双功能断路器 admin    17/12/12

简介:

    不少地方由于电网供电不稳(包括雷电引起的电网电压瞬间增大)或错相(220v照明电压变成380v动力电压),造成家用电器过压烧毁的事故屡有发生。为此,笔者利用一只压敏电阻器将普通单相漏电断路器改造为过压、 漏电双功能断路器,经过长期使用,证明效果良好,具有普遍推广价值。

工作原理:

     过电压、漏电双功能断路器的电路如图1所示,其中虚线框内为单相漏电断路器原有电路,RV为新增压敏电阻器。

过电压、漏电双功能断路器电路图

图1  过电压、漏电双功能断路器电路图

    单相漏电断路器的工作原理是:在正常情况下,穿过零序电流互感器的进线电流I1与经过负载回到电源中性线的电流I2,大小相等,方向相反,即矢量和为零,此时零序电流互感器的二次侧无信号输出。 当发生触电事故或漏电故障时,I1和I2不相等,即矢量和不为零,零序电流互感器的二次侧就有感应电压产生。这一电压经电子触发电路检测、识别、处理后,使电磁朋扣器线圈获电工作,带动主升关快速切断包括断路器在内的交流供电电源, 从而起到有效的保护作用。

    过电压保护的工作原理是:电网输入电压正常时,压敏电阻器RV阻值很大,呈断开状念,对漏电保护电路不构成影响;一旦电网因改过电压(大于260V)或错相(380V),则RV阻值急剧变小,形成一个大电流回路。 此时,穿过零序电流互感器的进线电流I1和经过负载及RV回到电源中性线的电流I2,尽管方向相反,但大小不等,即矢量和不为零(与漏电时情形一样),零序电流互感器的二次侧就会产生感应电压。这一电压经电子触发电路检测、识别、处理后, 同样会使电磁脱扣器线圈通电,带动主升关快速切断交流供电电源,从而保护家用电器免遭过电压损坏。

    过电压、漏电双功能断路器“跳闸”断电后,待排除漏电故障或电网电压恢复正常后,手动合上主开关,即恢复正常供电。

元器件选择:

    改造所用的单相漏电断路器外形如图2所示,其常见型号是NLl8—20或DZLl 8—20A型。这种漏电断路器俗称漏电保护器、漏电保护开关,技术成熟,灵敏度高,性能稳定,应用广泛;用电器外壳发生漏电或人体触电时, 能够自动切断供电电路,有效保护人身安全。这种单相漏电断路器的主开关可以随时手动“合闸”(手柄在oN位置)或“分间”(手柄在OFF位置),具有双路隔离开关功能,在接入配电箱的供电电路时,可不用另外再安装普通总隔离开关。 按动接入供电电路正在运行的单相漏电断路器的试验按钮,即模拟人体处于触电时的状态,正常情况下,断路器庇切断供电电源,再手动合上主开关,即恢复正常供电。试验按钮主要用于每隔一段时间后,检查漏电保护性能是否正常可靠

DZLl8—20A型单相漏电断路器外形图

图2  DZLl8—20A型单相漏电断路器外形图

    NLl8—20型漏电断路器的主要技术指标为:漏(触)电动作电流(额定剩余动作电流)小于30mA,动作切断电源时间(分断时间)小于或等于0.1S;工作电源为220V、50-60Hz单相交流电, 额定电流(即最大负载电流)为20A;允许工作环境温度范围为一5℃一十40℃,相对湿度小于90%。

    另一种带空气保护开关(过电流开关)的单相漏电断路器,日前使用也较普遍,其常见型导为Dz47LE(Y5MB45LE),外形如图3所示。这种单相漏电断路器实际上是一种具有过电流、 漏电保护和兼具手动隔离升关三种功能的“自动断路器”。它有多种电流规格可供选择,空气保护开关既可以是单路控制(单联),也可以是双路控制(双联)。一般的家庭配电箱中,安装这种自动断路器后, 就没有必要再安装隔离升关和挠插保险盒了。这种自动断路器同样可以增加过电压保护功能,其外部接线与图2所示的普通单相漏电断路器完全一致。

DZ47LE型漏电断路器外形图

图3  DZ47LE型漏电断路器外形图

    需要提醒读者注意的是,如果准备改造的现有配电箱中已经有如图2或图3所示的单相漏电断路器,就没有必要再购买新的单相漏电断路器,直接在现有的单相漏电断路器上加装氧化锌压敏电阻器RV即可。 另外,现在有些厂家生产的新一代单相漏电断路器中,部分已设计有过压保护功能,也不必再加装固1所示的压敏电阻器RV。

