電源線路濾波器中的漏電流

標(biāo)準(zhǔn)中的要求

保護(hù)接地器在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障或發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)用戶不會(huì)受到危險(xiǎn)接觸電壓的傷害。為確保此基本功能，保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)中包含漏電流測(cè)量和限制條款的原因。辦公室設(shè)備和信息技術(shù)設(shè)備的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)EN 60950-1進(jìn)行了相關(guān)說(shuō)明。

盡管都使用漏電流這個(gè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述，但是標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際上對(duì)接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流進(jìn)行了區(qū)分。接觸電流是人在接觸電氣裝置或設(shè)備時(shí)，流過(guò)人體的所有電流。另一方面，保護(hù)導(dǎo)體電流是在設(shè)備或裝置正常運(yùn)行時(shí)，流過(guò)保護(hù)接地導(dǎo)體的電流。此電流也稱為漏電流。

所有電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)都必須避免產(chǎn)生危及用戶的接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流。一般來(lái)說(shuō)，接觸電流不得超過(guò)3.5mA，采用下文所述的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。

3.5mA的極限值并不適用于所有設(shè)備，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中，還對(duì)配備工業(yè)型電源接線器（B型可插拔設(shè)備）和保護(hù)接地器的設(shè)備進(jìn)行了補(bǔ)充規(guī)定。如果保護(hù)接地電流不超過(guò)輸入電流的5％，那么接觸電流可以超過(guò)3.5mA。另外，等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)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(shè)備上附

“警告！強(qiáng)接觸電流。先接地?！?/P>

“警告！強(qiáng)漏電流。先接地?！?/P>

除了普通的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)之外，還有關(guān)于無(wú)源EMI濾波器的安全標(biāo)準(zhǔn)。在歐洲，新頒布了EN 60939，自2006年1月1日起代替了當(dāng)時(shí)現(xiàn)行的EN 133200。然而，此標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有關(guān)于濾波器漏電流的附加要求。美國(guó)的EMI濾波器標(biāo)準(zhǔn)，UL 1283，與此不同。不僅需要進(jìn)行所有常規(guī)安全試驗(yàn)，還需要確認(rèn)濾波器的漏電流。在默認(rèn)情況下，此漏電流不允許超過(guò)0.5mA。否則，濾波器必須附帶一個(gè)安全警告，說(shuō)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(jì)算

本節(jié)將說(shuō)明計(jì)算漏電流的方法。因?yàn)樵嬖谡`差，并且電網(wǎng)（對(duì)于3相供電網(wǎng)）的不平衡只能估計(jì)，所以實(shí)際結(jié)果不一定等于測(cè)量結(jié)果。另一方面，對(duì)順序生產(chǎn)的每一個(gè)濾波器都進(jìn)行漏電流測(cè)量是不合理的，所以一般來(lái)說(shuō)，制造商提供的漏電流都是根據(jù)計(jì)算值。

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

電容器對(duì)于頻率和電壓的依存關(guān)系也沒(méi)有考慮。這對(duì)于陶瓷電容器是非常重要的，因?yàn)檫@種電容器會(huì)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(jì)算結(jié)果更大。

3相供電網(wǎng)中的漏電流

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

　　圖1：電源和負(fù)載和星型連接

阻抗ZQL的實(shí)際電壓UQL可以使用下述公式計(jì)算：

無(wú)源3相濾波器的一種常見配置是3個(gè)X電容器的中性點(diǎn)連接，并通過(guò)Y電容器與地電位或者濾波器的外殼相連接。對(duì)于平衡電容電網(wǎng)，漏電流可以忽略。另一方面，當(dāng)相位之間達(dá)到最高的不平衡時(shí)，電網(wǎng)達(dá)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(guān)鍵要素是電容器CX1、CX2和CX3的不平衡產(chǎn)生的電壓UQL。對(duì)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(dāng)

時(shí)

大多數(shù)制造商在確定無(wú)源濾波器中的電容器的額定值時(shí)，公差為