一款隔離調(diào)壓式交流電源的電路設(shè)計(jì)以及應(yīng)用

隔離變壓器B2設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原理如圖1、圖2所示，匝數(shù)比為1：1，E型硅鋼鐵芯，初次級(jí)線圈之間加隔離層并接地，初、次級(jí)線圈與接地端的絕緣電阻≥1.5 MΩ;輸出功率≥300 W。設(shè)計(jì)制作的B2，通過(guò)試驗(yàn)其性能參數(shù)如表1所示。可見(jiàn)，能夠滿足設(shè)計(jì)使用要求。

圖2 自耦調(diào)壓器原理

2、自耦調(diào)壓器

自耦調(diào)壓器是常用調(diào)壓器的一種，其原理和自耦變壓器原理相同。自耦調(diào)壓器和動(dòng)圈調(diào)壓器、變磁通調(diào)壓器和感應(yīng)調(diào)壓器相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、體積小、造價(jià)低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，這正是“隔離調(diào)壓式交流電源”選用自耦調(diào)壓器的主要原因。當(dāng)B1接入市電220 V后，U12=220 V，使用調(diào)節(jié)旋鈕，使U32輸出交流電電壓在0～260 V范圍內(nèi)。根據(jù)輸出功率300 W的要求，選擇B1的功率≥500 W。綜合考慮“隔離調(diào)壓式交流電源”的體積、功率等要求，選擇了B1為T(mén)DG2型接觸式自耦調(diào)壓器，其參數(shù)有：輸出功率500 W；調(diào)壓范圍0～275 V。

3、漏電保護(hù)器

漏電保護(hù)器是一種防止人身觸電事故的安全防護(hù)裝置，當(dāng)電路中發(fā)生漏電或觸電時(shí)，可以在很短時(shí)間內(nèi)切斷整個(gè)電路。

1)漏電保護(hù)器的基本工作原理

如圖3所示，當(dāng)負(fù)載發(fā)生漏電故障時(shí)，電流通過(guò)大地形成回路，負(fù)載側(cè)對(duì)大地形成泄漏電流，穿過(guò)零序電流互感器CT的電流的矢量和不等于零。零序電流互感器 CT感應(yīng)出一個(gè)零序電流，當(dāng)零序電流達(dá)到整定值，經(jīng)放大器FA放大后驅(qū)動(dòng)跳閘線圈Q，線圈Q通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸動(dòng)銜鐵使開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，線路及電器失去電源，從而保護(hù)了人身和電氣設(shè)備的安全。

漏電保護(hù)器，有兩種類型：即電壓動(dòng)作型和電流動(dòng)作型，而電壓動(dòng)作型由于自身的種種弊端而被淘汰，現(xiàn)主要應(yīng)用是以電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器為主。

2)漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)選擇

針對(duì)“隔離調(diào)壓式交流電源”功能要求和使用對(duì)象，依據(jù)額定電流In、額定漏電動(dòng)作電流I△n、漏電動(dòng)作分?jǐn)鄷r(shí)間動(dòng)作時(shí)間、額定漏電不動(dòng)作電流I△n0等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇。

額定電流In。指能夠持續(xù)流過(guò)漏電保護(hù)器的最大負(fù)載電流。這需要根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的功率之和Po來(lái)計(jì)算確定，即：In=Po/220。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求Po輸出 ≥300 W，所以選擇漏電保護(hù)器的額定電流In≥1.36 A。計(jì)算電流略大一點(diǎn)的漏電保護(hù)器，這樣，在正常使用中，不至于漏電保護(hù)器因過(guò)負(fù)荷經(jīng)常動(dòng)作，影響正常使用。

額定漏電動(dòng)作電流I△n。是漏電保護(hù)器一個(gè)重要的參數(shù)，是漏電保護(hù)器在規(guī)定的工作條件下必須動(dòng)作的漏電電流值。當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備或漏電電流達(dá)到某一規(guī)定值時(shí)，漏電保護(hù)器必須可靠斷開(kāi)電路，使試驗(yàn)電器設(shè)備失去電源。一般情況下，應(yīng)選擇漏電電流為30 mA的高靈敏度型的漏電保護(hù)器。

漏電動(dòng)作分?jǐn)鄷r(shí)間動(dòng)作時(shí)間。是從突然施加漏電動(dòng)作電流開(kāi)始到被保護(hù)的電路或設(shè)備完全被切斷電源為止。漏電保護(hù)器的動(dòng)作時(shí)間可分為3種，以保證在人身觸電時(shí)的安全保護(hù)作用和適應(yīng)分級(jí)保護(hù)的需要?？焖傩停簞?dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.1 s。定時(shí)限型：動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.1～2 s。反時(shí)限型：動(dòng)作電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)1 s；2倍動(dòng)作電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.2 s;5倍動(dòng)作電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.03 s。在選擇漏電保護(hù)器時(shí)，自然以安全為主，應(yīng)當(dāng)選用快速型、動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.1 s的漏電保護(hù)器。

額定漏電不動(dòng)作電流I△n0。漏電保護(hù)器選擇，應(yīng)保證在電路中出現(xiàn)規(guī)定值的漏電電流時(shí)應(yīng)該保證正常動(dòng)作，也應(yīng)該在故障電流沒(méi)有達(dá)到規(guī)定值，保證不動(dòng)作。為此，漏電保護(hù)器的I△n0≯30 mA。

綜上述分析設(shè)計(jì)，選擇型號(hào)為DZ47LE-32漏電保護(hù)器，技術(shù)參數(shù)為：額定電流In=10 A;I△n=30 mA；動(dòng)作時(shí)間t≤0.1 s；能夠滿足設(shè)計(jì)要求。