剩余電流斷路器設(shè)計要點周積剛PPT學(xué)習(xí)教案

1、剩余電流斷路器設(shè)計要點周積剛剩余電流斷路器設(shè)計要點周積剛概述概述123電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計4剩余電流脫扣器的設(shè)計要點剩余電流脫扣器的設(shè)計要點剩余電流互感器設(shè)計要點剩余電流互感器設(shè)計要點第1頁/共55頁塑殼式塑殼式斷路器斷路器剩 余 電剩 余 電流元件流元件斷 路 器 和斷 路 器 和剩 余 電 流剩 余 電 流元 件 在 一元 件 在 一個殼體內(nèi)個殼體內(nèi)第2頁/共55頁p 無論整體式結(jié)構(gòu)或組裝式結(jié)構(gòu)的剩余電流斷路無論整體式結(jié)構(gòu)或組裝式結(jié)構(gòu)的剩余電流斷路器，其剩余電流互感器、脫扣器、信號放大裝置器，其剩余電流互感器、脫扣器、信號放大裝置和試驗裝置均是用于剩余電

2、流的檢測、判斷和測和試驗裝置均是用于剩余電流的檢測、判斷和測試等功能，是剩余電流斷路器的關(guān)鍵零部件，其試等功能，是剩余電流斷路器的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性直接影響剩余電流斷路器質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性直接影響剩余電流斷路器的工作可靠性和穩(wěn)定性。的工作可靠性和穩(wěn)定性。剩余電流剩余電流互感器互感器剩余電流剩余電流脫扣器脫扣器電子線電子線路板路板第3頁/共55頁1 1、剩余電流互感器的剩余電流互感器的設(shè)計要求設(shè)計要求p 剩余電流互感器的功能剩余電流互感器的功能 檢測檢測主電路的剩余電流（觸電、漏電等接地故主電路的剩余電流（觸電、漏電等接地故障電流），并將一次回路的剩余電流變換成二次障電流），并

3、將一次回路的剩余電流變換成二次回路的輸出電壓回路的輸出電壓, ,該電壓該電壓直接或通過信號放大裝置，直接或通過信號放大裝置，使使剩余電流剩余電流脫扣器動作?；ジ衅鞴ぷ餍阅艿膬?yōu)劣脫扣器動作?；ジ衅鞴ぷ餍阅艿膬?yōu)劣將直接影響剩余電流保護(hù)電器的性能和工作可靠將直接影響剩余電流保護(hù)電器的性能和工作可靠性性p 剩余電流互感器的技術(shù)要求剩余電流互感器的技術(shù)要求 高靈敏度：檢測電流最小至高靈敏度：檢測電流最小至0.006A0.006A； 高可靠性：不產(chǎn)生誤動作；高可靠性：不產(chǎn)生誤動作； 高穩(wěn)定性：溫度、時效穩(wěn)定高穩(wěn)定性：溫度、時效穩(wěn)定第4頁/共55頁2 2、剩余電流互感器的矢量圖剩余電流互感器的矢量圖剩余電流

4、互感器電流和電壓關(guān)系的矢量圖剩余電流互感器電流和電壓關(guān)系的矢量圖N1I2I1N2E2N2I2N N2 2I I2 2N N1 1I I1 1N N1 1I I0 0圖中：圖中：N N1 1為一次回路導(dǎo)線為一次回路導(dǎo)線匝數(shù)匝數(shù)；N N2 2為二次回路匝數(shù)；為二次回路匝數(shù)；I I1 1為一次為一次回路電流；回路電流；I I2 2為二次回路電流；為二次回路電流；I I0 0為鐵心激磁電流；為鐵心激磁電流；E E2 2為二次為二次回路感應(yīng)電壓；回路感應(yīng)電壓；為二次回路電流滯后角為二次回路電流滯后角E2第5頁/共55頁p 根據(jù)矢量圖，一次回路電流、二次回路電流及根據(jù)矢量圖，一次回路電流、二次回路電流及鐵

5、心激磁電流間的關(guān)系如下列公式所示：鐵心激磁電流間的關(guān)系如下列公式所示： N N1 1I I1 1+ +N N2 2I I2 2 N N1 1I I0 0 （1 1） N N1 1I I1 1 （2 2） I I1 1 （3 3）p 由式（由式（3 3）可見，在）可見，在N N1 1、N N2 2等參數(shù)確定的條件下，等參數(shù)確定的條件下，相對于一次回路確定的電流值相對于一次回路確定的電流值I I1 1，要提高二次回路，要提高二次回路的感應(yīng)電壓的感應(yīng)電壓E E2 2（提高靈敏度），應(yīng)盡可能提高互感（提高靈敏度），應(yīng)盡可能提高互感器的激磁阻抗器的激磁阻抗Z Z0 0 第6頁/共55頁 互感器的激磁阻抗

6、互感器的激磁阻抗 Z Z0 0 （4 4） 式中式中為鐵心的導(dǎo)磁率，為鐵心的導(dǎo)磁率，l l 為鐵心磁路的平均長度，為鐵心磁路的平均長度，S S為鐵心截面積，為鐵心截面積，為電源角頻率為電源角頻率p 因此，要增大因此，要增大Z Z0 0，應(yīng)提高鐵心的導(dǎo)磁率、截面積和，應(yīng)提高鐵心的導(dǎo)磁率、截面積和一次回路的匝數(shù)，減少鐵心的磁路長度一次回路的匝數(shù)，減少鐵心的磁路長度l l 第7頁/共55頁3 3、剩余電流互感器、剩余電流互感器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 剩余電流互感器一般采用穿心式的環(huán)形互感器，剩余電流互感器一般采用穿心式的環(huán)形互感器，一次回路導(dǎo)線一次回路導(dǎo)線N N1 1從互感器中間穿過，二次回路導(dǎo)線從互感器中間穿過

7、，二次回路導(dǎo)線N N2 2纏繞在環(huán)形鐵心上，通過互感器的鐵心實現(xiàn)一次回路纏繞在環(huán)形鐵心上，通過互感器的鐵心實現(xiàn)一次回路和二次回路之間的電磁耦合。和二次回路之間的電磁耦合。1.1.屏蔽圈屏蔽圈 2 2. .屏蔽屏蔽片片3.3.絕緣外絕緣外殼殼 4 4. .罩殼罩殼 5 5. .屏蔽圈屏蔽圈 6 6. .線圈線圈 7 7. .罩殼罩殼 8.8.鐵心鐵心 9 9. .罩殼罩殼 10.10.絕緣片絕緣片1111. .環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂12.12.二次回路和試驗二次回路和試驗回路引出線回路引出線 第8頁/共55頁4 4、互感器鐵心材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求、互感器鐵心材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 1) 1) 對鐵心材料的要

