摘要：剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。其結(jié)構(gòu)一般包括W--檢測(cè)元件(剩余電流互感器)、A--判別元件(剩余電流脫機(jī)器)、B--執(zhí)行元件(機(jī)械開(kāi)關(guān)電器或報(bào)警裝置)、T--試驗(yàn)裝置和E--電子信號(hào)放大器(電子式)等部分。

關(guān)鍵詞：剩余電流動(dòng)作 保護(hù)裝置 工作原理

剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。其結(jié)構(gòu)一般包括W--檢測(cè)元件(剩余電流互感器)、A--判別元件(剩余電流脫機(jī)器)、B--執(zhí)行元件(機(jī)械開(kāi)關(guān)電器或報(bào)警裝置)、T--試驗(yàn)裝置和E--電子信號(hào)放大器(電子式)等部分。

檢測(cè)元件用來(lái)檢測(cè)線路中的剩余電流，判別元件把檢測(cè)剩余電流與預(yù)定值相比較，當(dāng)剩余電流達(dá)到或超過(guò)預(yù)定值時(shí)，發(fā)出一個(gè)脫扣信號(hào)，使執(zhí)行元件斷開(kāi)電路或驅(qū)動(dòng)報(bào)警信號(hào)。

1 剩余電流保護(hù)裝置的工作原理

在正常情況下，電路中沒(méi)有發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電或接地故障時(shí)，剩余電流保護(hù)裝置通過(guò)電流互感器一次側(cè)電路的電流矢量和等于零，即

IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0

則電流IL1、IL2、IL3和IN在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零，即

FL1 + FL2 + FL3 + FN = 0

這樣在電流互感器的二次線圈中沒(méi)有感應(yīng)電壓輸出，因此剩余電流保護(hù)裝置保持正常供電。

當(dāng)電路中發(fā)生人身電擊、設(shè)備漏電、故障接地時(shí)，通過(guò)設(shè)備接地電阻RA有一個(gè)接地電流 IN 流過(guò)，則通過(guò)互感器電流的矢量和不等于零，為

IL1 + IL2 + IL3 + IN≠0

剩余電流互感器中產(chǎn)生磁通矢量和也不等于零，即

FL1 + FL2 + FL3 + FN≠0

互感器二次回路中有一個(gè)感應(yīng)電壓輸出，此電壓直接或通過(guò)電子信號(hào)放大器施加在脫扣線圈上，產(chǎn)生一個(gè)工作電流。二次回路的感應(yīng)電壓輸出隨著故障電流的增大而增大，當(dāng)接地故障電流達(dá)到額定值時(shí)，脫扣線圈中的電流足以推動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)電路，或使報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

剩余電流互感器二次回路輸出信號(hào)比較小，一般小于1mVA。要直接推動(dòng)剩余電流脫扣器動(dòng)作，脫扣器需要很高的動(dòng)作靈敏度，要求其動(dòng)作功耗在mVA級(jí)，這種剩余電流脫扣器一般采用釋放式的電磁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求較高?；ジ衅鞫位芈返妮敵鲂盘?hào)，也可以通過(guò)一個(gè)電子放大器后，施加到脫扣器上，這種情況下對(duì)脫扣器的靈敏度要求較低，可以采用拍合式的電磁鐵或螺管電磁鐵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝要求較低。前者在執(zhí)行剩余電流保護(hù)功能時(shí)不需要工作電源，一般稱為動(dòng)作持性與電源電壓無(wú)關(guān)的剩余電流保護(hù)裝置(也稱電磁式剩余電流保護(hù)裝置)，后者稱為動(dòng)作持性與電源電壓有關(guān)的剩余電流保護(hù)裝置(也稱電子式剩余電流保護(hù)裝置)，電磁式與電子式剩余電流保護(hù)裝置的原理圖見(jiàn)圖2。

2 剩余電流保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)

