開關(guān)電源廠家講述儀器儀表設(shè)備的金屬外殼帶電原因及解決辦法
一、儀器儀表外殼帶電的原因
1.電學(xué)儀器儀表外殼正常帶電
大多數(shù)的電學(xué)儀器金屬外殼帶電屬于正常情況，一般稱這種“電”為感應(yīng)電或者懸空電壓，測(cè)出的電壓為感應(yīng)電壓。也有人稱這種“電”為泄露電流或漏電流。它的特點(diǎn)是：電壓高于48V，而電流非常小。通常對(duì)人體安全沒有直接危害，但對(duì)應(yīng)個(gè)別對(duì)電特別敏感的人有麻電的感覺。電學(xué)儀器外殼帶這種“電”的原因是什么呢？
上面說(shuō)的感應(yīng)電壓指的是正常的電學(xué)儀器對(duì)大地隔離時(shí)，電學(xué)儀器金屬外殼與大地之間的電壓差。由電學(xué)儀器的內(nèi)部電路與電學(xué)儀器外殼之間的絕緣電阻和分布電容的容抗引起的阻抗，另外，電學(xué)儀器的外殼與大地也有一等效阻抗，由電學(xué)儀器外殼與大地的絕緣電阻和電學(xué)儀器外殼與大地的分布電容容抗并聯(lián)等效而成。根據(jù)電路串聯(lián)的特點(diǎn)，可求得電學(xué)儀器外殼的對(duì)地電壓。
電源適配器產(chǎn)生的接觸電流又是如何傳給筆記本呢？不管是工頻電源還是開關(guān)電源適配器，一般主變壓器高壓低壓側(cè)都會(huì)有一個(gè)等效電容，也會(huì)有微量的泄露電流，電源適配器的輸出給筆記本供電，一正一負(fù)（正極一般就是十幾伏的電壓，而負(fù)極就是筆記本的功能地，用來(lái)連接筆記本的外殼、USB接口的功能地、HDMI接口的功能地，而這個(gè)負(fù)極往往和適配器的地是連通的）。那么這就給適配器的接觸電流傳給筆記本創(chuàng)造了條件。這個(gè)狀況無(wú)法避免。解決方法是變壓器中間層增加銅皮屏蔽層隔離接地等，但無(wú)法完全屏蔽這個(gè)效應(yīng)，多少有那么點(diǎn)漏電。其實(shí)大多數(shù)這個(gè)感應(yīng)電可以完全忽略。
正常情況，適配器產(chǎn)生的接觸電流絕大多數(shù)都會(huì)通過適配器的接地線傳回大地；而一小部分傳給了不接地的外殼、不接地的數(shù)據(jù)線等，所以人體感覺不到；而當(dāng)接地不良或者沒有接地的時(shí)候，適配器產(chǎn)生的接觸電流不能通過電源適配器的接地端泄走，就會(huì)傳給筆記本的金屬外殼以及USB線；當(dāng)人觸及筆記本外殼時(shí)，接觸電流就會(huì)直接通過人體流向大地，從而產(chǎn)生題主所說(shuō)的感覺。為了防止接觸電流造成危險(xiǎn)，所以需要限制這個(gè)電流大小。這個(gè)是適配器測(cè)試時(shí)很重要的一項(xiàng)安全性試驗(yàn)。只要是合格產(chǎn)品，接觸電流值都會(huì)在安全范圍之內(nèi)。
凡是交流供電的設(shè)備（主要是含有Y電容的適配器、開關(guān)電源等），必然會(huì)產(chǎn)生接觸電流，只不過絕大多數(shù)都被大地泄走了；而測(cè)試設(shè)備的接觸電流時(shí)，是斷開接地線進(jìn)行測(cè)試的，也就是說(shuō)，即使產(chǎn)生題主那種情況，也不會(huì)有危險(xiǎn)。
2.電學(xué)儀器外殼不正常帶電
根據(jù)國(guó)標(biāo)中對(duì)電磁兼容（EMC，EMI）和安全的要求。 EMI設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是噪聲濾波器的設(shè)計(jì)。采用開關(guān)電源濾波器能有效地抑制電網(wǎng)中的噪聲進(jìn)入設(shè)備（電源），也可以抑制設(shè)備（電源）產(chǎn)生的噪聲污染電網(wǎng)。為了抑制這些噪聲污染就必須采用濾波電路，為了抑制工共模干擾就需要在輸入的兩條線L，N線分別并上兩個(gè)電容到地。電容的有一個(gè)很大的作用就是隔直通交，（一般的噪聲高擾都是高頻信號(hào)，可以近似的理解主交流信號(hào)）。如接地，則此部分干擾信號(hào)流入大地，達(dá)到濾波的作用。如未接地，人若接觸則流入人體。也就是所理解的漏電現(xiàn)象。（此部分電壓為交流，靜態(tài)可能一般高達(dá)110V左右）。
在國(guó)標(biāo)GB4943（信息技術(shù)設(shè)備的安全）中規(guī)定，相關(guān)的用電器（包括電源）必須接地。如果電腦機(jī)箱未接地，而電源上也未接地線，從而使這部分電無(wú)放釋放，造成機(jī)箱帶電。
不過由于安全規(guī)定，這個(gè)漏電流不會(huì)超過人體承受極限，即一般電不死人，這2顆電容一般不會(huì)短路(一般采取短路會(huì)自燒灼的介質(zhì))。解決方法就是良好接地,，無(wú)法接地可將地線與電容分離，或者去掉電容(emi會(huì)增大, 當(dāng)然一般有共模電感的有可能代替這2個(gè)電容,不過成本會(huì)高很多)，這就是大多數(shù)電腦外殼帶電原因。