8、求：對鐵心材料的要求：p 互感器檢測電流一般從幾個毫安至幾百毫安，而一互感器檢測電流一般從幾個毫安至幾百毫安，而一次回路導(dǎo)線受到結(jié)構(gòu)限制往往只有一匝或幾匝，激磁次回路導(dǎo)線受到結(jié)構(gòu)限制往往只有一匝或幾匝，激磁安匝較小。安匝較小。對對I In n為為0.006A 0.006A 的的RCDRCD，最小工作磁場約，最小工作磁場約為為0.080 A/m0.080 A/m，要求鐵心具有較高導(dǎo)磁率和初始導(dǎo)磁，要求鐵心具有較高導(dǎo)磁率和初始導(dǎo)磁率率p 正常工作時主電路會受到大起動電流或短路電流沖正常工作時主電路會受到大起動電流或短路電流沖擊，互感器處于極端飽和狀態(tài)。此時不能因剩磁影響擊，互感器處于極端飽和狀態(tài)。

9、此時不能因剩磁影響動作特性，要求鐵心具有低矯頑力動作特性，要求鐵心具有低矯頑力第9頁/共55頁p 鐵鎳軟磁合金材料，例如鐵鎳軟磁合金材料，例如1J761J76、1J791J79、1J801J80、1J851J85等，等，具有較高起始導(dǎo)磁率和最大導(dǎo)磁率，極低的矯頑力，較具有較高起始導(dǎo)磁率和最大導(dǎo)磁率，極低的矯頑力，較低的飽和磁感應(yīng)密度，以及良好的溫度穩(wěn)定性。低的飽和磁感應(yīng)密度，以及良好的溫度穩(wěn)定性。例如，例如，1J851J85，其，其m m可大于可大于0.628 H/m0.628 H/m，0 0也可達(dá)也可達(dá)0.0625 H/m0.0625 H/m以以上，適合于在弱磁場條件下工作，可上，適合于在弱

10、磁場條件下工作，可制造剩余電流互感制造剩余電流互感器的鐵心器的鐵心p 非晶和超微晶合金材具有較高磁導(dǎo)率，加工及熱處理非晶和超微晶合金材具有較高磁導(dǎo)率，加工及熱處理工藝要求較低，成本也相應(yīng)較低，近幾年發(fā)展較快，穩(wěn)工藝要求較低，成本也相應(yīng)較低，近幾年發(fā)展較快，穩(wěn)定性也逐漸提高，其應(yīng)用逐漸增多定性也逐漸提高，其應(yīng)用逐漸增多p 對于剩余動作電流較大的其它剩余電流對于剩余動作電流較大的其它剩余電流斷路器斷路器，例如，例如剩余剩余動作動作電流電流為幾十安以上時為幾十安以上時，也可以采用硅鋼片等其，也可以采用硅鋼片等其它導(dǎo)磁材料制造互感器鐵心它導(dǎo)磁材料制造互感器鐵心第10頁/共55頁牌號牌號種類種類厚度厚度

11、mmmm0.08A/m0.08A/m下下磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率mHmH/m/m最大磁導(dǎo)最大磁導(dǎo)率率mHmH/m/mH Hc cA/mA/mB Bs sT T1J761J76冷軋帶材冷軋帶材0.10-0.190.10-0.1925251751752.82.80.750.751J771J77冷軋帶材冷軋帶材0.10-0.190.10-0.1950502252251.21.20.600.601J791J79冷軋帶材冷軋帶材(III)(III)0.10-0.190.10-0.1938382502501.21.20.730.731J801J80冷軋帶材冷軋帶材(III)(III)0.10-0.340.10-0.3

12、456562502501.01.00.630.631J851J85冷軋帶材冷軋帶材(II)(II)0.10-0.190.10-0.1962.562.52252251.21.20.700.701J851J85冷軋帶材冷軋帶材(II)(II)0.20-0.340.20-0.3475752502501.01.00.700.701J851J85冷軋帶材冷軋帶材(II)(II)0.350.3568.868.83253250.70.70.700.701J861J86冷軋帶材冷軋帶材0.10-0.190.10-0.1962.562.52252251.21.20.600.601J861J86冷軋帶材冷軋帶材0

13、.20-0.340.20-0.3475752752750.70.70.600.601J861J86冷軋帶材冷軋帶材0.35-1.000.35-1.0062.562.52502501.21.20.600.60高起始導(dǎo)磁率鐵鎳軟磁合金的磁特性示例如下表高起始導(dǎo)磁率鐵鎳軟磁合金的磁特性示例如下表第11頁/共55頁 2) 2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 p 鐵心一般為圓環(huán)形，用帶材卷繞或板材沖環(huán)形薄鐵心一般為圓環(huán)形，用帶材卷繞或板材沖環(huán)形薄片重疊而成，卷繞鐵心磁對稱性好，材料利用率高，片重疊而成，卷繞鐵心磁對稱性好，材料利用率高，但制造工藝要求較高；沖片式制造方便，磁對稱性但制造工藝要求較高；沖片式制

14、造方便，磁對稱性較差，材料利用率低。卷繞材料厚度為較差，材料利用率低。卷繞材料厚度為0.10-0.20 0.10-0.20 mmmm冷軋帶材冷軋帶材, ,沖片材料一般選用沖片材料一般選用0.3-1.000.3-1.00的冷軋帶材的冷軋帶材p N N1 1、 N N2 2、 L L和和S S等結(jié)構(gòu)參數(shù)確定：等結(jié)構(gòu)參數(shù)確定： 主回路匝數(shù)主回路匝數(shù)N N1 1受結(jié)構(gòu)限制，一般采用穿心式，受結(jié)構(gòu)限制，一般采用穿心式， N N1 1為為1 1，電磁式剩余電流斷路器的，電磁式剩余電流斷路器的N N1 1也不會大于也不會大于5-65-6匝匝 減少磁路長度，即鐵心內(nèi)徑，根據(jù)主回路導(dǎo)減少磁路長度，即鐵心內(nèi)徑，根

15、據(jù)主回路導(dǎo)體截面積確定，要確保所有的主回路導(dǎo)體，包括絕體截面積確定，要確保所有的主回路導(dǎo)體，包括絕緣等均能通過互感器內(nèi)孔緣等均能通過互感器內(nèi)孔第12頁/共55頁 鐵心截面積鐵心截面積S S，除了與檢測靈敏度有關(guān)外，也，除了與檢測靈敏度有關(guān)外，也與互感器輸出功率有關(guān)。對電子式，與互感器輸出功率有關(guān)。對電子式，輸出功率要求不輸出功率要求不高，鐵心截面尺寸高，鐵心截面尺寸要求不高，額定電流較小時，鐵心要求不高，額定電流較小時，鐵心直徑小，可直徑小，可設(shè)計為設(shè)計為幾個幾個mmmm2 2至至十幾十幾 mm mm2 2；額定電流較大；額定電流較大時，互感器直徑較大，平均磁路也長，鐵心截面積應(yīng)時，互感器直徑

