对澳式剩余电流保护的墙壁开关的设计研究

2020-01-08 03:50王磊郑开维金新华郑益淼熊杰
中国电气工程学报 2020年20期

王磊 郑开维 金新华 郑益淼 熊杰

摘要:做好澳式剩余电流保护的墙壁开关设计,有助于我国开关产品产业打开澳大利亚市场。基于此,本文详细阐述了电路运行原理定位、整体结构设计、保护装置安装设计、性能实测设计、这几项澳式剩余电流保护墙壁开关设计环节,希望能够为开关产品性能水平的发展提供助力。

关键词:澳式保护;剩余电流;墙壁开关

引言:在墙壁开关产品进入澳洲市场之前,其必须先通过SAA安全认证,而开关的剩余电流保护性能水平,作为影响其SAA安全认证考核结果重要因素,应根据澳洲SAA安全认证条件,制定相应的开关剩余电流保护电路设计方案,以保证墙壁开关性能顺利达到澳式标准,实现对澳洲开关市场的开拓。

1设计目的

SAA安全认证是指在插头、电路补偿装置、墙壁开关等设施进入新西兰与澳大利亚销售市场之前,需要满足的安全性能条件。其内容包括AS/NZS3112、AS/NZS3123、AS/NZS3197等,厂家需具备配套的SAA安全认证批准证书号码、标志,才能在澳洲市场销售墙壁开关产品,否则会被认定为犯罪,因此,为了有效开拓国外市场,扩展墙壁开关的销售渠道,产品设计者需要针对澳洲市场,围绕SAA安全认证标准,开展相应的开关设计,以确保自身产品的合法销售。在此过程中,SAA安全认证标准以对开关安全性能的要求为主,而剩余电流引起墙壁开关安全问题的主要因素,设计者必须要为开关设计相应的剩余电流保护系统,以避免开关使用过程中,剩余电流对使用者造成安全威胁,因此,在此次设计中,设计者的主要目的,是通过设计相应的保护结构,来消除剩余电流危险,保证墙壁开关产品顺利通过安全认证。

2设计过程

2.1开关电路运行原理定位分析

经过对SAA安全认证条件、常规开关电路的研究,设计者对墙壁开关电路运行原理进行了定位。其中,两条电源线会连接零序电流互感器,并经过该互感器,输入到RV中,然后RV内部的运算放大器,将其会将电压放大,然后在输出端与单向可控硅的控制极连接,此时,如果经过放大后,电路电压高于RV中的比较器基准电压,那么RV输出端的脚跳,就会呈现出高电平的状态,使可控硅导通,并借此,将电磁线圈附近的通地迅速降为0。在此情况下,线路中的电磁线圈就会失效,并释放脱扣器的铁芯,使输出端与触头相互分离,达到切断电源,消除剩余电流的效果。此外,设计者根据SAA认证标准,将运行原理定位基础条件设置为,额定电压220V、额定电流13A、分断时间30ms以内、动作电流10mA,以保证该运行原理,符合澳式要求。

2.2整体结构设计分析

基于上述运行原理,设计者构建了配套的墙壁开关电路结构,以落实整体结构的设计环节。在该项设计环节中,设计者在常规的剩余电流保护电路结构的基础上,加设了一个电阻,以及一个测试电路,以深入优化墙壁开关产品的安全性能,使其得以顺利达到安全认证标准。在此过程中,设计者将电阻用于内部运算放大器的负反馈,以决定放大器的放大量。其中,设计者通过调节电阻的组织,即可实现动作电流的设置,一般来说,电阻的阻值越大,放大器的增益量就越大,动作电流就越小,剩余电流保护系统的灵敏度就越高,同时,该电阻结合负反馈电容器,还可以化解高频尖脉冲干扰对电流的影响。在整体结构中,测试电路主要包括电阻和按钮组成保护器两个部分,在按下TEST按钮之后,电源的两个输出端输出的电流会经过测试电路中的电阻,此时,形成的剩余电流,即可用作判定检验保护器的工作性能。

2.3保护装置安装设计

为了保证墙壁开关配套的剩余電流保护装置能够正常发挥效用,设计者还为其设计了相应的安装方案,以完善整体设计,增强设计工作效果。在此过程中,根据剩余电流保护装置中各个组成元件的运行需求,设计者需要说明,其安装位置应当为干燥、无有害气体侵蚀的位置,且需与电路中的交流装置保持20cm以上的距离,防止附近的导线、电气设备对其造成磁场干扰。在安装中,设计者还要注明,在接线安装时,要用纱带、胶布,将保护线路扎紧,再将其穿过零序电流互感中心,然后,将互感器圆孔前后的20cm内线束扎紧,防止其散开,同时,还要做好外壳接地,以深入优化系统的安全性能。此外,整体线路导线材质应该为铜导线材料。

2.4性能实测环节

在性能实测环节,设计者主要进行了以下几项操作:

第一,向输出插座中接入灯泡、负载,然后将其的电源线,接入220~240V的电源上;第二,在关闭开关电源的情况下,将产品的后盖打开,并使其压在测试工装上;第三,按下TESET按钮,查看指示窗口红色是否消失、负载是否断电,如果此次设计方案成功,那么红色窗口就会消失,同时负载也会断电;第四,多次重复上述操作,再关闭电源开关,以测试墙壁开关的剩余电流保护系统性能是否稳定,以及系统有效运行次数,进而完善该项设计方案的相关说明,保证设计工作的完整性。

此外,在上述的性能实测操作中,设计者还要将操作过程、实测参数、实测效果等信息一一进行记录,以备后续的分析,增强设计方案的可靠性。

3结果分析

在此次设计研究中,设计者从多次的重复实测操作中,随机抽取了10次操作的测试结果参数,如表1,由此可见,动作电流均在10mA以内,动作时间也保持在了30ms以内,因此,该设计方案达到了预期的设计效果。此外,在实测的基础上,设计者还进行了加速寿命试验、离子色谱测试、热循环试验,试验结果显示,该产品能够适应澳洲的气温环境,且在工作电压120%以内都能有效实现自身的剩余电流保护效用,同时,具有良好的热可靠性,整体产品性能能够顺利达到SAA安全认证标准,有助于生产厂家打开澳洲销售市场,提升自身的产品销售收益。

结论:综上所述,增强设计工作落实效果,能够保证开关性能顺利达到SAA安全标准。经过上述设计环节,设计者基于剩余电流防护原理,进行了墙壁开关电路设计,并完成了相应的性能实测。实测结果显示该墙壁开关性能能够满足SAA安全认证要求,从业者可以利用该设计方案,开拓澳洲市场。

参考文献:

[1]龚志华. 浅谈剩余电流保护装置的工作原理及应用[J]. 有色金属设计,2020,47(02):69-71.

[2]徐欧珺,吕钦,陈靓. 剩余电流保护器的应用与分析[J]. 通信电源技术,2020,37(02):101-102+105.