對(duì)澳式剩余電流保護(hù)的墻壁開關(guān)的設(shè)計(jì)研究

王磊 鄭開維 金新華 鄭益淼 熊杰

摘要：做好澳式剩余電流保護(hù)的墻壁開關(guān)設(shè)計(jì)，有助于我國(guó)開關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)打開澳大利亞市場(chǎng)。基于此，本文詳細(xì)闡述了電路運(yùn)行原理定位、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、保護(hù)裝置安裝設(shè)計(jì)、性能實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)、這幾項(xiàng)澳式剩余電流保護(hù)墻壁開關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，希望能夠?yàn)殚_關(guān)產(chǎn)品性能水平的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：澳式保護(hù);剩余電流;墻壁開關(guān)

引言：在墻壁開關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入澳洲市場(chǎng)之前，其必須先通過(guò)SAA安全認(rèn)證，而開關(guān)的剩余電流保護(hù)性能水平，作為影響其SAA安全認(rèn)證考核結(jié)果重要因素，應(yīng)根據(jù)澳洲SAA安全認(rèn)證條件，制定相應(yīng)的開關(guān)剩余電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)方案，以保證墻壁開關(guān)性能順利達(dá)到澳式標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)澳洲開關(guān)市場(chǎng)的開拓。

1設(shè)計(jì)目的

SAA安全認(rèn)證是指在插頭、電路補(bǔ)償裝置、墻壁開關(guān)等設(shè)施進(jìn)入新西蘭與澳大利亞銷售市場(chǎng)之前，需要滿足的安全性能條件。其內(nèi)容包括AS/NZS3112、AS/NZS3123、AS/NZS3197等，廠家需具備配套的SAA安全認(rèn)證批準(zhǔn)證書號(hào)碼、標(biāo)志，才能在澳洲市場(chǎng)銷售墻壁開關(guān)產(chǎn)品，否則會(huì)被認(rèn)定為犯罪，因此，為了有效開拓國(guó)外市場(chǎng)，擴(kuò)展墻壁開關(guān)的銷售渠道，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者需要針對(duì)澳洲市場(chǎng)，圍繞SAA安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，開展相應(yīng)的開關(guān)設(shè)計(jì)，以確保自身產(chǎn)品的合法銷售。在此過(guò)程中，SAA安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以對(duì)開關(guān)安全性能的要求為主，而剩余電流引起墻壁開關(guān)安全問(wèn)題的主要因素，設(shè)計(jì)者必須要為開關(guān)設(shè)計(jì)相應(yīng)的剩余電流保護(hù)系統(tǒng)，以避免開關(guān)使用過(guò)程中，剩余電流對(duì)使用者造成安全威脅，因此，在此次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者的主要目的，是通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)結(jié)構(gòu)，來(lái)消除剩余電流危險(xiǎn)，保證墻壁開關(guān)產(chǎn)品順利通過(guò)安全認(rèn)證。

2設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1開關(guān)電路運(yùn)行原理定位分析

經(jīng)過(guò)對(duì)SAA安全認(rèn)證條件、常規(guī)開關(guān)電路的研究，設(shè)計(jì)者對(duì)墻壁開關(guān)電路運(yùn)行原理進(jìn)行了定位。其中，兩條電源線會(huì)連接零序電流互感器，并經(jīng)過(guò)該互感器，輸入到RV中，然后RV內(nèi)部的運(yùn)算放大器，將其會(huì)將電壓放大，然后在輸出端與單向可控硅的控制極連接，此時(shí)，如果經(jīng)過(guò)放大后，電路電壓高于RV中的比較器基準(zhǔn)電壓，那么RV輸出端的腳跳，就會(huì)呈現(xiàn)出高電平的狀態(tài)，使可控硅導(dǎo)通，并借此，將電磁線圈附近的通地迅速降為0。在此情況下，線路中的電磁線圈就會(huì)失效，并釋放脫扣器的鐵芯，使輸出端與觸頭相互分離，達(dá)到切斷電源，消除剩余電流的效果。此外，設(shè)計(jì)者根據(jù)SAA認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，將運(yùn)行原理定位基礎(chǔ)條件設(shè)置為，額定電壓220V、額定電流13A、分?jǐn)鄷r(shí)間30ms以內(nèi)、動(dòng)作電流10mA，以保證該運(yùn)行原理，符合澳式要求。

