漏电保护器工作原理
2022-11-02 · 百度认证:北京惠企网络技术有限公司官方账号
漏电开关,主要用于防止漏电事故的发生,[1]其开关的动作原理是在一个铁芯上有两个绕组,主绕组和副绕组。
主绕组也有两个绕组,分别为输入电流绕组和输出电流绕组。
漏电保护器的作用:
漏电保护器主要是提供间接接触保护,在一定条件下,也可用作直接接触的补充保护,对可能致命的触电事故进行保护。
工作原理:
向左转|向右转
在了解触电保护器的主要原理前,有必要先了解一下什么是触电。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回路的时候,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,那么时间限制是0.1 秒。
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;否则一松手就又断了。
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。那么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络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复接地,由上图可知,若重复接地,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。
漏电保护器的工作原理是:
将漏电保护器安装在线路中,一次线圈与电网的线路相连接,二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。
当用电设备正常运行时,线路中电流呈平衡状态,互感器中电流矢量之和为零(电流是有方向的矢量,如按流出的方向为“+”,返回方向为“-”,在互感器中往返的电流大小相等,方向相反,正负相互抵销)。由于一次线圈中没有剩余电流,所以不会感应二次线圈,漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。
当设备外壳发生漏电并有人触及时,则在故障点产生分流,此漏电电流经人体—大地—工作接地,返回变压器中性点(并未经电流互感器),致使互感器申流入、流出的电流出现了不平衡(电流矢量之和不为零),一次线圈申产生剩余电流。因此,便会感应二次线圈,当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时,自动开关脱扣,切断电源。
(1)
正常运行时,系统的剩余电流几乎为零或其值甚小,故漏电保护器动作值可以整定得很小(一般为毫安级,最低可整定到6ma)。在系统发生接地故障(如人员触电、设备绝缘损坏碰壳、接地等),则出现较大剩余电流,漏电保护器能可靠地动作而切断电源。
(2)
图1为最常用的电流型漏电保护器的基本电气原理图,图中零序电流互感器,其环状铁芯由高导磁率的坡莫合金或非晶态合金制成,其上绕有二次线圈,电源线
l1、l2、l3及零线n从ta中穿过,构成其一次线圈。ta的作用是反映漏电电流信号的,故构成整个装置的检测部分;还有用于测量放大漏电电流信号的部分,构成装置的比较、控制部分;km为交流接触器,构成装置的执行部分,其作用是执行动作命令。漏电保护装置一般都是由这三部分组成的。在正常情况下,漏电保护装置所控制的电路中没有人身触电及漏电等接地故障时,各项电流的向量和等于零,即=0同时各相电流在ta铁芯中产生的磁通向量和也等于零,即=0这样在ta的二次回路中就没有感应电势输出,漏电装置不动作。当电路中发生触电或漏电故障,回路中有漏电电流流过,这时穿过ta的三相电流向量和不等于零,其相量和为其中为漏电电流,因而ta中的磁通相量和也不等于零,即这样在ta的二次线圈中就有一个感应电压,此电压加于检测部分的电子放大电路,与保护装置的预定动作电流值相比较,如大于动作电流,立即使灵敏继电器动作,使执行元件掉闸。
漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性,
电磁式漏电保护结构与原理
这是其他保护电器,如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流,他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定,因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障(有的自动开关还具有过载保护功能)。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作,正常运行时系统的剩余电流几乎为零,故它的动作整定值可以整定得很小(一般为mA级),当系统发生人身触电或设备外壳带电时,出现较大的剩余电流,漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作,切断电源。
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复杂,受外界干扰动作特性稳定性差,制造成本高,现已基本淘汰。国内外漏电保护器的研究和应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应用。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。