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漏电保护(RCD)的原理、应用及选型-3

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2020-10-17By幻影童源漏电保护(RCD)的原理、应用及选型-3

电子式RCD与电磁式RCD有什么区别?

电磁式RCD在IEC相关标准上叫做与电源电压无关(independentofsupplyvoltage)的RCD,也就是说它的动作是与电源电压无关的,靠的是剩余电流本身的能量进行动作,原理图如下图所示:

图30电磁式RCD原理图当RCD后端电路中发生接地故障,剩余电流增大时,Ia≠Ir,求和电流互感器二次侧便会产生感应电动势,感应电动势与永磁式脱扣继电器上的线圈形成回路,在其永磁

第1页共11页2020-10-17By幻影童源铁芯产生磁通,这个磁通方向正好与永磁体的方向相反,本来吸合的脱扣继电器的平衡就会逐渐打破,达到剩余电流动作阈值(产生了足够能量)后,永磁式脱扣继电器就完成了脱扣(如图中A所示)。

电子式RCD在IEC相关标准叫做与电源电压有关(dependentonsupplyvoltage)的RCD,显而易见,它是需要依赖电源电压才能正常工作。原理图如下所示:

其动作过程与电磁式RCD基本相同,只是脱扣器的动作靠内部的放大器进行驱动,以完成其脱扣动作,而放大器的工作需要依赖电源电压。

看了两种RCD的原理,其区别也很容易发现了:

我们以生活中最常见的TN-C-S系统为例来分析一下他们的区别:

可靠性

电子式的RCD,在故障残压过低及前端中性线中断的情况下是会拒动的。

故障残压过低情况

第2页共11页2020-10-17By幻影童源Uab的电压就是RCD的工作电压,当发生接地故障时Uab=IdX(ZL’+ZPE)U0=IdX(ZL’+ZPE+ZPEN)U0:为相电压有效值,220V;Id:故障电流;

ZL’:RCD后端故障点至RCD出线端之间的阻抗;ZPE:RCD后端故障点回路的PE线阻抗;

当故障点距离RCD较近,前端PEN线较长时,Uab的电压是可能小于电子式RCD正常工作时所需的电压的,这个时候RCD是会拒动的。

对于30mA的电子式RCD,现有IEC产品标准已经提高要求,要求50V残压仍能动作,但是这里的50V指的是Uab的电压,当Uab的电压低于50V时(比如40V),电子式RCD拒动,此时的接触电压并不是40V,还需要就加上前面的PEN线上的压降,所以完全有可能超过50V,这时电子式RCD还是存在电击风险的。

中性线中断情况

当RCD前端中性线断裂的时候,电子式RCD是肯定拒动的,比较常见的例子如下图:

第3页共11页2020-10-17By幻影童源当一个人使用墙上插座,手持某种I类设备进行作业时,当RCD前端中性线折断时(比如线缆拖拉过程中),此时如果手持设备正好发生接地故障(相线碰外壳),使用者电击致死率是很高的,因为手持设备发生漏电时,超过5mA电流通过人体,人就可能无法主动摆脱带电体。

而电磁式的RCD不依赖于电源电压,只靠剩余电流本身的能量进行动作,所以不存在上诉两类情况下的拒动。虽然上面的情况算是比较极端的,但是总的来说,电磁式的RCD可靠性比电子式的要高。

发展趋势

随着越来越多的变频设备以及开关电源的使用,故障电流的波形不再仅仅是交流波形,还可能会附加直流波形或者是完全的直流波形,所以AC型的RCD已不能提供足够的保护,在欧洲,已经逐渐开始禁用AC型RCD。但是有个矛盾的地方,要检测非纯正的交流正弦波型的剩余电流,完全电磁式的最多做到A型,F和B型必须使用电子式。所以就有了一种复合式的RCD,原理图如下:

第4页共11页2020-10-17By幻影童源这种RCD能最大程度的满足多种剩余电流波形动作要求,且兼具足够高的可靠性。

价格

电磁式由于内部的平衡电磁机构工艺及材料要求比较高,该元件大约占到了电磁式RCD成本价格的三分之一左右,这个元件做得比较顶尖的是一家瑞士的生产手表的公司。

就同一品牌,同种剩余电流有效类型RCD,电磁式的RCD大约会比电子式RCD贵10%左右。

国际品牌的同种类型的RCD一般会比国产品牌的RCD贵2-3倍左右。

在国内,你在网上搜索诸如漏电保护等关键字,几乎清一色的都是电子式RCD。

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漏电保护(RCD)的原理、应用及选型-3

2020-10-17By幻影童源漏电保护(RCD)的原理、应用及选型-3电子式RCD与电磁式RCD有什么区别?电磁式RCD在IEC相关标准上叫做与电源电压无关(independentofsupplyvoltage)的RCD,也就是说它的动作是与电源电压无关的,靠的是剩余电流本身的能量进行动作,原理图如下图所示:图30电磁式RCD原理图当RCD后端电路
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