    RV选用标称电压(也称压敏电压)为360v、最大峰值电流大于或等于500A的普通氧化锌压敏电阻器,常见型号有MYG360—0.5kA、MY21—360/0.5和MYL—0.5—360V等,其外形如图4所示。 压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性原理制作而成的一种具有瞬态电压抑制功能的敏感器件,当外加电压瞬间超过其临界值时,压敏电阻器的阻值(平时呈断开状态)急剧变小,形成导通大电流。压敏电阻器主要用于这电压保护、抑制浪涌电流等电路。

压敏电阻器外形

图4  压敏电阻器外形

制作与使用:

    整个制作非常简单,只需要将压敏电阻器RV按图5所示的接线图,正确接入需改造升级的单相漏电断路器电路中即可。

过电压、漏电双功能断路器接线图

图5  过电压、漏电双功能断路器接线图

    简便的接线方法是将压敏电阻器RV通过适当长度的导线(接头处用绝缘胶布包扎严实),一脚接在漏电断路器进线端的相线L(或中性线N)接线孔上,另一脚接在出线端的N(或L)接线孔上即可。但这种方法不可靠、不安全。 因为压敏电阻器RV体积小,容易受到外界的碰撞、拉扯而损坏,更严重的是在遇到雷电或错相高电压时,压敏电阻器RV的壳体有可能在断路器上的主开关“跳间”之前,发生爆裂并产生明火,引燃周围其他材料。

    如果能够打开漏电断路器的外壳,将压敏电阻器RV直接并联在壳内试验按钮开关(也称漏试开关)的两端,效果最好,但对于初学者来说具有一定难度,并不可取。为此, 笔者设计了一种较为理想的方案——将压敏电阻器RV安装在一个电灯吊线盒内,再通过外接电线接单相漏电断路器,既牢固可靠、具有阻燃作用,又可在压敏电阻器损坏后,像更换普通熔丝一样,方便地更换压敏电阻器。推荐初学者采用这种方案。

    具体的方法为:首先按固6(a)所示,购买一个吊式电灯专用接线盒(也称吊线盒),并准备2根长度约为18cm的较粗的革股饲芯塑料电线;然后按图6(t))所示,将2根电线的一端各剥掉2cm的塑料外皮后, 弯成内径为4mm的圆环,通过挂线盒内的螺丝钉紧固在铜接线桩上;按图6(c)所示,将压敏电阻器RV的两根引脚线也紧固在两个接线桩上;旋紧挂线盒的盒盖,即制成图6(d)所示的带保护盒的压敏电阻器RV2最后,按囱6(e)或囱6(f)所示, 将带保护盒的压敏电阻器RV的两根外引出电线各剥掉长约1cm的塑料外皮后,一端接单相漏电断路器进线端的相线L(或中性线N)接线孔,另一端接在出线端的中性线N(或相线L)接线孔即可。

压敏电阻器RV的安装方法

图6  压敏电阻器RV的安装方法

    实际应用时,按图6(e)或图6(5)所示,将过电压、漏电双功能断路器接人供电电路。注意,单相漏电断路器既可以是购买的新品,也可以是供电电路已有的现成品。这里要特别强调的是: 安全第一!制作者如果不具备实际的电工操作能力,在将过电压、漏电断路器接入实际供电电路或将压敏电阻器接入通电的单相漏电断路器时,必须要有电工现场指导,才能进行具体的安装应用。

    过电压、漏电双功能断路器能够控制的最大负载功率,取决于所用单相漏电断路器的额定电流值。例如选用额定电流是20A的DZL18—20A或NL18—20型漏电断路器时,所能控制的最大负载功率应为P=220v×20A=4400w, 实际应用中所有通电工作的用电器电功率总和不能超过该功率数值。

    过电压、漏电双功能断路器在接入单相供电电路后,不会影响原有漏电保护功能的正常发挥及操作,而且一旦过压(大于260v)或漏电(大于或等于30mA),均可在0.1s内迅速切断包括断路器在内的全部用电器电源, 其性价比优于目前市售的大多数家电保护器(如冰箱过压保护器等)。对于农村等供电电网电压波动较大的地区,压敏电阻器RV的标称电压取值可增大至390v或430v,以避免可能引起的断路器频繁“跳闸”断电。



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