[科普中國]-AC型剩余電流動(dòng)作斷路器

AC型剩余電流動(dòng)作斷路器適用于電子式、電磁式剩余電流動(dòng)作斷路器在380V三相、220V單相供電條件下，驗(yàn)證剩余電流動(dòng)作特性。AC型正弦動(dòng)作電流，提供剩余電流0.002～2A；A型直流脈動(dòng)動(dòng)作電流，直流脈動(dòng)電流0.7-0.015倍AC型（0°導(dǎo)通角）、0.5±0.015倍AC型（90°導(dǎo)通角）、0.22±0.015倍AC型（0.015°）、6+0.6mA平滑直流電流。

簡介剩余電流動(dòng)作斷路器(又稱為漏電斷路器)是電流動(dòng)作型漏電保護(hù)電器，通過檢測電路中的接地故障電流來進(jìn)行保護(hù)，能有效防止漏電火災(zāi)及保護(hù)人身觸電安全，得到廣泛應(yīng)用。剩余電流動(dòng)作斷路器通常分為AC型和A型兩類，國內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)品多數(shù)屬于AC型剩余電流動(dòng)作斷路器。電子組件是剩余電流動(dòng)作斷路器的重要組成部分，負(fù)責(zé)檢測用電回路中的剩余電流，并根據(jù)剩余電流值的大小決定是否切斷用電回路，因此，其可靠性高低直接影響剩余電流斷路器產(chǎn)品質(zhì)量的高低。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已對(duì)剩余電流動(dòng)作斷路器檢測技術(shù)及其裝置展開深入的研究，主要側(cè)重保護(hù)電器產(chǎn)品(成品)特性的試驗(yàn)或出廠檢測，但對(duì)于剩余電流動(dòng)作斷路器電子組件的測試方法及工藝裝備方面未見相關(guān)報(bào)道。依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，研究電子組件測試中的交流可調(diào)觸發(fā)電流技術(shù)和相關(guān)軟硬件，研制剩余電流動(dòng)作斷路器電子組件測試裝置，解決了企業(yè)生產(chǎn)線中存在的電子組件檢測效率不高和精度低等問題，減少成品檢驗(yàn)返修率，從而提高了剩余電流動(dòng)作斷路器產(chǎn)品的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率1。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該設(shè)備的設(shè)計(jì)要求如下：①交流可調(diào)觸發(fā)電流輸出范圍為0-5A，示值誤差≤±1%；②用戶可以自定義剩余電流輸出范圍、額定剩余不動(dòng)作電流值和額定剩余動(dòng)作電流值，系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)置參數(shù)自動(dòng)判別電子組件合格與否；③電子組件夾具采用鍍金探針專用針床，用驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)電子組件與探針的良好接觸；④具有自動(dòng)測試、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史查詢、通信等功能。根據(jù)上述指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了以ARM嵌人式系統(tǒng)為控制核心的剩余電流動(dòng)作斷路器電子組件測試系統(tǒng)，主要由交流可調(diào)觸發(fā)電流發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)剩余電流互感器、工裝夾具與傳動(dòng)控制單元、人機(jī)界面等組成。

交流可調(diào)觸發(fā)電流發(fā)生器的功能是模擬產(chǎn)生精準(zhǔn)的剩余動(dòng)作電流，是整個(gè)測試系統(tǒng)的核心組件。該模塊采用了幅值可調(diào)正弦波產(chǎn)生技術(shù)和穩(wěn)流技術(shù)，硬件部分由幅值可調(diào)正弦波發(fā)生電路、電流放大及采樣電路組成，幅值可調(diào)正弦波發(fā)生電路是用來產(chǎn)生0-5V的高精度、高穩(wěn)定的電壓信號(hào)，通過改變微控制器輸出的8位PWMO占空比大小完成對(duì)正弦信號(hào)的調(diào)幅控制，調(diào)節(jié)步長最小為0.01V。

由于幅值可調(diào)正弦波電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電流較小(最大為30mA)，不能達(dá)到最大電流輸出為5A的設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)交流正弦電壓小信號(hào)進(jìn)行功率放大。

功率放大電路一般可分為模擬式功放和數(shù)字式功放兩種類型，考慮到本系統(tǒng)要求輸出電流具有諧波小、精度高的特點(diǎn)，所以選擇模擬式功放中的推挽功率放大結(jié)構(gòu)(OCL電路)2。

雙極性SPWM產(chǎn)生原理幅值可調(diào)正弦波發(fā)生技術(shù)是剩余動(dòng)作電流檢測的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)基于等效面積算法的雙極性正弦波脈寬調(diào)制(BSYWM)原理。等效面積算法源于采樣控制理淪中的沖量等效原理，即把面積相等的不同類型窄脈沖信號(hào)分別加載到慣性環(huán)節(jié)的輸入端，則該慣性環(huán)節(jié)的輸出相應(yīng)波形基本相同。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件采用C語言編寫，實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余電流動(dòng)作斷路器電子組件的動(dòng)作電流測試、合格判斷、存儲(chǔ)和查詢功能。圖5為軟件主要流程圖3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡啟洲 - 副教授 - 南京理工大學(xué)