16、較大，平均磁路也長，鐵心截面積應(yīng)適當(dāng)增大，可設(shè)計為適當(dāng)增大，可設(shè)計為30 mm30 mm2 2至至50 mm50 mm2 2之間。對電磁式之間。對電磁式剩余電流保護(hù)電器，要求較高的輸出功率，剩余電流保護(hù)電器，要求較高的輸出功率，應(yīng)應(yīng)增大鐵增大鐵心的截面積，約在心的截面積，約在幾十幾十mmmm2 2至至一百多一百多 mm mm2 2。 根據(jù)鐵心截面根據(jù)鐵心截面S S，可確定鐵心外徑和鐵心厚度，可確定鐵心外徑和鐵心厚度，但整個鐵心尺寸應(yīng)與剩余電流斷路器整個結(jié)構(gòu)綜合考但整個鐵心尺寸應(yīng)與剩余電流斷路器整個結(jié)構(gòu)綜合考慮慮第13頁/共55頁 3) 3) 屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計p 由于漏磁通的存在，即使沒

17、有接地故障，一次回由于漏磁通的存在，即使沒有接地故障，一次回路電流產(chǎn)生的磁通也不會完全抵消，有一個微弱殘路電流產(chǎn)生的磁通也不會完全抵消，有一個微弱殘留信號輸出。用電設(shè)備起動時產(chǎn)生瞬時大起動電流留信號輸出。用電設(shè)備起動時產(chǎn)生瞬時大起動電流的作用下，殘留輸出增大，可能導(dǎo)致剩余電流斷路的作用下，殘留輸出增大，可能導(dǎo)致剩余電流斷路器誤動作。主回路額定電流增大時尤為明顯。為此，器誤動作。主回路額定電流增大時尤為明顯。為此，除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)上提高平衡性能，減少漏磁通影響除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)上提高平衡性能，減少漏磁通影響外，屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵外，屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵p 額定電流額定電流200A200A及以下可采用及以

18、下可采用1mm 1mm 至至2mm2mm左右的普左右的普通鋼板制成屏蔽罩殼，必要時也可采用雙層屏蔽罩通鋼板制成屏蔽罩殼，必要時也可采用雙層屏蔽罩殼殼第14頁/共55頁p 額定電流額定電流200A200A以上，主回路電流漏磁通對平衡性以上，主回路電流漏磁通對平衡性能的影響較嚴(yán)重能的影響較嚴(yán)重, ,尤其是對互感器鐵心兩邊的影響，尤其是對互感器鐵心兩邊的影響，屏蔽設(shè)計要求較高。一般在鐵心的兩邊采用多片高屏蔽設(shè)計要求較高。一般在鐵心的兩邊采用多片高飽和磁感密度材料制成的屏蔽鐵片屏蔽，鐵心內(nèi)外飽和磁感密度材料制成的屏蔽鐵片屏蔽，鐵心內(nèi)外圏采用屏蔽圈屏蔽。圏采用屏蔽圈屏蔽。 4)4)保護(hù)外殼保護(hù)外殼p 鐵

19、鎳軟磁合金鐵的磁性能對機(jī)械應(yīng)力敏感，非鐵鎳軟磁合金鐵的磁性能對機(jī)械應(yīng)力敏感，非晶態(tài)、超微晶材料機(jī)械性能較脆，易碎裂，因此晶態(tài)、超微晶材料機(jī)械性能較脆，易碎裂，因此無論那種鐵心在設(shè)計時均應(yīng)考慮保護(hù)措施。一般無論那種鐵心在設(shè)計時均應(yīng)考慮保護(hù)措施。一般采用高強(qiáng)度工程塑料制成的外殼進(jìn)行保護(hù)，并采采用高強(qiáng)度工程塑料制成的外殼進(jìn)行保護(hù)，并采取適當(dāng)?shù)姆勒鸫胧?，避免外力對鐵心機(jī)械或磁性取適當(dāng)?shù)姆勒鸫胧?，避免外力對鐵心機(jī)械或磁性能的影響能的影響第15頁/共55頁5 5、剩余電流互感器、剩余電流互感器工作點選擇工作點選擇p 剩余電流互感器設(shè)計時工作點應(yīng)位于磁化曲線剩余電流互感器設(shè)計時工作點應(yīng)位于磁化曲線上的直線段

20、，上的直線段，這對電磁式剩余電流斷路器尤為重要，這對電磁式剩余電流斷路器尤為重要，即工作點應(yīng)位于即工作點應(yīng)位于圖圖中的中的a a 點至點至 b b點之間點之間，如選擇如選擇在飽和段在飽和段 b b 點和點和 c c點之間，則動作點之間，則動作電流的波動范圍電流的波動范圍要大大增加要大大增加 第16頁/共55頁p 在磁化曲線上在磁化曲線上B B與互感器的二次回路的輸出電壓相與互感器的二次回路的輸出電壓相對應(yīng)，磁場強(qiáng)度與一次回路的電流相對應(yīng)。對應(yīng)一對應(yīng)，磁場強(qiáng)度與一次回路的電流相對應(yīng)。對應(yīng)一定的輸出電壓變化，定的輸出電壓變化，B B的變化范圍為的變化范圍為0.2 T0.2 T。如如工作工作點在直線

21、段，磁場強(qiáng)度點在直線段，磁場強(qiáng)度H H的變化范圍為的變化范圍為0.55 A/m0.55 A/m，而，而在飽和段，則在飽和段，則H H的變化范圍為的變化范圍為2.35 A/m2.35 A/m，是直線段的，是直線段的4.274.27倍倍 ，也就是說如工作點設(shè)計不合理，剩余電流，也就是說如工作點設(shè)計不合理，剩余電流動作保護(hù)裝置的動作電流波動范圍要增加動作保護(hù)裝置的動作電流波動范圍要增加4.274.27倍，倍，動作電流極不穩(wěn)定。動作電流極不穩(wěn)定。第17頁/共55頁6 6、剩余電流互感器二次回路阻抗與激磁阻抗匹配剩余電流互感器二次回路阻抗與激磁阻抗匹配p 對電磁式剩余電流互感器，對電磁式剩余電流互感器，

22、在互感器幾何尺寸在互感器幾何尺寸和一次回路匝數(shù)確定的條件下，要達(dá)到最大的輸出和一次回路匝數(shù)確定的條件下，要達(dá)到最大的輸出靈敏度，應(yīng)使二次回路阻抗與互感器的激磁阻抗匹靈敏度，應(yīng)使二次回路阻抗與互感器的激磁阻抗匹配配p 電磁式剩余電流保護(hù)電器互感器二次回路的電電磁式剩余電流保護(hù)電器互感器二次回路的電阻較小，當(dāng)二次回路的電阻相對于阻抗可以忽略不阻較小，當(dāng)二次回路的電阻相對于阻抗可以忽略不計時，計時，前面的式（前面的式（3 3）可簡化為：可簡化為：p 在一定的在一定的E E2 2下，要下，要I I1 1最小，則括號中的值應(yīng)最小最小，則括號中的值應(yīng)最小222021ZNNZNI I1 112NE第18頁/

