolamento rafforzato. La completa sicurezza del paziente/operatore è garantita da trasformatori di isolamento di grado medicale con corrente di dispersione molto bassa (IEC 60601-1 medical electrical equipment).
I trasformatori per uso medico sono progettati per isolare il paziente e l'operatore da scosse elettriche e per proteggere l'apparecchiatura da sovratensioni o componenti difettosi.
I trasformatori di grado medicale rispettano inoltre rigorosamente quanto segue:
- Valori massimi della corrente di dispersione a terra, del paziente o dell'involucro
- Conformità allo standard armonizzato IEC 60601
- Minimi per la distanza di dispersione e la distanza di aerazione
- Aumento massimo della temperatura
Vantaggi dei trasformatori di grado medico
- riduzione dei tempi dei test di sicurezza, per un time to market più rapido
- bassa corrente di dispersione
- conformità garantita agli standard delle agenzie di sicurezza internazionali
- dimensioni compatte
- peso ridotto
- basse perdite di potenza
- protezione termica integrata
Viene fornita una separazione galvanica sicura dalla rete elettrica pubblica, entro i limiti di corrente di dispersione dei dispositivi collegati. I bassi campi magnetici vaganti e il design con tolleranza ai guasti rendono questi trasformatori adatti all'uso in prossimità dei monitor. Non sono solo una soluzione ideale per la diagnosi medica o per i dispositivi elettronici medici, ma possono essere utilizzati anche nelle apparecchiature informatiche e nei sistemi video nell'ambiente del paziente.
Metodi di progettazione dell'isolamento
I trasformatori di isolamento per uso medico utilizzano due opzioni di progettazione per ottenere l'isolamento: la messa a terra di sicurezza e l'isolamento rinforzato.
Terreno di sicurezza - I trasformatori di sicurezza a terra utilizzano l'isolamento standard dei trasformatori. Uno schermo di sicurezza tra le bobine primarie e secondarie, con isolamento tra lo schermo e ciascuna bobina, mantiene i massimi di corrente di dispersione. Lo schermo di sicurezza deve essere spesso per poter soddisfare i test richiesti dallo standard di sicurezza. Se l'isolamento si rompe, il percorso elettrico va direttamente a terra, garantendo la sicurezza.
Isolamento doppio/rinforzato - Per un trasformatore che si basa su un isolamento doppio o rinforzato non esiste uno schermo di “sicurezza”, ma l'isolamento, come indica il nome, è molto più spesso. È progettato in modo che tutti gli strati dell'isolamento possano superare i test di spessore e di alta tensione potenziale richiesti dalla norma. Se uno strato di isolamento si rompe, lo strato successivo sarà in grado di garantire la sicurezza richiesta.
In entrambe le opzioni di progettazione, il progetto costruttivo deve comunque soddisfare i requisiti di dispersione e distanza richiesti. Se il trasformatore include uno schermo statico per la riduzione del rumore, è importante notare che questo schermo non fornisce al trasformatore una messa a terra di sicurezza, ma funziona piuttosto come una terra funzionale. Quando lo schermo è collegato a terra, attenua il rumore di modo comune e può ridurre la corrente di dispersione dal primario all'avvolgimento secondario (si noti che questa riduzione della dispersione non è la stessa che si ottiene misurando il primario a terra).
Normalmente, senza barriere meccaniche aggiuntive tra il primario e lo schermo e il secondario, un trasformatore con isolamento doppio/rinforzato ha una corrente di dispersione inferiore rispetto a quello con schermo di sicurezza.
Un filo di schermatura di sicurezza deve essere collegato al terminale di terra di protezione dell'apparecchiatura, mentre lo schermo statico, se incluso, deve essere collegato al terminale di terra funzionale.
I trasformatori di isolamento di grado medicale sono per lo più utilizzati in un rapporto 1:1 (la tensione nominale primaria è uguale al valore nominale della tensione secondaria). I due avvolgimenti avranno lo stesso numero di spire. Potrebbe esserci una leggera differenza nel numero di spire per compensare le cadute di tensione; altrimenti, la tensione secondaria sarebbe leggermente inferiore a quella primaria.
Utilizzando un nastro di isolamento e un avvolgimento di schermo tra gli avvolgimenti primari e secondari si ottiene la rigidità dielettrica richiesta di ≥ 4 kV per l'isolamento rinforzato e doppio, nonché la “corrente di dispersione a terra generale” richiesta di < 100 µA.
Trasformatori di isolamento di grado medicale Talema
Talema progetta e produce trasformatori di isolamento di grado medicale per 240/120/100 V e 240/120 V con capacità fino a 3000 VA (gamma standard) e fino a 15 kVA (progetti personalizzati). I trasformatori di isolamento Talema offrono una sicurezza rafforzata per l'uso in dispositivi elettronici medicali. Le nostre specifiche di sicurezza rientrano negli standard raccomandati e rispettano le linee guida di conformità stabilite dagli standard di sicurezza IEC e UL.
Per ulteriori informazioni, consultare la seguente pagina del sito web di Talema:
Trasformatori toroidali di grado medico
Miglioramento della progettazione dei trasformatori per uso medico
Come discusso in precedenza, i trasformatori toroidali standard sono ad alta intensità di lavoro rispetto ai trasformatori EI standard, poiché la costruzione non si presta all'automazione. Inoltre, impiegano un isolamento intermedio più spesso per soddisfare i requisiti di corrente di dispersione specificati dagli standard di sicurezza. È quindi necessario progettare un trasformatore toroidale per superare questi inconvenienti.
La tecnologia delle calotte con nucleo segmentato risponde a queste esigenze. Utilizzando cappucci d'anima appositamente progettati che offrono i vantaggi di isolamento di una bobina (costruzione lineare), è possibile ridurre i costi di produzione e ottenere altri vantaggi in termini di corrente di dispersione, aumento della temperatura e riduzione del peso.
Nel prossimo articolo di questa serie parleremo della tecnologia dei condensatori a nucleo segmentato per i trasformatori di isolamento medicali.
Per saperne di più, consultate il nostro libro bianco. Miglioramento dei trasformatori di isolamento medicale con la tecnologia dei cappucci a nucleo segmentato
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