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電源濾波器和漏電保護器在使用中的注意問題和改進措施
兩臺測試車都是由外接的單相三芯橡膠電纜(帶漏電保護和保護接地)接入220v交流電源接口、并通過30A交流漏電保護器、EMC電源濾波器、波導(dǎo)管接入測試車屏蔽倉內(nèi)再分兩路、一路到電源插座供車內(nèi)電子測試設(shè)備、另外一路供車內(nèi)照明使用。
我們在兩臺電磁兼容屏蔽測試車的使用中發(fā)現(xiàn)了一個共同的故障、就是當(dāng)使用外接220v交流電源時、有時在電源接入后漏電保護開關(guān)送不上去、一送上去開關(guān)就跳閘,同時漏電保護器也動作,我們在把漏電保護器重新復(fù)位后再重合空氣開關(guān),有時能夠合上、有時就是多次重合閘也無法合上。就是在正常使用外接220v交流電源工作時、也會發(fā)生空氣開關(guān)無規(guī)律的跳閘、同時漏電保護器也動作,重新復(fù)位后再重合空氣開關(guān),有時能夠合上有時就是多次也無法合上的現(xiàn)象。
以上的故障有很強的隨機性、故障現(xiàn)象無規(guī)律且時好時壞、難以捕捉,針對故障情況進行檢查判斷。通過對輸入220V交流電源進線的火線和零線進行交換,以及對有、無保護接地線情況下的漏電保護器是否動作進行測試,但均未發(fā)現(xiàn)好轉(zhuǎn),以上發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象依舊,沒有任何改變。
經(jīng)檢查車內(nèi)電路及設(shè)備無短路及漏電情況,所有線路及設(shè)備絕緣良好工作正常。檢查220V交流電源、發(fā)現(xiàn)電源濾波器的前面有兩極串聯(lián)的漏電保護開關(guān)。220V交流電經(jīng)過兩級漏電保護后到EMC電源濾波器,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)、濾波器是兩級復(fù)合式EMC濾波器,它能夠使線路中除工頻以外的其他頻率信號受到較大的抑制。當(dāng)線路中串?dāng)_差模信號時漏電保護器工作正常,一旦串?dāng)_進共模信號漏電保護器立刻動作保護。下面,我們具體的分析漏電保護開關(guān)和電源EMC濾波器的工作原理,再結(jié)合起來就知道漏電保護器為什么會無規(guī)律的保護跳閘。
漏電保護開關(guān)作用及工作原理:
(1)漏電保護開關(guān)的作用:主要用于當(dāng)發(fā)生人身觸電或漏電時,能迅速切斷電源,保障人身可靠,防止觸電事故。
(2)單相漏電保護器的工作原理:當(dāng)漏電保護器正常工作時,火線零線通過零序電流互感器后再接入開關(guān),經(jīng)漏電保護器的開關(guān)接入電器,電路的電流矢量之和等于零,故其二次繞組中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生,漏電保護器工作于閉合狀態(tài)。當(dāng)被保護的電路出現(xiàn)觸電事故或漏電故障時,負載側(cè)有對地泄載電流,即零序電流互感器的矢量和不為零,而等于某一泄漏電流值Is。Is會通過人體、大地、變壓器中性點形成回路,當(dāng)Is達到一定值,大于漏電保護器的動作電流時、零序電流互感器二次繞組中便產(chǎn)生互感電壓,該信號經(jīng)過運算控制器運算后,當(dāng)達到整定動作值時,驅(qū)動晶閘管,接通電磁脫扣器電源,電磁脫扣器吸合,使斷路器跳閘,分?jǐn)嘀麟娐?,從而達到漏電保護的作用。
電源EMC濾波器的作用及工作原理:
