漏电保护器常识与专用IC电路介绍

漏电保护器常识与专用IC电路介绍漏电电流和漏电保护器的介绍漏电电流；国际有关权威机构国际电工委员会 (IEC755)规定为：剩余电流。准确的定义为：接地性故障电流。漏电保护 器是俗称，准确的名称是：剩余电流动作保护器。由此可见；漏电保护器只能保 护相线通过用电设备外壳或人体流入大地的“故障电流”，国家标准GB6829-95 剩余电流动作保护器的一般要求中有关条款建议生产厂家在产品说明书中写 明：“漏电保护器对于被保护电路两线所引起的触电危险；不能进行保护。”说明 其保护范围很局限。漏电保护器分为两种类型，一种是漏电继电器；一种是漏电 断路器(俗称漏电开关)。从其检测型式上分为电压型和电流型，电压型因误动 作率高、检测精度低；早已被淘汰。电流型又分为电磁式和电子式。电磁式因生 产成本高、对运行条件要求较高；而难于被市场接受，只有特殊场所使用。电子 式生产成本低、检测精度高、误动作率很低而被市场所认可，是目前被广泛应用 的漏电保护器材。根据国家标准GB6829-95中有关规定；漏电保护器的动作 时间分为快速动作型和延时动作型，快速动作型的动作时间：V0.2秒，用于分 路保护。直接保护人体或单台用电设备保护的动作时间：V0.1S。延时动作型的 动作时间=动作时间0.2秒+延时时间，延时时间可从0.2秒、0.4秒、0.8秒、1 秒、2秒等几档中选择。多用于低压电网分路保护和总保护。电子式漏电保护器 的电路组成有分立元件和专用集成电路两种形式，分立元件电路主要由零序电流 互感器和可控硅组成；最终负载是漏电保护器的分励脱扣线圈或中间继电器，控 制分断主回路。专用集成电路主要有KY101、DL01、DL02、M54120、M54123L 等等，M54120、M54123L是日本三棱公司在上个世纪90年代初期投放市场的， M54123L被国内广泛使用。M54123L的封装形式有8脚单排和4脚双排两种， 各脚功能相同，外围电路简洁，是本文介绍的重点。M54123L由稳压电路、基 准电压发生器、差动放大器、和闭锁电路组成。稳压电路由两级稳压构成，适应 电压范围广，、脚输入工作电压在12V至28V范围内均能正常工作， M54123L本身静态时耗电0.4mA (12V)7mA (28V)。差动放大器由、 脚输入，脚为基准电压端，脚比较信号输入端，与零序电流互感器二次 绕组输出端连接，、脚输入信号电压最小为4mV，最大为9mV，典型值为 6.1mV，脚是差动放大输出端。、脚组成闭锁电路，脚闭锁信号输 入，脚外接电容作为抗干扰吸收端，脚为闭锁电路输出端，驱动可控硅控制 极。M54123L的工作过程：零序电流互感器的一次线就是被保护侧主回路的所 有相线和零线，1匝。当被保护侧某一相线对大地产生漏电流时；该漏电流对零 序电流互感器激磁，零序电流互感器的二次绕组产生漏电信号电压，为、脚 提供输入。当漏电流2漏电保护器的整定值时，比如：30mA； M54123L的脚 对脚输出高电位信号，脚输出高电位驱动可控硅导通，分励脱扣器动作，导 致断路器跳闸，被保护侧主回路停电。M54123L输入灵敏度高，反映速度快， 一但脚得到20.7V触发电压；脚输出高电位就被锁定。此时，即便触发电 压消失；脚依然输出高电位，这说明了它的可靠性，复位方法是切断脚电源。 典型电路见图一。图一电路检测和控制部分可分别用于380V动力电路和220V 照明电路的漏电断路器中。零序电流互感器铁心一般用坡莫合金(型号是：1J85) 薄板卷绕成圆形，有塑料外壳。用0.1mm左右的漆包线绕制600匝；包好绝缘 制作完毕，穿过主回路低压电线后就成了完整的零序电流互感器了。可控硅最好 用CR03，但价格昂贵。一般厂家选用MCR1008或BT169D等。M54123L 各脚在路对地电阻值见表一。M54123L各脚静态时和动态时各脚电压值见表二。（用500型万用表测量）表一弓I脚1 2 3 4 5 6 7 8红表笔接地53K 53K 0 42K 42K 32K 6.5K 300K 黑表笔接地 5.8K 5.8K 0 6.5K 6.5K 6.5K 6.5K 6.2K 表二 引 脚 1 2 3 4 5 6 7 8 静态 2.2V 2.2V 0 0 0 0 0 22V 动态 2.15V 2.15V 0 1.25V 1.25V 2.1V 0.7V 22V在图一中M54123L、脚短封在一起构成了快 速动作型电路，断路器的动作时间一般V0.1S（S；秒），实际测量一般都V50mS（mS；毫秒，1000 mS=1S）。如果在M54123L的脚和脚之间接入一个 1MQ-3MQ的电阻；与C5构成了简单的RC延时电路，见图二。调整该电阻 延时时间可达到0.1S0.4S。由于M54123L各脚信号传递只是电压变换，电流 仅几微安；所以这个RC延时电路温度漂移很大并且和额定漏电动作电流整定值 相互牵连，调整很麻烦。用LM358双运放将M54123L脚输出信号电压放大 输出给RC延时电路，然后再经过一级放大后输出给M54123L脚，有效的解 决了这个问题，温度在-5C+45C范围内动作电流值和动作时间都很稳定，见 图三。图三中R8*是延时调整电阻，表3列出了不同的延时时间选用的R8*的阻 值和整机动作时间。表3延时时间（秒）R8 *阻值整机动作时间（秒）0.2 300K 0.30.03 0.4 510K 0.50.03 0.8 1MQ 0.90.03 在低压电网中，因为事故 等原因；造成照明用电220V电压升高，对用电设备和居民家用电器造成损坏。 如果在图一电路整流输出端加一分压电路；在分压点上接一只稳压管就使该电路 增加了过电压保护功能。当分压点电压稳压管的稳压值时；稳压管导通，触发 可控硅导通实现过电压保护，整机电路见图四。GB68291995标准中规定； 漏电断路器的过电压保护值为：280V10%，一般生产厂家整定值为280V。漏 电断路器有了过压保护功能后；有效的避免了低压线路过电压对家用电器造成的 损坏。三极漏电断路器只有三根相线没有零线，漏电断路器控制电路的工作电压 比二极和四极漏电断路器提高160V左右，这需要可控硅有较高的阻断电压。一 般小容量可控硅阻断电压较低，用两只可控硅串联解决了这个问题，局部电路见 图五。没有漏电情况下；M54123L脚输出低电位，V1不导通。R2、R3组成 分压电路，使V2的控制极电位通过R1与阴极相等，V2呈阻断状态。被保护侧 有漏电产生后，M54123L脚输出高电位触发V1导通时；V2阴极电压开始下 降，V2的控制极电位由于电容C两端电压不能突变而维持不变，V2电压继续 下降。当V2控制极电位比阴极高出0.7伏时，V2也立即导通，使断路器的脱扣 线圈有电流流过，脱扣器动作切断主回路。