23、共55頁222021ZNNZN22ZN2021NZN互感器的阻抗匹互感器的阻抗匹配配p 由圖可見：由圖可見： = = 時時括號中的值最小，即：括號中的值最小，即： Z Z2 222ZN2021NZN212NNZ Z0 0 時時 互感器靈敏度最高互感器靈敏度最高第19頁/共55頁6 6、剩余電流互感器剩余電流互感器的仿真設(shè)計的仿真設(shè)計p 對剩余電流互感器設(shè)計引進(jìn)仿真分析技術(shù)意義：對剩余電流互感器設(shè)計引進(jìn)仿真分析技術(shù)意義： 利用仿真分析技術(shù)，建立精確數(shù)學(xué)模型，模擬利用仿真分析技術(shù)，建立精確數(shù)學(xué)模型，模擬實際工況，充分考慮磁化曲線非線性，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計實際工況，充分考慮磁化曲線非線性，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計 可

24、視化和數(shù)字化分析結(jié)果，讓設(shè)計人員在設(shè)計可視化和數(shù)字化分析結(jié)果，讓設(shè)計人員在設(shè)計階段，更直觀和有效地去分析問題，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，階段，更直觀和有效地去分析問題，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，有效避免設(shè)計失誤有效避免設(shè)計失誤 虛擬樣機(jī)替代物理樣機(jī)進(jìn)行試驗檢測，減少樣虛擬樣機(jī)替代物理樣機(jī)進(jìn)行試驗檢測，減少樣機(jī)試制次數(shù)，節(jié)約資源和能耗，降低設(shè)計成本機(jī)試制次數(shù)，節(jié)約資源和能耗，降低設(shè)計成本p 剩余電流互感器仿真設(shè)計方法剩余電流互感器仿真設(shè)計方法 采用三維模塊中具有場路耦合功能的軟件，如采用三維模塊中具有場路耦合功能的軟件，如MaxwellMaxwell軟件等軟件等第20頁/共55頁 仿真的流程一般包括：建立模型或者導(dǎo)入模

25、仿真的流程一般包括：建立模型或者導(dǎo)入模型、選定單元設(shè)定自由度（有些軟件不需要人為設(shè)型、選定單元設(shè)定自由度（有些軟件不需要人為設(shè)定）、定義材料屬性、剖分網(wǎng)格、加載激勵和邊界定）、定義材料屬性、剖分網(wǎng)格、加載激勵和邊界條件、求解、后處理查看結(jié)果。條件、求解、后處理查看結(jié)果。 建立原邊線圈、鐵心、副邊線圈實體模型，建立原邊線圈、鐵心、副邊線圈實體模型，建立副邊線圈時需要考慮副邊線圈纏繞的均勻性，建立副邊線圈時需要考慮副邊線圈纏繞的均勻性，副邊線圈模型建立精確程度直接影響計算結(jié)果的精副邊線圈模型建立精確程度直接影響計算結(jié)果的精確度確度 鐵心磁化曲線起始段上升非?？?。而剩余電鐵心磁化曲線起始段上升非常快

26、。而剩余電流互感器鐵心的工作點正是在這一區(qū)間，僅從磁化流互感器鐵心的工作點正是在這一區(qū)間，僅從磁化曲線難以準(zhǔn)確地取出曲線難以準(zhǔn)確地取出B B和和H H數(shù)值，因此在測量磁化曲數(shù)值，因此在測量磁化曲線數(shù)據(jù)時，對起始段采用加密測量方式，并將數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)時，對起始段采用加密測量方式，并將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出進(jìn)行仿真，可提高計算精確度直接導(dǎo)出進(jìn)行仿真，可提高計算精確度第21頁/共55頁 仿真時，在原邊導(dǎo)體加載一正弦漏電電流，仿真時，在原邊導(dǎo)體加載一正弦漏電電流，副邊線圈按照實際情況進(jìn)行電路連接，例如連接一副邊線圈按照實際情況進(jìn)行電路連接，例如連接一個采樣電阻。副邊線圈的電阻在個采樣電阻。副邊線圈的電阻在maxwe

27、llmaxwell軟件中需要軟件中需要設(shè)定，副邊線圈的電感值在設(shè)定，副邊線圈的電感值在maxwellmaxwell軟件中不需設(shè)定，軟件中不需設(shè)定，軟件會自動計算出電感結(jié)果軟件會自動計算出電感結(jié)果p 剩余電流互感器仿真計算結(jié)果剩余電流互感器仿真計算結(jié)果 采樣電阻為采樣電阻為500500歐姆，圖示為不同剩余電流下歐姆，圖示為不同剩余電流下采樣電阻上的電壓峰峰值計算結(jié)果。由仿真結(jié)果與采樣電阻上的電壓峰峰值計算結(jié)果。由仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的對比結(jié)果可以看出，仿真結(jié)果與實驗結(jié)實驗結(jié)果的對比結(jié)果可以看出，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的吻合度超過果的吻合度超過80%80%第22頁/共55頁剩余電流剩余電流采樣電阻電壓（

28、采樣電阻電壓（mvmv) )吻合度吻合度（% %）仿真數(shù)據(jù)仿真數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)30mA30mA56.356.350.450.488.388.3100mA100mA194.6194.616416481.381.3200mA200mA398.6398.634434484.184.1300mA300mA602.1602.150850881.581.5仿真結(jié)果與實驗結(jié)果對比仿真結(jié)果與實驗結(jié)果對比第23頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點1 1、剩余電流剩余電流脫扣脫扣器的器的設(shè)計要求設(shè)計要求p 剩余電流脫扣器是一個判別元件，剩余電流脫扣器是一個判別元件，當(dāng)當(dāng)剩余電流達(dá)到剩余電流達(dá)到預(yù)定值，預(yù)定值

29、，剩余電流脫扣器應(yīng)脫扣使斷路器斷開。剩余電流脫扣器應(yīng)脫扣使斷路器斷開。 動作功能與電源電壓無關(guān)的剩余電流動作功能與電源電壓無關(guān)的剩余電流斷路器斷路器采用靈敏度較高的釋放式脫扣器采用靈敏度較高的釋放式脫扣器 動作功能與電源電壓有關(guān)的剩余電流動作功能與電源電壓有關(guān)的剩余電流斷路斷路器器采用拍合式電磁鐵或螺管電磁鐵采用拍合式電磁鐵或螺管電磁鐵p 設(shè)計要求設(shè)計要求 脫扣動作值（電壓、電流）穩(wěn)定脫扣動作值（電壓、電流）穩(wěn)定 具有足夠的脫扣力輸出具有足夠的脫扣力輸出 脫扣線圈具有足夠的熱穩(wěn)定性（對脫扣線圈具有足夠的熱穩(wěn)定性（對合式電磁合式電磁鐵或螺管電磁鐵鐵或螺管電磁鐵）第24頁/共55頁三、剩余電流脫扣

