钜大LARGE | 点击量：12547次 | 2020年06月10日
讲述仪器仪表设备的金属外壳带电原因及解决办法
一、仪器仪表外壳带电的原因
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属于正常情况，一般称这种“电”为感应电或者悬空电压，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。它的特点是：电压高于48V，而电流非常小。通常对人体安全没有直接危害，但对应个别对电特别敏感的人有麻电的感觉。电学仪器外壳带这种“电”的原因是什么呢？
上面说的感应电压指的是正常的电学仪器对大地隔离时，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引起的阻抗，另外，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。根据电路串联的特点，可求得电学仪器外壳的对地电压。
电源适配器产生的接触电流又是如何传给笔记本呢？不管是工频电源还是开关电源适配器，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（正极一般就是十几伏的电压，而负极就是笔记本的功能地，用来连接笔记本的外壳、USB接口的功能地、HDMI接口的功能地，而这个负极往往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创造了条件。这个状况无法避免。解决方法是变压器中间层增加铜皮屏蔽层隔离接地等，但无法完全屏蔽这个效应，多少有那么点漏电。其实大多数这个感应电可以完全忽略。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
正常情况，适配器产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；而一小部分传给了不接地的外壳、不接地的数据线等，所以人体感觉不到；而当接地不良或者没有接地的时候，适配器产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，从而产生题主所说的感觉。为了防止接触电流造成危险，所以需要限制这个电流大小。这个是适配器测试时很重要的一项安全性试验。只要是合格产品，接触电流值都会在安全范围之内。
凡是交流供电的设备（主要是含有Y电容的适配器、开关电源等），必然会产生接触电流，只不过绝大多数都被大地泄走了；而测试设备的接触电流时，是断开接地线进行测试的，也就是说，即使产生题主那种情况，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）和安全的要求。EMI设计的主要内容是噪声滤波器的设计。采用开关电源滤波器能有效地抑制电网中的噪声进入设备（电源），也可以抑制设备（电源）产生的噪声污染电网。为了抑制这些噪声污染就必须采用滤波电路，为了抑制工共模干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就是隔直通交，（一般的噪声高扰都是高频信号，可以近似的理解主交流信号）。如接地，则此部分干扰信号流入大地，达到滤波的作用。如未接地，人若接触则流入人体。也就是所理解的漏电现象。（此部分电压为交流，静态可能一般高达110V左右）。
在国标GB4943（信息技术设备的安全）中规定，相关的用电器（包括电源）必须接地。如果电脑机箱未接地，而电源上也未接地线，从而使这部分电无放释放，造成机箱带电。
不过由于安全规定，这个漏电流不会超过人体承受极限，即一般电不死人，这2颗电容一般不会短路(一般采取短路会自烧灼的介质)。解决方法就是良好接地,，无法接地可将地线与电容分离，或者去掉电容(emi会增大,当然一般有共模电感的有可能代替这2个电容,不过成本会高很多)，这就是大多数电脑外壳带电原因。
开关电源高压侧和低压侧(就是光耦跨越的2侧，一般电路板这2侧间都会有明显的距离分割)一般会有一颗EMI电容(部分电源还可能并联一个高阻电阻(少见))，如果电源侧有漏电流同样也会产生漏电现象。
电学仪器金属外壳因某种原因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。此时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威胁。
由以上分析可以看出，电学仪器金属外壳的不正常带电，特别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，有致命的危险。
二、安全正常带电和不正常带电的区别方法
方法一：把电学仪器的金属外壳与一只普通白炽灯泡一极相连，灯泡的另一极与大地或电源的零线相连。若灯泡不亮，一般属于正常带电；若灯泡与接在220V的交流电源上亮度一样，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。后两种带电属于电学仪器的不正常带电。
方法二：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、怎样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，不会对人体造成直接危害，但外壳电压较高时有麻电的感觉，向被针刺一样的感觉，会受到惊吓。目前消除电学仪器外壳带电的技术措施主要有以下四种：
1.保护接大地
就是把在故障状态下可能带电的金属壳体同接大地体可靠地连接起来。电学仪器采用保护接地后即使外壳因绝缘不好而带电，这时使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，因此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。采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，只要选择合适的短路保护装置（熔断器），一般熔丝被烧断（只在火线上安装熔断器），把电学仪器的电源切断，确保了使用电学仪器人员的安全。
2.保护接零
就是把电学仪器的金属壳体，通过连接导线与供电线路系统中的零线可靠地连接起来。这种方式主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方式中，装设专用保护零线，也就是采用三相五线制供电。采用保护接零后，如果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，切断电源，从而消除触电危险。
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。当电学仪器泄漏电流超过额定值（线路末端安装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，该装置跳闸，断电。它经常与保护接地或保护接零合用，形成双重保险。
4.双重绝缘或加强绝缘
双重绝缘是指除基本绝缘（工作绝缘）之外，还有一层独立的附加绝缘用来保证在基本绝缘损坏时，防止电器外壳带电，保护使用者。采用加强绝缘的电源适配器的标签上标有一个特殊的“回”字符号。由于具有双重绝缘，它不会因一层绝缘损坏而发生触电事故，因此不必为它装设漏电保护器，也没必要安装接地线，所以这类电学仪器配置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性能差，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性能都增强的基本绝缘，它具有与双重绝缘相同的保护能力。
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