漏电保护器( 二 )


漏电保护器

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电磁式漏电保护结构与原理电气设备漏电时,将呈现异常的电流或电压信号,漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号,促使执行机构动作 。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器,根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器 。由于电压型漏电保护器结构複杂,受外界干扰动作特性稳定性差,製造成本高,现已基本淘汰 。国内外漏电保护器的研究和套用均以电流型漏电保护器为主导地位 。电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分(通常称为残余电流)作为动作信号,且多以电子元件作为中间机构,灵敏度高,功能齐全,因此这种保护装置得到越来越广泛的套用 。电流型漏电保护器的构成分四部分:
    检测元件:检测元件可以说是一个零序电流互感器 。被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈N1,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2,如果没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在N2上也不能产生相应的感应电动势 。如果发生了漏电,相线、中性线的电流向量和不等于零,就使N2上产生感应电动势,这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理 。
    中间环节:中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器,当中间环节为电子式时,中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源 。中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理,并输出到执行机构 。
    执行机构:该结构用于接收中间环节的指令信号,实施动作,自动切断故障处的电源 。
    试验装置:由于漏电保护器是一个保护装置,因此应定期检查其是否完好、可靠 。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联,模拟漏电路径,以检查装置能否正常动作 。
工作原理基本原理分析在了解触电保护器的主要原理前,有必要先了解一下什幺是触电 。触电指的是电流通过人体而引起的伤害 。当人手触摸电线并形成一个电流迴路的时候,人身上就有电流通过;当电流的大小足够大的时候,就能够被人感觉到以至于形成危害 。当触电已经发生的时候,就要求在最短的时间内切除电流,比如说,如果通过人的电流是50毫安的时候,就要求在1秒内切断电流,如果是500毫安的电流通过人体,那幺时间限制是0.1 秒 。
漏电保护器

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漏电保护装置图 如图是简单的漏电保护装置的原理图 。从图中可以看到漏电保护装置安装在电源线进户处,也就是电度表的附近,接在电度表的输出端即用户端侧 。图中把所有的家用电器用一个电阻RL替代,用RN替代接触者的人体电阻 。图中的CT表示“电流互感器”,它是利用互感原理测量交流电流用的,所以叫“互感器”,实际上是一个变压器 。它的原边线圈是进户的交流线,把两根线当作一根线并起来构成原边线圈 。副边线圈则接到“舌簧继电器”SH的线圈上 。所谓的“舌簧继电器”就是在舌簧管外面绕上线圈,当线圈里通电的时候,电流产生的磁场使得舌簧管里面的簧片电极吸合,来接通外电路 。线圈断电后簧片释放,外电路断开 。总而言之,这是一个小巧的继电器 。原理图中开关DZ不是普通的开关,它是一个带有弹簧的开关,当人克服弹簧力把它合上以后,要用特殊的钩子扣住它才能够保证处于通的状态;否则一鬆手就又断了 。舌簧继电器的簧片电极接在“脱扣线圈”TQ电路里 。脱扣线圈是个电磁铁的线圈,通过电流就产生吸引力,这个吸引力足以使上面说的钩子解脱,使得DZ立刻断开 。因为DZ就串在用户总电线的火线上,所以脱了扣就断了电,触电的人就得救了 。不过,漏电保护器之所以可以保护人,首先它要“意识”到人触了电 。那幺漏电保护器是怎样知道人触电了呢?从图中可以看出,如果没有触电的话,电源来的两根线里的电流肯定在任何时刻都是一样大的,方向相反 。因此CT的原边线圈里的磁通完全地消失,副边线圈没有输出 。如果有人触电,相当于火线上有经过电阻,这样就能够连锁导致副边上有电流输出,这个输出就能够使得SH的触电吸合,从而使脱扣线圈得电,把钩子吸开,开关DZ断开,从而起到了保护的作用 。值得注意的是,一旦脱了扣,即使脱扣线圈TQ里的电流消失也不会自行把DZ重新接通 。因为没人帮它合上是无法恢复供电的 。触电者离开,经检查无隐患后想再用电,需把DZ合上使其重新扣住,便恢复了供电 。以上就是触电保护器的主要原理,但是就是有了触电保护器,也不能认为是万无一失了,用电依然应该注意安全 。1、由图可以看到,当电路工作正常时,由电流定理知道从网路一端流进和流出的电流为0,所以在漏电保护器右侧的电流总和应为0,即I1+I2+I3+IN=0;因此漏电保护器不会工作 。注意,电流的实际方向依实际电路而定,在本例中,IN的方向与I1,I2,I3相反 。2、当设备外壳漏电并有人接触时,这时就会有一部分电流IK经过人体流入地下,从而使漏电保护器右侧的电流总和为不0,也就是说I1+I2+I3+IN≠0,当漏电电流达到漏电保护器的动作电流时,漏电保护器就会动作,从而关闭电源,从而达到漏电保护的目的 。注意以下两点1、经过漏电保护器的中性线不得作为保护线,由上图可知,当产生漏电电流时,漏电电流IK1经设备外壳又流回了漏电保护器,这时漏电保护器右侧的电流总和仍为0,因此漏电保护器不会动作,因此达不到漏电保护的目的 。2、经过漏电保护器的工作零线不得重複接地,由上图可知,若重複接地,则由于大地会分走一部分电流,这样会使漏电保护器右侧的电流总和不为0,从而使漏电保护器关闭,因而会无法使用其他电器设备 。3、说明:本示例图只是为了讲解漏电保护器的工作原理,实际漏电保护器怎幺连线,应根据系统使用的接零保护系统来决定 。开关原理图图中L为电磁铁线圈,漏电时可驱动闸刀开关K1断开,每个桥臂用两只1N4007串联可提高耐压 。R3、R4阻值很大,所以K1合上时,流经L的电流很小,不足以造成K1断开 。R3、R4为可控硅T1、T2的均压电阻,可以降低对可控硅的耐压要求 。K2为试验按钮,起模拟漏电的作用 。按压试验按钮K2,K2接通,相当于外线火线对地有漏电,这样,穿过磁环的三相电源线和零线的电流的矢量和不为零,磁环上的检测线圈的a、b两端就有感应电压输出,此电压立即触发T2导通 。由于C2预先有一定电压,T2导通后,C2便经R6、R5、T2放电,使R5上产生电压触发T1导通 。T1、T2导通后,流经L的电流增大,使电磁铁动作,驱动开关K1断开,试验按钮的作用是随时可检查本装置功能是否完好 。用电设备漏电引起电磁铁动作的原理与此相同 。R1为压敏电阻,起过压保护作用 。