30、器設(shè)計要點2 2、釋放式脫扣器釋放式脫扣器 1)1) 釋放式脫扣器釋放式脫扣器典型典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖，分為直動式和轉(zhuǎn)動式，如圖，分為直動式和轉(zhuǎn)動式，目前采用直動式較多目前采用直動式較多 (a) (a) 直動式打擊桿直動式打擊桿 (b) (b) 轉(zhuǎn)動式打擊桿轉(zhuǎn)動式打擊桿 1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 12 23 34 45 56 67 78 89 9a) a) 直動式：直動式：1-1-打擊桿、打擊桿、2-2-外殼、外殼、3-3-彈簧、彈簧、4-4-銜鐵、銜鐵、5-5-磁軛、磁軛、6-6-釋放釋放彈簧、彈簧、7- 7- 磁鋼、磁鋼、8-8-底座底座9-9-彈簧墊圈彈簧墊圈

31、10-10-消磁線圈消磁線圈 1010b) b) 轉(zhuǎn)動式：轉(zhuǎn)動式：1-1-打擊桿、打擊桿、2-2-外殼、外殼、3-3-銜銜鐵鐵、4-4-磁軛磁軛、5-5-罩殼、罩殼、6-6-緊固螺釘、緊固螺釘、7- 7- 磁鋼、磁鋼、8-8-消消磁線圈、磁線圈、9-9-調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘?shù)?5頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點 2)2) 釋放式脫扣器磁路結(jié)構(gòu)釋放式脫扣器磁路結(jié)構(gòu) 釋放式脫扣器磁路結(jié)構(gòu)如圖，釋放式脫扣器磁路結(jié)構(gòu)如圖，I I2 2為消磁線圈交流電流，為消磁線圈交流電流，1 1為銜鐵直流磁通，為銜鐵直流磁通，s s為短路磁鐵直流磁通，為短路磁鐵直流磁通，2 2為銜鐵交流磁為銜鐵交流磁通；通；W W

32、為消磁線圈匝數(shù)，為消磁線圈匝數(shù)，R Rg g為銜鐵與磁軛吸合面磁阻，為銜鐵與磁軛吸合面磁阻，R Rs s為非磁為非磁性墊片間隙磁阻，性墊片間隙磁阻，R Rm m為永久磁鋼磁阻，為永久磁鋼磁阻，m m為永久磁鋼產(chǎn)生的總為永久磁鋼產(chǎn)生的總直流磁通，直流磁通，U U0 0為永久磁鋼磁勢，為永久磁鋼磁勢，R R1 1為磁軛上半部分磁阻，為磁軛上半部分磁阻，R R2 2為為短路磁鐵磁阻，短路磁鐵磁阻，R R3 3為磁軛下半部分磁阻，為磁軛下半部分磁阻，R R4 4為銜鐵的磁阻為銜鐵的磁阻消磁線圈，消磁線圈，銜鐵；銜鐵；反作用彈簧；反作用彈簧；短路磁鐵；短路磁鐵；非磁性墊片；非磁性墊片；永久磁鋼；永久磁鋼

33、；磁軛磁軛。 I I2 22 21 13 34 45 56 67 71 12 2s smR Rg gR Rs sR R2 2R RmU U0 0R R1 1R R1 1R Rg gR R3 3R R4 4I I2 2W WR R3 3第26頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點p 在正常情況下，銜鐵在磁鋼產(chǎn)生的直流磁通在正常情況下，銜鐵在磁鋼產(chǎn)生的直流磁通1 1的的作用下，克服彈簧的反作用力保持在吸合位置。交流作用下，克服彈簧的反作用力保持在吸合位置。交流消磁磁通的磁回路基本上處于閉合狀態(tài)，磁阻很小，消磁磁通的磁回路基本上處于閉合狀態(tài)，磁阻很小，只需要很小的激磁功率就能使銜鐵釋放，只需要很小的

34、激磁功率就能使銜鐵釋放，p 當(dāng)存在接地故障時，剩余電流互感器二次回路有當(dāng)存在接地故障時，剩余電流互感器二次回路有電壓輸出，消磁線圈中就有電流電壓輸出，消磁線圈中就有電流I I2 2流過，在磁軛、短流過，在磁軛、短路磁鐵和銜鐵構(gòu)成的磁回路中產(chǎn)生一個交流磁通路磁鐵和銜鐵構(gòu)成的磁回路中產(chǎn)生一個交流磁通2 2，該交流磁通有半個周期與直流磁通該交流磁通有半個周期與直流磁通1 1方向相反，抵方向相反，抵消了部分銜鐵吸合面的吸力。當(dāng)消了部分銜鐵吸合面的吸力。當(dāng)I I2 2足夠大時，銜鐵在足夠大時，銜鐵在反作用力彈簧的作用下被釋放，打擊斷路器的脫扣機(jī)反作用力彈簧的作用下被釋放，打擊斷路器的脫扣機(jī)構(gòu)，使斷路器跳

35、閘構(gòu)，使斷路器跳閘第27頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點 3)3) 釋放式脫扣器磁回路材料選擇釋放式脫扣器磁回路材料選擇p 磁軛和銜鐵的材料選擇要求磁軛和銜鐵的材料選擇要求: : 較高的磁導(dǎo)率較高的磁導(dǎo)率 足夠的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，以保證在磁鋼的作足夠的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，以保證在磁鋼的作用下產(chǎn)生足夠的吸力用下產(chǎn)生足夠的吸力 應(yīng)承受在加工及正常工作時的機(jī)械應(yīng)力，材應(yīng)承受在加工及正常工作時的機(jī)械應(yīng)力，材料的磁性能不能對機(jī)械應(yīng)力太敏感料的磁性能不能對機(jī)械應(yīng)力太敏感 磁軛和銜鐵的材料一般選用對機(jī)械應(yīng)力不太敏感磁軛和銜鐵的材料一般選用對機(jī)械應(yīng)力不太敏感的的1J501J50等鐵鎳軟磁合金材料，其含鎳量約為

36、等鐵鎳軟磁合金材料，其含鎳量約為50%50%左右，左右，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)1.5T1.5T，其直流磁性能如表所示，其直流磁性能如表所示第28頁/共55頁牌號牌號種類種類厚度或直徑厚度或直徑mmmm0.4A/m0.4A/m下磁導(dǎo)下磁導(dǎo)率率(0.40.4) )mHmH/m/m最大磁最大磁導(dǎo)率導(dǎo)率( (mm) )mHmH/m/mH Hc cA/mA/mB Bs sT T1J501J50帶材帶材I I級級0.35-0.500.35-0.505.05.065658.88.81,51,50.51-1,000.51-1,005.05.0505010101.10-2.501.10-2.503