開關(guān)電源高壓側(cè)和低壓側(cè)(就是光耦跨越的2側(cè)，一般電路板這2側(cè)間都會(huì)有明顯的距離分割)一般會(huì)有一顆EMI電容(部分電源還可能并聯(lián)一個(gè)高阻電阻 (少見))，如果電源側(cè)有漏電流同樣也會(huì)產(chǎn)生漏電現(xiàn)象。
電學(xué)儀器金屬外殼因某種原因與電源線接通或電學(xué)儀器絕緣損壞而帶電稱為電學(xué)儀器外殼的不正常帶電。此時(shí)電學(xué)儀器金屬外殼對(duì)地電壓與電源電壓幾乎相等，對(duì)人體的安全有很大威脅。
由以上分析可以看出，電學(xué)儀器金屬外殼的不正常帶電，特別是電學(xué)儀器內(nèi)部絕緣擊穿短路時(shí)，人體一旦接觸電學(xué)儀器外殼，加在人體上的電壓是220V的交流電壓，有致命的危險(xiǎn)。
二、安全正常帶電和不正常帶電的區(qū)別方法
方法一：把電學(xué)儀器的金屬外殼與一只普通白熾燈泡一極相連，燈泡的另一極與大地或電源的零線相連。若燈泡不亮，一般屬于正常帶電；若燈泡與接在220V的交流電源上亮度一樣，則內(nèi)部絕緣已擊穿；若燈泡比接在220V交流電源上時(shí)暗一些，則內(nèi)部絕緣不良而漏電，且燈泡越亮，漏電越嚴(yán)重。后兩種帶電屬于電學(xué)儀器的不正常帶電。
方法二：用萬(wàn)用表電阻檔（R×10K檔）測(cè)量電學(xué)儀器外殼與電源引線間的電阻。若阻值為零，則內(nèi)部絕緣已擊穿；若阻值小于2MΩ，則內(nèi)部絕緣不良而漏電，且阻值越小漏電越嚴(yán)重；若阻值為無(wú)窮大或大于2MΩ，則為正常帶電。
三、怎樣消除電學(xué)儀器外殼所帶的電
雖說(shuō)電學(xué)儀器金屬外殼的正常安全帶電，即感應(yīng)電壓，不會(huì)對(duì)人體造成直接危害，但外殼電壓較高時(shí)有麻電的感覺，向被針刺一樣的感覺，會(huì)受到驚嚇。目前消除電學(xué)儀器外殼帶電的技術(shù)措施主要有以下四種：
1.保護(hù)接大地
就是把在故障狀態(tài)下可能帶電的金屬殼體同接大地體可靠地連接起來(lái)。電學(xué)儀器采用保護(hù)接地后即使外殼因絕緣不好而帶電，這時(shí)使用者碰到機(jī)殼就相當(dāng)于人體和接地電阻并聯(lián)，而人體電阻遠(yuǎn)大于接地電阻，因此流過人體的電流就很小，電流通過金屬外殼直接到大地了，保證了人體的安全。采用了保護(hù)接地后若電器的絕緣被擊穿，這時(shí)的短路電流很大，只要選擇合適的短路保護(hù)裝置（熔斷器），一般熔絲被燒斷（只在火線上安裝熔斷器），把電學(xué)儀器的電源切斷，確保了使用電學(xué)儀器人員的安全。
2.保護(hù)接零
就是把電學(xué)儀器的金屬殼體，通過連接導(dǎo)線與供電線路系統(tǒng)中的零線可靠地連接起來(lái)。這種方式主要用于三相四線制電源中性點(diǎn)直接接地供電系統(tǒng)。發(fā)達(dá)國(guó)家在這種保護(hù)方式中，裝設(shè)專用保護(hù)零線，也就是采用三相五線制供電。采用保護(hù)接零后，如果電器的絕緣損壞而碰殼，由于中線的電阻很小，所以短路電流很大，立即使電路中的熔絲燒斷，切斷電源，從而消除觸電危險(xiǎn)。
3.漏電保護(hù)器
漏電保護(hù)器是為了防止漏電或觸電的保護(hù)儀器。當(dāng)電學(xué)儀器泄漏電流超過額定值（線路末端安裝的漏電保護(hù)器動(dòng)作電流小于30毫安，動(dòng)作時(shí)間小于0.1秒）時(shí)，該裝置跳閘，斷電。它經(jīng)常與保護(hù)接地或保護(hù)接零合用，形成雙重保險(xiǎn)。
4.雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣
雙重絕緣是指除基本絕緣（工作絕緣）之外，還有一層獨(dú)立的附加絕緣用來(lái)保證在基本絕緣損壞時(shí)，防止電器外殼帶電，保護(hù)使用者。采用加強(qiáng)絕緣的電源適配器的標(biāo)簽上標(biāo)有一個(gè)特殊的“回”字符號(hào)。由于具有雙重絕緣，它不會(huì)因一層絕緣損壞而發(fā)生觸電事故，因此不必為它裝設(shè)漏電保護(hù)器，也沒必要安裝接地線，所以這類電學(xué)儀器配置的電源插頭都是兩腳式的。這類電學(xué)儀器雖然很安全，但由于絕緣外殼的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能差，它只能做成小功率的電學(xué)儀器。加強(qiáng)絕緣是指絕緣材料機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能都增強(qiáng)的基本絕緣，它具有與雙重絕緣相同的保護(hù)能力。
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