電源線路濾波器中的漏電流

標準中的要求

保護接地器在電氣設備出現(xiàn)故障或發(fā)生短路時，保護用戶不會受到危險接觸電壓的傷害。為確保此基本功能，保護接地線上的電流必須加以限制，這是為什么大多數(shù)產(chǎn)品安全標準中包含漏電流測量和限制條款的原因。辦公室設備和信息技術設備的產(chǎn)品安全標準EN 60950-1進行了相關說明。

盡管都使用漏電流這個術語進行描述，但是標準在實際上對接觸電流和保護導體電流進行了區(qū)分。接觸電流是人在接觸電氣裝置或設備時，流過人體的所有電流。另一方面，保護導體電流是在設備或裝置正常運行時，流過保護接地導體的電流。此電流也稱為漏電流。

所有電氣設備的設計都必須避免產(chǎn)生危及用戶的接觸電流和保護導體電流。一般來說，接觸電流不得超過3.5mA，采用下文所述的測量方法進行測量。

3.5mA的極限值并不適用于所有設備，因此，在標準中，還對配備工業(yè)型電源接線器（B型可插拔設備）和保護接地器的設備進行了補充規(guī)定。如果保護接地電流不超過輸入電流的5％，那么接觸電流可以超過3.5mA。另外，等電位聯(lián)結導體的最小截面積必須符合EN 60950-1的規(guī)定。最后，但不是最不重要的，制造商必須在電氣設備上附

“警告！強接觸電流。先接地。”

“警告！強漏電流。先接地。”

除了普通的產(chǎn)品安全標準之外，還有關于無源EMI濾波器的安全標準。在歐洲，新頒布了EN 60939，自2006年1月1日起代替了當時現(xiàn)行的EN 133200。然而，此標準沒有關于濾波器漏電流的附加要求。美國的EMI濾波器標準，UL 1283，與此不同。不僅需要進行所有常規(guī)安全試驗，還需要確認濾波器的漏電流。在默認情況下，此漏電流不允許超過0.5mA。否則，濾波器必須附帶一個安全警告，說明濾波器不適用于住宅區(qū)。必須提供接地連接器以防觸電，另外濾波器必須連接到接地電源引出線或接頭上。

漏電流的計算

本節(jié)將說明計算漏電流的方法。因為元件存在誤差，并且電網(wǎng)（對于3相供電網(wǎng)）的不平衡只能估計，所以實際結果不一定等于測量結果。另一方面，對順序生產(chǎn)的每一個濾波器都進行漏電流測量是不合理的，所以一般來說，制造商提供的漏電流都是根據(jù)計算值。

對于所有的計算，磁性元件的寄生元件及保護接地器的阻抗均忽略不計。計算時只考慮濾波器電容的誤差。EMI濾波器電容一般用來抑制差模和共模干擾。對于前者，在相位之間，以及相位和中性導體之間，連接有所謂的X電容。對于共模抑制，相位和接地之間采用Y電容。

電容器對于頻率和電壓的依存關系也沒有考慮。這對于陶瓷電容器是非常重要的，因為這種電容器會受到電壓和頻率的明顯影響。因此，采用陶瓷電容器的濾波器的漏電流也比計算結果更大。

3相供電網(wǎng)中的漏電流

要計算3相供電網(wǎng)中的漏電流，需要確定電源中性點MQ和負載中性點ML之間的電壓。在電源端，是3個相電壓UL1、UL2和UL3，與中性點MQ相連接。在負載端，是3個阻抗Z1、Z2和Z3，也與一個星型相連接。兩個中性點MQ和ML通過阻抗ZQL相連，此阻抗上的壓降為UQL。

　　圖1：電源和負載和星型連接

阻抗ZQL的實際電壓UQL可以使用下述公式計算：

無源3相濾波器的一種常見配置是3個X電容器的中性點連接，并通過Y電容器與地電位或者濾波器的外殼相連接。對于平衡電容電網(wǎng)，漏電流可以忽略。另一方面，當相位之間達到最高的不平衡時，電網(wǎng)達到最高的漏電流值。不平衡的原因包括電容器值的公差，以及供電網(wǎng)的電壓不平衡。

　　圖2：3相濾波器的典型電容器配置

因此，漏電流的關鍵要素是電容器CX1、CX2和CX3的不平衡產(chǎn)生的電壓UQL。對于大多數(shù)濾波器，額定值是相同的，但是也存在制造公差的影響。電容器CY處的壓降UQL產(chǎn)生的漏電流Ileak, max可以根據(jù)下式確定：

當

時

大多數(shù)制造商在確定無源濾波器中的電容器的額定值時，公差為