單相漏電保護開關電路的識讀方法

2021-01-08 電子工程師小李

單相漏電保護開關電路(一)

漏電保護開關是用來防止人身觸電和漏電引起事故的一種接地保護裝置,當電路或用電設備的漏電電流大於裝置的整定值,或人、動物發生觸電危險時,它能迅速動作,切斷事故電源,避免事故擴大,從而保障人身、設備安全。

圖5-11所示為單相漏電保護開關電路,它包括漏電電流檢測、控制處理、執行保護等部分。

圖5-11 單相漏電保護開關電路(一)

二極體VD1~VD4構成橋式整流電路,並通過R2、C1降壓濾波後,為集成電路IC1提供工作電源。

220V交流電經過保護開關K1和電流互感器TA後輸出至負載。在正常情況下,電源相線和零線的瞬時電流大小相等、方向相反,它們在電流互感器 TA 的鐵芯中所產生的磁通互相抵消,TA的感應線圈L3上沒有感應電壓。

當發生漏電或觸電時,由於相線和零線的瞬時電流大小不相等,它們在電流互感器 TA的鐵芯中所產生的磁通不能完全抵消,L3上便產生一感應電壓,輸入到集成電路IC1中進行放大處理後,IC1的①腳輸出觸發信號,使晶閘管VS導通,保護開關K1得電動作而切斷交流220V市電。保護開關K1的結構為手動接通、電磁驅動切斷的脫扣開關,一旦動作便處於「斷」狀態,故障排除後需要手動合上。

電流互感器TA可檢測出毫安級的漏電電流。

SB為試驗按鈕。按下SB後,相線與零線之間通過限流電阻R1形成一電流迴路,該電流迴路的相線穿過了環形鐵芯,而零線沒有穿過環形鐵芯,這就人為地造成了環形鐵芯中相線與零線電流的不平衡,模擬了漏電或觸電的情況,使得保護開關K1動作。

提示

該漏電保護開關是基於漏電或觸電時相線與零線電流不平衡的原理工作的,所以,當相線與零線之間漏電或觸電發生在相線與零線之間時,此類漏電保護開關不起保護作用。

單相漏電保護開關電路(二)

圖5-12所示為電流型漏電保護開關電路。

該漏電保護開關由電流互感器TA、觸發控制電路、驅動繼電器以及供繼電器工作的電源幾部分組成。電流互感器為一繞在環形鐵芯上的線圈,即電流互感器的二次繞組、一次繞組是穿過互感器通向用戶住宅室內的電源線。

圖5-12 單相漏電保護開關電路(二)

在正常情況下,即無漏電發生時,流過相線L和中性線N的電流大小相等、方向相反。兩個電流通過互感器時,在鐵芯中所產生的磁通也大小相等,但方向相反,互相抵消。因無磁通的變化,互感器二次繞組中也就無感應電動勢,迴路中也無電流。

當被保護電路漏電時,比如發生接地、人身觸電等,這時部分電流將由人體或導電體經由大地返回,流經互感器TA的兩個電流抵消後還有剩餘電流。這個剩餘電流引起磁通變化,互感器二次繞組中就產生了感應電動勢。這個感應電動勢加至由電阻R1、R2以及穩壓二極體VD1(此處穩壓二極體的作用是旁路感應電動勢中的負向成分及將觸發脈衝限制在晶閘管觸發極所能承受的電壓範圍之內)、電容 C 組成的觸發脈衝形成電路上,輸出一正向觸發脈衝到單向晶閘管VS的控制極,晶閘管導通,繼電器K的線圈中有電流通過,K動作。再通過繼電器的觸點SW分斷(這個SW一般由與之配套的帶有過負荷和短路速斷保護功能的低壓斷路器擔任),從而切斷電源。

由於這一系列動作的時間非常短(設計要求小於或等於0.1s),電流也小(漏電流小於或等於30mA),所以不會對觸電者造成損傷。

繼電器K的工作電源由交流220V電壓經VD2~VD5組成的橋式整流電路整流後獲得。

提示

圖中R3和自複式開關AN組成試驗電路,可以很方便地在現場或定期測試該保護開關是否正確動作。RV為一閾值為470V的壓敏電阻,用以防止瞬時高電壓的侵入。

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