37、.83.844441212棒材棒材10-10010-1003.13.131.331.314.414.41.51.51J501J50鐵鎳軟磁合金的直流磁性能鐵鎳軟磁合金的直流磁性能三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點第29頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點p 磁鋼材料選擇磁鋼材料選擇要求：要求： 能承受能承受大電流或短路電流沖擊大電流或短路電流沖擊的退磁作用的退磁作用 能承受能承受正常工作溫升等環(huán)境因素對磁鋼退磁的正常工作溫升等環(huán)境因素對磁鋼退磁的影響影響 具有一定的磁能積具有一定的磁能積p 因此，釋放式脫扣器的磁鋼因此，釋放式脫扣器的磁鋼應(yīng)選擇具有較高的矯頑應(yīng)選擇具有較高的矯頑力和較高的工作溫度特性

38、的永磁材料。磁能積的選擇力和較高的工作溫度特性的永磁材料。磁能積的選擇與設(shè)計要求的機(jī)械輸出力、保持力及消磁功率與設(shè)計要求的機(jī)械輸出力、保持力及消磁功率等因素等因素有關(guān)，也與磁回路的設(shè)計有關(guān)。例如，與前面提及的有關(guān)，也與磁回路的設(shè)計有關(guān)。例如，與前面提及的非磁性墊片的厚度有關(guān)。非磁性墊片厚度小，或降低非磁性墊片的厚度有關(guān)。非磁性墊片厚度小，或降低功耗，但需要較高的磁鋼磁能積，才能使流過銜鐵的功耗，但需要較高的磁鋼磁能積，才能使流過銜鐵的直流磁通分量保持不變直流磁通分量保持不變第30頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點p 常用的永久磁鋼材料有釹鐵硼、釤鈷和鋁鎳鈷常用的永久磁鋼材料有釹鐵硼、釤鈷和

39、鋁鎳鈷等。鋁鎳鈷價格便宜，但矯頑力和磁能積較低；釹等。鋁鎳鈷價格便宜，但矯頑力和磁能積較低；釹鐵硼的矯頑力和磁能積較高，釤鈷的工作溫度和穩(wěn)鐵硼的矯頑力和磁能積較高，釤鈷的工作溫度和穩(wěn)定性較好，隨著釹鐵硼和釤鈷的成本降低，在釋放定性較好，隨著釹鐵硼和釤鈷的成本降低，在釋放式脫扣器中使用逐漸增多式脫扣器中使用逐漸增多p 永久磁鋼材料還與脫扣器磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)，如在永久磁鋼材料還與脫扣器磁路結(jié)構(gòu)有關(guān)，如在脫扣器動作過程中，磁鋼不會處于開路狀態(tài)，則可脫扣器動作過程中，磁鋼不會處于開路狀態(tài)，則可以采用成本較低的鋁鎳鈷磁鋼。鋁鎳鈷磁鋼充退磁以采用成本較低的鋁鎳鈷磁鋼。鋁鎳鈷磁鋼充退磁方便，可采用充退磁的方式來

40、調(diào)節(jié)動作靈敏度，更方便，可采用充退磁的方式來調(diào)節(jié)動作靈敏度，更適合于自動生產(chǎn)線上的在線調(diào)試適合于自動生產(chǎn)線上的在線調(diào)試第31頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點牌號牌號剩磁剩磁T T矯頑力矯頑力kA/mkA/m內(nèi)稟矯頑內(nèi)稟矯頑力力kA/mkA/m最大磁能最大磁能積積kJ/mkJ/m3 3工作溫度工作溫度SM-24SM-240.94-1.020.94-1.02398398480-1190480-11901911911616250250SM-28SM-281.02-1.201.02-1.20398398480-1190480-11902232231616250250SM-32SM-321.10-

41、1.181.10-11190480-11902552551616250250SM-22USM-22U0.95-1.040.95-1.047167161190-27901190-27901751751616350350SM-26USM-26U1.00-1.081.00-1.087567561190-27901190-27902072071616350350SM-30USM-30U1.08-1.181.08-1.187967961190-27901190-27902392391616350350SM-22TSM-22T0.92-1.000.92-1.00692692159

42、015901751751616350350SM-28SM-281.02-1.201.02-1.20398398480-1190480-11902232231616250250釤鈷永磁材料釤鈷永磁材料( (燒結(jié)燒結(jié)SmCoSmCo) )的磁性能的磁性能第32頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點牌號牌號剩磁剩磁T T矯頑力矯頑力kA/mkA/m內(nèi)稟矯頑內(nèi)稟矯頑力力kA/mkA/m最大磁能最大磁能積積kJ/mkJ/m3 3工作溫度工作溫度* *LN9LN90.680.6830309 9450450* *LN10LN100.600.6040401010450450* *LNG12LNG120.720

43、.72454512.412.4450450* *LNG13LNG130.700.70484812.812.8450450LNG37LNG371.201.2048483737525525LNG40LNG401.251.2548484040525525LNG44LNG441.251.2552524444525525LNG52LNG521.301.3056565252525525LNG60LNG601.351.3559596060525525鑄造鋁鎳鈷磁鐵鑄造鋁鎳鈷磁鐵的磁性能的磁性能注：帶注：帶* *號為各向同性，其他為各向異性號為各向同性，其他為各向異性第33頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要

44、點 4)4) 釋放式脫扣器釋放式脫扣器銜鐵上的作用力配合銜鐵上的作用力配合p 銜鐵上受到的作用力如圖所示：銜鐵上受到的作用力如圖所示： 磁鋼產(chǎn)生的吸力磁鋼產(chǎn)生的吸力F Fm m ；消磁線圈電流產(chǎn)生消磁線圈電流產(chǎn)生磁通與磁鋼直流磁通疊加，相當(dāng)于產(chǎn)生一個交變力磁通與磁鋼直流磁通疊加，相當(dāng)于產(chǎn)生一個交變力F F2 2 釋放彈簧的反力釋放彈簧的反力F Fs s，F(xiàn) F2 2F Fs sF Fm mF Fp pF Fm mF Fs sF F第34頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點p 脫扣器設(shè)計時，銜鐵上的各作用力應(yīng)符合：脫扣器設(shè)計時，銜鐵上的各作用力應(yīng)符合： a) a) 釋放彈簧的反力釋放彈簧的反力

45、F Fs s與脫扣力有關(guān)，應(yīng)使與銜鐵與脫扣力有關(guān)，應(yīng)使與銜鐵相連的相連的打擊打擊桿打擊到脫扣桿上的靜態(tài)力大于最大的桿打擊到脫扣桿上的靜態(tài)力大于最大的脫扣力并有一定的余量；脫扣力并有一定的余量； b) b) 磁鋼吸力磁鋼吸力F Fm m要克服彈簧反力要克服彈簧反力F Fs s，且要提供足夠，且要提供足夠大的保持力大的保持力F Fp p(F(Fm m-F-Fs s) )。剩余電流保護(hù)電器在通以。剩余電流保護(hù)電器在通以I Inono時不能動作，因此，保持力時不能動作，因此，保持力F Fp p應(yīng)大于應(yīng)大于F Fs s的的1/31/3至至1/21/2，F(xiàn) Fm m應(yīng)為應(yīng)為F Fs s的的1.31.3倍到

