智能型微功耗高灵敏度触电保安器的改进.doc

智能型微功耗高灵敏度触电保安器的改进 摘 要：根据现有市场上用电器的保安器状况不良，调查分析后提出的设计方案， 此保安器可在低压线路中发生触电或绝缘损坏漏电时，立即切断电源使人身和设 备得到保护 关键词：特殊变压器；智能型微功耗高灵敏度；改进 在高科技发达的今天，家用电器普及的年代，人们在享受了现代产品方便，简单的同时，更注重它的安全，环保问题。触电及漏电现象就是其问题的突出表现，尤其在农村地区更为严重。智能型微功耗高灵敏度触电保安器的改进，对常用触电保安器加以改进，不仅能使人体更快脱离触电危险，而且还能节省更多的能源，有很重要的环保意义。 1 常用触电保安器电路及其工作原理 1.1 常用触电保安器电路 电路原理如图1所示。 1.2 工作原理 变压器B1用于电压检测，L1、L2采用双线并绕，线路正常时，流过L1、L2的电流I1、I2大小相等，而方向相反，它们在B1中产生的磁通量相互抵消，副线圈L3中没有电压输出。发生触电或漏电来临时，在L1中的电流I1，人体或用电器对地分流，部分电流不经过L2，这样使的I1不再等于I2，B1中的磁通不能全部抵消，L3两端有一定的电压输出。触电保安器就是利用这种特殊变压器在数安培的线路电流中检测出数毫安以下的漏电电流的。L3上的电压由D2整流，经R6加到T1基极，使T1导通，T2随之导通。T2导通后，J1吸合，LED1发光指示，蜂鸣器BZ发声警告。J1吸合后，220V市电压加到B2、C1上，CJ1得电立即动作，切断市电输出。同时电流经C3、反馈到T1基极，使电路“自锁”。这时，即使L3电压消失J1仍保持吸合。但由于C3的存在，约经过30s后C3上电压上升到接近电源电压，T1、T2截止，J1、CJ1释放，恢复供电。如果保安器动作后，人体仍与线路接触，将有一很小的电流经过人体，其回路是：火线1L→R2→L1→人体→B3次级的感应电压经D1整流后维持T1导通。直到人体脱离线路，B3无电压输出，T1才能截止。图中C1为高频旁路电容，防止电子节能灯等的高频信号的干扰。C2为延时电容，防止雷电或用电器开关的电火花的干扰。D4、D5、D6为保护元件，防止电器设备对地严重漏电时，L3中感应出大电流损坏T1。E为内置待机电源，平时T1、T2截止，电路不消耗电能。保安器工作时，B2、D8、C4组成的主电源工作，电源E停止供电。D7用于防止E被充电。D6为C3 提供放电回路，即在T1、T2截止后，C3经J1、D6迅速放电，为下一次动作做准备。D3是J1的限流二极管。BZ为蜂鸣器，音量不必太大，B2为3W电源变压器。CJ1用小型220V交流接触器，J1用6V继电器[1]。 2 常用电路存在的问题及改进的方法 2.1 存在的问题 (1) B1、B3是本电路的核心。由于电路中没有设放大器，B1、B3必需输出2V左右的电压才能直接启动T1、T1组成的开关电路； (2) 经过B3初级的电流中能全部通过人体，为了安全这一电流不能超过0.1mA，又延迟时间为30s，这样对人体会造成很大的伤害，因此需缩短延迟时间。 2.2 针对问题改进方法，可以提出两点具体方案 在T1前加LMV712放大器[2]，如图2所示。 图2 LMV712放大器电路图 此放大器是一种低功耗，低噪声，高输出双运算放大器。该LMV712块工作电压为1.2-2.0V，输出电压为2.0-5.0V，方便，价格实惠,对于本研究课题是最好的选择。 由于C3为延时电容，延迟时间τ=RC，再给串联一个电容C5，且 根据此公式，当C5=0.48μ时，τ=20s，缩短了延迟时间。 3 改进后的触电保安器电路 电路如图3所示 此电路的工作原理与常用电路的工作原理基本相同。当有人触电或电器设备漏电时，能在0.1s内切断电源。保安器最小的动作电流为1mA，当电器设备对地漏电时，保安器会立即断开电源，假如此时漏电的用电器脱离线路，保安器将在20s内自动恢复供电；如果 用电器仍接于线路，保安器将对这一状态进行监测，直到线路恢复正常，方可继续供 电。此功能对人体的触电同样有效。 图3 智能型微功耗高灵敏度触电保安器电路图 经测试后，电路比常用保安器电路更先进，更有实际应用价值。它所提高是主要功效有：A，改进电路后的用电器可在20s内断电，即脱离危险。B，节省能源，有效利用资源，环保。 ４ 电路元件的选择 为使0.1mA的微弱电流通过L4时，L5两端产生2V左右的电压，L4用#0.15mm漆包线在12mm*18mm铁芯上绕200T,L5用＃0.07mm漆包线绕6000T。B1初级用＃1mm漆包线在12mm*18mm铁芯上双线并绕50T，次级用#0.15mm漆包线绕2000T。B1,B3绕制完成后用下面的方法测试是否适用，分别将L3,L4与5.1KΩ电位