剩余電流保護(hù)裝置的主要元器件的結(jié)構(gòu)及功能如下。

2.1 剩余電流互感器

剩余電流互感器是一個(gè)檢測(cè)元件，它的主要功能是把一次回路檢測(cè)到的剩余電流 I1 變換成二次回路的輸出電壓 E2 、E2 施加到剩余電流脫扣器的脫扣線圈上，推動(dòng)脫扣器動(dòng)作，或通過(guò)信號(hào)放大裝置，將信號(hào)放大以后施加到脫扣線圈上，使脫扣器動(dòng)作。

剩余電流互感器是剩余電流保護(hù)裝置的一個(gè)重要元件，其工作性能優(yōu)劣將直接影響剩余電流保護(hù)裝置的性能和工作可靠性。剩余電流保護(hù)裝置的電流互感器一般采用空心式的環(huán)形互感器，即主電路的導(dǎo)線(一次回路導(dǎo)線N1)從互感器中間穿過(guò)，二次回路導(dǎo)線(N2)纏繞在環(huán)形鐵心上，通過(guò)互感器的鐵心實(shí)現(xiàn)一次回路和二次回路之間的電磁耦合。

2.2 脫扣器

剩余電流保護(hù)裝置的脫扣器是一個(gè)判別元件，用它來(lái)判別剩余電流是否達(dá)到預(yù)定值，從而確定剩余電流保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作。動(dòng)作功能與電源電壓無(wú)關(guān)的剩余電流保護(hù)裝置，采用靈敏度較高的釋放式脫扣器，動(dòng)作功能與電源電壓有關(guān)的剩余電流保護(hù)裝置采用拍合式脫扣器或螺管電磁鐵。

2.3 信號(hào)放大裝置

剩余電流互感器二次回路的輸出功率很小，一般僅達(dá)到mVA的等級(jí)。在剩余電流互感器和脫扣器之間增加一個(gè)信號(hào)放大裝置，不僅可以降低對(duì)脫扣器的靈敏度要求，而且可以減少對(duì)剩余電流互感器輸出信號(hào)要求，減輕互感器的負(fù)擔(dān)，從而可以大大地縮小互感器的重量和體積，使剩余電流保護(hù)裝置的成本大大降低。信號(hào)放大裝置一般采用電子式放大器。

2.4 執(zhí)行元件

根據(jù)剩余電流保護(hù)裝置的功能不同，執(zhí)行元件也不同。對(duì)剩余電流斷路器，其執(zhí)行元件是一個(gè)可開(kāi)斷主電路的機(jī)械開(kāi)關(guān)電器。對(duì)剩余電流繼電器，其執(zhí)行元件一般是一對(duì)或幾對(duì)控制觸頭，輸出機(jī)械開(kāi)閉信號(hào)。

剩余電流斷路器有整體式和組合式。整體式裝置其檢測(cè)、判別和執(zhí)行元件在一個(gè)殼體內(nèi)，或由剩余電流元件模塊與斷路器接裝而成。組合式剩余電流斷路器常采用剩余電流繼電器與交流接觸器或斷路器組裝而成，剩余電流繼電器的輸出觸頭控制線圈或斷路器分勵(lì)脫扣器，從而控制主電路的接通和分?jǐn)唷?/p>

剩余電流繼電器的輸出觸頭執(zhí)行元件，通過(guò)控制可視報(bào)警或聲音報(bào)警裝置的電路，可以組成剩余電流報(bào)警裝置。

3 電子式和電磁式剩余電流保護(hù)裝置的比較

電磁式剩余電流保護(hù)裝置的檢測(cè)裝置，其感應(yīng)電壓沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大，直接推動(dòng)脫扣器動(dòng)作，因而不需要輔助電源。而電子式剩余電流保護(hù)裝置，感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)電子放大線路放大，然后推動(dòng)脫扣器動(dòng)作，因而需要對(duì)電子放大線路及脫扣器供電，才能正常工作。由于工作原理不一樣，所以兩者在工作可靠性、受環(huán)境的影響、制造成本方面有較大差別。電磁式和電子式剩余電流保護(hù)裝置的比較見(jiàn)表1。