46、倍到1.51.5倍。倍。 c) c) 當(dāng)消磁磁通產(chǎn)生的力當(dāng)消磁磁通產(chǎn)生的力F F2 2達(dá)到保持力達(dá)到保持力F Fp p時，脫扣時，脫扣器的銜鐵脫扣，因此器的銜鐵脫扣，因此F Fp p大小直接與脫扣器的脫扣功率大小直接與脫扣器的脫扣功率有關(guān)，在設(shè)計時要與以上幾個要求統(tǒng)籌考慮有關(guān)，在設(shè)計時要與以上幾個要求統(tǒng)籌考慮第35頁/共55頁三、剩余電流脫扣器設(shè)計要點 5)5) 釋放式脫扣器釋放式脫扣器工藝設(shè)計要求工藝設(shè)計要求p 為盡可能減少吸合面的空氣間隙，銜鐵和磁軛經(jīng)熱為盡可能減少吸合面的空氣間隙，銜鐵和磁軛經(jīng)熱處理后，吸合工作極面應(yīng)進(jìn)行精密磨削或研磨，其表處理后，吸合工作極面應(yīng)進(jìn)行精密磨削或研磨，其表面

47、粗糙度不應(yīng)低于面粗糙度不應(yīng)低于Ra(Ra(m)0.16m)0.16。磁回路部件裝配后，。磁回路部件裝配后，應(yīng)對銜鐵、磁軛進(jìn)行吸合和釋放的機(jī)械老化處理，對應(yīng)對銜鐵、磁軛進(jìn)行吸合和釋放的機(jī)械老化處理，對吸合面進(jìn)行充分的磨合，確保極面吸合的穩(wěn)定性吸合面進(jìn)行充分的磨合，確保極面吸合的穩(wěn)定性p 脫扣器整個脫扣器整個裝配裝配過程應(yīng)在過程應(yīng)在凈化室中進(jìn)行凈化室中進(jìn)行，所有零部，所有零部件件應(yīng)保持清潔，并經(jīng)過應(yīng)保持清潔，并經(jīng)過凈化清洗后進(jìn)行裝配凈化清洗后進(jìn)行裝配p 脫扣器應(yīng)設(shè)計一個塑料或金屬的密封外殼，防止灰脫扣器應(yīng)設(shè)計一個塑料或金屬的密封外殼，防止灰塵、水汽、油污，尤其是磁性粒子等對工作氣隙的影塵、水汽、油

48、污，尤其是磁性粒子等對工作氣隙的影響，確保脫扣電流的穩(wěn)定性和可靠性響，確保脫扣電流的穩(wěn)定性和可靠性第36頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計p ACAC型型RCDRCD的信號放大處理電路主要有三種型式：的信號放大處理電路主要有三種型式： 分列元件的信號放大電路分列元件的信號放大電路 采用漏電專用集成塊的模擬電路采用漏電專用集成塊的模擬電路 采用微處理器的數(shù)字電路采用微處理器的數(shù)字電路p 分列元件的信號放大電路由于動作特性不穩(wěn)定、分列元件的信號放大電路由于動作特性不穩(wěn)定、抗干擾性能和可靠性差等問題，已較少使用抗干擾性能和可靠性差等問題，已較少使用p 微處理器的數(shù)字處理電路，動作可靠穩(wěn)定，

49、而且微處理器的數(shù)字處理電路，動作可靠穩(wěn)定，而且可以方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展，但成本相對偏高可以方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展，但成本相對偏高p 典型的漏電專用模擬電路有典型的漏電專用模擬電路有M54123LM54123L、VG54123VG54123、LW54123LW54123（一般型一般型）和和M54133M54133（延時型延時型）等，由于等，由于其集成度高，可靠性好，成本較合理，目前主導(dǎo)市其集成度高，可靠性好，成本較合理，目前主導(dǎo)市場的電子式剩余電流斷路器產(chǎn)品場的電子式剩余電流斷路器產(chǎn)品第37頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計1 1、采用采用M54123M54123（VG54123VG5412

50、3）的典型運(yùn)用電路）的典型運(yùn)用電路 M54123M54123（VG54123VG54123）是快速動作的漏電專用集成電）是快速動作的漏電專用集成電路，具有抗干擾性能好、外圍元件少等優(yōu)勢。圖中路，具有抗干擾性能好、外圍元件少等優(yōu)勢。圖中U1U1集成電路，其外圍電路主要包括電源供電電路、集成電路，其外圍電路主要包括電源供電電路、信號采樣電路和驅(qū)動輸出電路三大部分。信號采樣電路和驅(qū)動輸出電路三大部分。M54123LM54123L（VG54123VG54123）典型運(yùn)用電路）典型運(yùn)用電路第38頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計 1 1）電源供電回路設(shè)計電源供電回路設(shè)計p 電源回路主要對脫扣線

51、圈電源回路主要對脫扣線圈L L和模擬集成電路和模擬集成電路U1U1供供電，包括壓敏電阻電，包括壓敏電阻YMYM、整流橋、整流橋D1-D4D1-D4、限流電阻、限流電阻R3R3和和R4R4、降壓電阻、降壓電阻R6R6和濾波電容和濾波電容C7C7等。交流電源通過限等。交流電源通過限流電阻、脫扣線圈、整流橋和可控硅（流電阻、脫扣線圈、整流橋和可控硅（SCRSCR）對脫扣）對脫扣線圈供電線圈供電p 元器件參數(shù)選擇元器件參數(shù)選擇 a) a) R3R3和和R4R4一般選用幾十歐姆及以下，過大會影響一般選用幾十歐姆及以下，過大會影響脫扣器線圈的正常工作脫扣器線圈的正常工作; ; b) b)為確保交流電源電壓

52、在為確保交流電源電壓在50 V50 V至至220 V220 V之間，集成之間，集成電路均能工作電路均能工作( (最小工作電壓最小工作電壓12V12V，最大工作電流最大工作電流0.5mA),0.5mA),降壓電阻降壓電阻R6R6選擇不能大于選擇不能大于120120k k第39頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計 c) C7 c) C7為濾波和穩(wěn)壓用，應(yīng)選用大于等于為濾波和穩(wěn)壓用，應(yīng)選用大于等于1 1F F電容器電容器 d) d) 壓敏電阻的壓敏電壓一般可按下式估算：壓敏電阻的壓敏電壓一般可按下式估算： U Up p = K = K1.11.11.411.41U Un n 式中：式中：U