(1)濾波器的作用:濾波器是由電感和電容組成的濾波電路所構(gòu)成,電源EMC濾波器它是只允許50HZ的工頻信號電流通過,對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。
(2)濾波器的工作原理:由于在電網(wǎng)中存在著許多使用中的家用電器和工業(yè)設(shè)備,它們在正常的工作中會產(chǎn)生很多高頻的雜波干擾,這些干擾信號通過線路串?dāng)_和空間輻射使我們的工頻電網(wǎng)受到了嚴(yán)重的污染,影響我們電子設(shè)備的正常工作,嚴(yán)重時會損壞電子設(shè)備。這些干擾信號有兩種方式在電路中傳輸,即共模干擾和差模干擾。因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。差模干擾電流是大小相等、方向相反的信號電流,它們是在火線和零線之間流動的干擾電流,是在火線和零線之間形成的回路。共模干擾電流是在火線、零線與大地(或其它參考物體)之間流動的干擾電流。(圖二濾波器中經(jīng)C2、C3到外殼的電流)它是大小相等、方向相同的信號電流,相當(dāng)于把火線和零線并聯(lián)成一根線、對地的電勢,它在尋找途徑通過大地形成回路。由于這兩種干擾的抑制方式不同,因此必須正確辨認干擾的類型、實施正確的濾波方法。
(3)當(dāng)交流220v電路中串?dāng)_進差模信號時,差模信號通過漏電保護器進入EMC電源濾波器、因該信號主要是高頻成分、在電源濾波器內(nèi)受電感L1(電感線圈在高頻時阻抗大)的阻抗特性的阻滯,迫使其絕大部分差模信號通過電容C1(電容在高頻時阻抗?。┬纬苫芈罚瑥亩旧媳WC了后面的設(shè)備不受影響。當(dāng)差模信號中的一小部份信號經(jīng)過L1后又受到L2的阻滯,又迫使其通過C2或C3、C4返回。如果僥幸還有差模信號通過L2,那么C5也就起到了*后的濾波、旁路的作用。。通過以上的多次過濾,在濾波器的輸出端我們能夠得到一個可靠、潔凈、優(yōu)良的工頻電源。上面差模信號的所有回路均由濾波器的輸入端火線、零線形成回路,在漏電保護器的零序電流互感器中、電流是平衡的它們矢量之和等于零。所以、漏電保護器工作正常。
當(dāng)交流220v電路中串?dāng)_進共模信號時,因共模干擾是在信號線與地之間傳輸,屬于非對稱性干擾。雖然共模信號也是高頻成分、但是、他的電勢是對地的,它在線路中串?dāng)_的是大小幅度相等、相位相同的信號。濾波器輸入端的火線、零線可以看成等電位并聯(lián)輸入。所以、電容C1,C2,C3、C4,C5這四條通道均無法構(gòu)成回路,此共模信號進入濾波器后絕大部分信號被電感L1的高頻阻抗阻止,小部份經(jīng)過L1的信號又分別經(jīng)C3到保護接地、和C4到保護接地形成回路。以上我們看到通過C3到保護接地和C4到保護接地的兩個共模信號電流它們是沒有通過電源線形成回路的,經(jīng)過濾波器的電流已經(jīng)失去平衡。當(dāng)這個信號電流大于漏電保護器的動作電流(10~30mA)時,零序電流互感器的矢量和不為零,漏電保護器會判斷電路中存在觸電事故或漏電故障,使漏電保護開關(guān)跳閘。
改進措施:(1).拆除三芯橡膠電纜中的漏電保護器。換上一臺32A空氣開關(guān);(2).更改車上漏電保護開關(guān)和濾波器的接線方式:將先通過漏電保護開關(guān)再到電源濾波器的接線方式、改成先通過電源濾波器再到漏電保護開關(guān)。使電路中的共模信號能夠在經(jīng)過漏電保護開關(guān)之前就被可靠濾除,漏電保護開關(guān)內(nèi)的零序電流互感器就檢測不到共模信號所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,從而達到解除漏電保護開關(guān)誤動作的目的。使車內(nèi)屏蔽室得到一個無干擾、寧靜、可靠、正常的工作電源。