继电器实现电路漏电保护的原理

什么是漏电? 漏电为电器设备工作时线圈、开关电源等除正常渠道流入回路时,还有因设备的绝缘出现各种原因,而向外壳及金属护罩、构架等形成另外一条电流通路,称为漏电电流。

当漏电电流超过人体所能承受的电流值(16~50mA)时,就会对人体造成不同程度的伤害,触电时间越长,后果也越严重。当通过人体的交流电流达到100mA时,如果通过人体1S,便足以使人致命,造成严重伤害事故,该电流为致死电流。

为了保护人们的安全用电,故电气设计师们采用了零序互感器为检测元件,加上执行脱扣的继电器的一套完整的漏电保护断路器

下面为漏电保护器基本结构示意图。

继电器实现电路漏电保护的原理

它主要由四个基本环节组成,即信号检测、信号处理、执行机构和试验装置。

①零序电流互感器是一个信号检测元件,用来检测一次线路中的漏电剩余电流,一般采用高导磁率的铁氧体的环形互感器。制造时,把被保护范围一次侧的三相四线(AC220V双P漏电断路器也是一样,只是穿过L1、N)全部穿过零序电流互感器,来检测一次回路中电流的矢量和。

②信号处理,主要是电子电路(常用的有分离元件、集成电路两种),功能是对取样检测环节送来的微弱电流信号进行放大,交换和比较运算等一系列运算处理后,输出一个可命令执行的oUT信号,给执行机构完成通断的信号指令。

③执行机构主要是一个脱扣器(交流继电器或交流接触器),功能是接受并执行机构通断指合,配合辅助机械,依靠可分离的触头来切断被保护的线路。

下图是一高灵敏度漏电保护器电路图。(正规厂家生产的3+N,1+N均使用此电路)

继电器实现电路漏电保护的原理

它利用了一只漏电保护器专用集成电路IC54123。本电路具有性能可靠,灵敏度高,反应速度响应快等优点。 供电正常时,零序电流互感器ZCT中,供电线路产生的磁通为零,IC无信号输出,单向可控硅SCR关断,脱扣继电器线圈L无电流不动作,电路正常供电。 当用电电器漏电时,由零序电流互感器检测的漏电电流信号,一路经电阻R3→送入IC54123的2脚,另一路直接送入1脚。→经过放大运算处理,给SCR门极G一个触发信号,→SCR导通,→电磁脱扣继电器L吸合,→带动机械联锁机构跳闸,达到了漏电保护的目的。

不要小看5.1K 1/2W电阻器,它是模似人触电的原理,但注意它虽然在零序电流互感器内只穿了一圈,同样在电路中可以造成一次回路中电流矢量和(漏电电流)。根据I=U/R可初步计算一下此时的漏电电流。l=U/R=220/5100=0.043A=43mA。许多电路中将试验电阻选用10k,它模似人触电电流22mA。

这就是利用继电器的特殊结构的原理来,实现电路漏电保护的全过程。

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