53、Up p 壓敏電壓，單位：壓敏電壓，單位：V V；K K安全系數(shù)安全系數(shù), ,可取可取1.2-1.31.2-1.3；U Un n交流電源額定電壓，單位：交流電源額定電壓，單位：V V； 因此在單相電源時，壓敏電壓可取因此在單相電源時，壓敏電壓可取470 V470 V。如預(yù)期。如預(yù)期在電源電壓波動較大的地區(qū)使用，壓敏電壓可適當(dāng)增在電源電壓波動較大的地區(qū)使用，壓敏電壓可適當(dāng)增大。壓敏電阻的通流容量不能小于大。壓敏電阻的通流容量不能小于3 kA3 kA，因而壓敏電，因而壓敏電阻的標(biāo)稱直徑一般不能小于阻的標(biāo)稱直徑一般不能小于10 mm10 mmp 如采用三相電源供電，則整流橋采用三相整流橋，如采用三相

54、電源供電，則整流橋采用三相整流橋，并考慮相與相、相與中性線之間的過電壓保護(hù)并考慮相與相、相與中性線之間的過電壓保護(hù)第40頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計 2 2）信號采樣電路信號采樣電路p 信號采樣電路由互感器二次回路，限壓二極管信號采樣電路由互感器二次回路，限壓二極管Z1Z1、Z2Z2，電阻，電阻R1R1、R2R2，電容器，電容器C1C1、C2C2和和C3C3組成。當(dāng)主電路組成。當(dāng)主電路有剩余電流時，互感器二次回路就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，有剩余電流時，互感器二次回路就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過電阻經(jīng)過電阻R1R1轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸入至集成電路的腳轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸入至集成電路的腳1 1和腳和

55、腳2 2，所以可通過調(diào)節(jié)，所以可通過調(diào)節(jié)R1R1可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)RCDRCD的動作電流的動作電流p 元器件參數(shù)選擇元器件參數(shù)選擇 a) a) Z1Z1和和Z2Z2是抑制大接地故障電流產(chǎn)生的沖擊電壓，是抑制大接地故障電流產(chǎn)生的沖擊電壓，防止損壞集成電路。防止損壞集成電路。Z1Z1和和Z2Z2可選用一般硅二極管，其可選用一般硅二極管，其耐受電壓大于二次回路可能的最大電壓（大于幾十伏）耐受電壓大于二次回路可能的最大電壓（大于幾十伏） b) b) R2R2為保護(hù)電阻，限制進(jìn)入集成電路的電流，電為保護(hù)電阻，限制進(jìn)入集成電路的電流，電阻值一般為阻值一般為100 100 左右左右第41頁/共55頁四、電子式剩余

56、電流斷路器電路設(shè)計 c) c) C1C1、C2C2和和C3C3為濾波電容。為濾波電容。C1C1、C2C2用來濾除信用來濾除信號中高頻噪聲，可采用號中高頻噪聲，可采用100 P-200 P100 P-200 P的電容。的電容。C3C3為為低頻噪聲濾流電容，可選用低頻噪聲濾流電容，可選用0.047 0.047 F F的電容。的電容。信號采樣電路信號采樣電路第42頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計 3) 3) 驅(qū)動輸出電路驅(qū)動輸出電路p 由交流電源，脫扣線圈由交流電源，脫扣線圈L L，可控硅，可控硅SCRSCR，浪涌電，浪涌電壓吸收回路壓吸收回路R7R7、C8C8，集成電路輸出腳，集成電路

57、輸出腳7 7和濾波電容和濾波電容C6C6組成。集成電路的輸入端腳組成。集成電路的輸入端腳1 1和腳和腳2 2的輸入電壓達(dá)的輸入電壓達(dá)到規(guī)定值后，腳到規(guī)定值后，腳7 7輸出一個高電平，可控硅輸出一個高電平，可控硅SCRSCR導(dǎo)通，導(dǎo)通，脫扣線圈通電，使脫扣器動作脫扣線圈通電，使脫扣器動作p 元器件參數(shù)選擇元器件參數(shù)選擇 a) SCR a) SCR的選擇考慮電路額定工作電壓和脫扣線圈的選擇考慮電路額定工作電壓和脫扣線圈電流，一般對電流，一般對220V220V的工作電壓，可選的工作電壓，可選SCRSCR的耐受電的耐受電壓為壓為600 V600 V，額定電流為，額定電流為0.3 A-1 A0.3 A-

58、1 A； b) b) 濾波電容濾波電容C6C6應(yīng)小于應(yīng)小于1 1 F F，例如可選用，例如可選用0.47 0.47 F F的電容，的電容，C6C6過大會影響動作時間；過大會影響動作時間；第43頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計 c) c) 浪涌吸收回路可防止浪涌吸收回路可防止SCRSCR免受浪涌電壓的影響，免受浪涌電壓的影響，同時可避免電路接通時，過高的同時可避免電路接通時，過高的dVdV/ /dtdt引起可控硅誤引起可控硅誤動作，動作，R7R7的阻值一般為的阻值一般為100 100 左右，左右，C8C8可選擇用可選擇用0.0220.022F F電容。電容。第44頁/共55頁四、電子

59、式剩余電流斷路器電路設(shè)計2 2、采用采用M54133M54133（VG54123VG54123）的典型運(yùn)用電路）的典型運(yùn)用電路 M54133M54133是延時型漏電專用集成電路。是延時型漏電專用集成電路?；ジ衅鞫位ジ衅鞫位芈份敵鲭妷狠斎氲郊呻娐返妮斎攵耍ǘ丝诨芈份敵鲭妷狠斎氲郊呻娐返妮斎攵耍ǘ丝?313和和1515），當(dāng)電壓達(dá)到集成電路動作門電壓（約為），當(dāng)電壓達(dá)到集成電路動作門電壓（約為15 mV15 mV）時，集成電路輸出端（端口時，集成電路輸出端（端口8 8）立即變成高電位，使）立即變成高電位，使SCRSCR導(dǎo)通，電容器導(dǎo)通，電容器C C1010通過通過SCRSCR對脫扣線圈對脫

60、扣線圈KLKL放電，從放電，從而使脫扣器動作而使脫扣器動作p 改變端口改變端口1313和和1515的并聯(lián)電阻的并聯(lián)電阻R R1 1阻值，可改變阻值，可改變RCDRCD的的動作電流值動作電流值p M54133M54133內(nèi)置延時功能，可以通過端口內(nèi)置延時功能，可以通過端口7 7的外部電容的外部電容調(diào)節(jié)延時時間調(diào)節(jié)延時時間p 電源回路采用恒流二極管限流，防止過電壓影響電源回路采用恒流二極管限流，防止過電壓影響第45頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計采用采用M54133M54133集成電路的電氣原理圖集成電路的電氣原理圖第46頁/共55頁四、電子式剩余電流斷路器電路設(shè)計3 3、采用微處理器