一款隔離調壓式交流電源的電路設計以及應用

隔離變壓器B2設計結構原理如圖1、圖2所示，匝數比為1：1，E型硅鋼鐵芯，初次級線(xiàn)圈之間加隔離層并接地，初、次級線(xiàn)圈與接地端的絕緣電阻≥1.5 MΩ;輸出功率≥300 W。設計制作的B2，通過(guò)試驗其性能參數如表1所示?？梢?jiàn)，能夠滿(mǎn)足設計使用要求。

圖2 自耦調壓器原理

2、自耦調壓器

自耦調壓器是常用調壓器的一種，其原理和自耦變壓器原理相同。自耦調壓器和動(dòng)圈調壓器、變磁通調壓器和感應調壓器相比，具有結構簡(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“隔離調壓式交流電源”選用自耦調壓器的主要原因。當B1接入市電220 V后，U12=220 V，使用調節旋鈕，使U32輸出交流電電壓在0～260 V范圍內。根據輸出功率300 W的要求，選擇B1的功率≥500 W。綜合考慮“隔離調壓式交流電源”的體積、功率等要求，選擇了B1為T(mén)DG2型接觸式自耦調壓器，其參數有：輸出功率500 W；調壓范圍0～275 V。

3、漏電保護器

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

1)漏電保護器的基本工作原理

如圖3所示，當負載發(fā)生漏電故障時(shí)，電流通過(guò)大地形成回路，負載側對大地形成泄漏電流，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感應出一個(gè)零序電流，當零序電流達到整定值，經(jīng)放大器FA放大后驅動(dòng)跳閘線(xiàn)圈Q，線(xiàn)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(xiàn)路及電器失去電源，從而保護了人身和電氣設備的安全。

漏電保護器，有兩種類(lèi)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，現主要應用是以電流動(dòng)作型漏電保護器為主。

2)漏電保護器設計選擇

針對“隔離調壓式交流電源”功能要求和使用對象，依據額定電流In、額定漏電動(dòng)作電流I△n、漏電動(dòng)作分斷時(shí)間動(dòng)作時(shí)間、額定漏電不動(dòng)作電流I△n0等參數進(jìn)行設計選擇。

額定電流In。指能夠持續流過(guò)漏電保護器的最大負載電流。這需要根據試驗設備的功率之和Po來(lái)計算確定，即：In=Po/220。因為設計要求Po輸出 ≥300 W，所以選擇漏電保護器的額定電流In≥1.36 A。計算電流略大一點(diǎn)的漏電保護器，這樣，在正常使用中，不至于漏電保護器因過(guò)負荷經(jīng)常動(dòng)作，影響正常使用。

額定漏電動(dòng)作電流I△n。是漏電保護器一個(gè)重要的參數，是漏電保護器在規定的工作條件下必須動(dòng)作的漏電電流值。當試驗設備或漏電電流達到某一規定值時(shí)，漏電保護器必須可靠斷開(kāi)電路，使試驗電器設備失去電源。一般情況下，應選擇漏電電流為30 mA的高靈敏度型的漏電保護器。

漏電動(dòng)作分斷時(shí)間動(dòng)作時(shí)間。是從突然施加漏電動(dòng)作電流開(kāi)始到被保護的電路或設備完全被切斷電源為止。漏電保護器的動(dòng)作時(shí)間可分為3種，以保證在人身觸電時(shí)的安全保護作用和適應分級保護的需要?？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。在選擇漏電保護器時(shí)，自然以安全為主，應當選用快速型、動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.1 s的漏電保護器。

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

綜上述分析設計，選擇型號為DZ47LE-32漏電保護器，技術(shù)參數為：額定電流In=10 A;I△n=30 mA；動(dòng)作時(shí)間t≤0.1 s；能夠滿(mǎn)足設計要求。