2.2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

基于上述運(yùn)行原理，設(shè)計(jì)者構(gòu)建了配套的墻壁開關(guān)電路結(jié)構(gòu)，以落實(shí)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在該項(xiàng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)者在常規(guī)的剩余電流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加設(shè)了一個(gè)電阻，以及一個(gè)測(cè)試電路，以深入優(yōu)化墻壁開關(guān)產(chǎn)品的安全性能，使其得以順利達(dá)到安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)者將電阻用于內(nèi)部運(yùn)算放大器的負(fù)反饋，以決定放大器的放大量。其中，設(shè)計(jì)者通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的組織，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作電流的設(shè)置，一般來(lái)說(shuō)，電阻的阻值越大，放大器的增益量就越大，動(dòng)作電流就越小，剩余電流保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度就越高，同時(shí)，該電阻結(jié)合負(fù)反饋電容器，還可以化解高頻尖脈沖干擾對(duì)電流的影響。在整體結(jié)構(gòu)中，測(cè)試電路主要包括電阻和按鈕組成保護(hù)器兩個(gè)部分，在按下TEST按鈕之后，電源的兩個(gè)輸出端輸出的電流會(huì)經(jīng)過(guò)測(cè)試電路中的電阻，此時(shí)，形成的剩余電流，即可用作判定檢驗(yàn)保護(hù)器的工作性能。

2.3保護(hù)裝置安裝設(shè)計(jì)

為了保證墻壁開關(guān)配套的剩余電流保護(hù)裝置能夠正常發(fā)揮效用，設(shè)計(jì)者還為其設(shè)計(jì)了相應(yīng)的安裝方案，以完善整體設(shè)計(jì)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作效果。在此過(guò)程中，根據(jù)剩余電流保護(hù)裝置中各個(gè)組成元件的運(yùn)行需求，設(shè)計(jì)者需要說(shuō)明，其安裝位置應(yīng)當(dāng)為干燥、無(wú)有害氣體侵蝕的位置，且需與電路中的交流裝置保持20cm以上的距離，防止附近的導(dǎo)線、電氣設(shè)備對(duì)其造成磁場(chǎng)干擾。在安裝中，設(shè)計(jì)者還要注明，在接線安裝時(shí)，要用紗帶、膠布，將保護(hù)線路扎緊，再將其穿過(guò)零序電流互感中心，然后，將互感器圓孔前后的20cm內(nèi)線束扎緊，防止其散開，同時(shí)，還要做好外殼接地，以深入優(yōu)化系統(tǒng)的安全性能。此外，整體線路導(dǎo)線材質(zhì)應(yīng)該為銅導(dǎo)線材料。

2.4性能實(shí)測(cè)環(huán)節(jié)

在性能實(shí)測(cè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者主要進(jìn)行了以下幾項(xiàng)操作：

第一，向輸出插座中接入燈泡、負(fù)載，然后將其的電源線，接入220～240V的電源上;第二，在關(guān)閉開關(guān)電源的情況下，將產(chǎn)品的后蓋打開，并使其壓在測(cè)試工裝上;第三，按下TESET按鈕，查看指示窗口紅色是否消失、負(fù)載是否斷電，如果此次設(shè)計(jì)方案成功，那么紅色窗口就會(huì)消失，同時(shí)負(fù)載也會(huì)斷電;第四，多次重復(fù)上述操作，再關(guān)閉電源開關(guān)，以測(cè)試墻壁開關(guān)的剩余電流保護(hù)系統(tǒng)性能是否穩(wěn)定，以及系統(tǒng)有效運(yùn)行次數(shù)，進(jìn)而完善該項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的相關(guān)說(shuō)明，保證設(shè)計(jì)工作的完整性。

此外，在上述的性能實(shí)測(cè)操作中，設(shè)計(jì)者還要將操作過(guò)程、實(shí)測(cè)參數(shù)、實(shí)測(cè)效果等信息一一進(jìn)行記錄，以備后續(xù)的分析，增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的可靠性。

3結(jié)果分析

在此次設(shè)計(jì)研究中，設(shè)計(jì)者從多次的重復(fù)實(shí)測(cè)操作中，隨機(jī)抽取了10次操作的測(cè)試結(jié)果參數(shù)，如表1，由此可見，動(dòng)作電流均在10mA以內(nèi)，動(dòng)作時(shí)間也保持在了30ms以內(nèi)，因此，該設(shè)計(jì)方案達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。此外，在實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者還進(jìn)行了加速壽命試驗(yàn)、離子色譜測(cè)試、熱循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，該產(chǎn)品能夠適應(yīng)澳洲的氣溫環(huán)境，且在工作電壓120%以內(nèi)都能有效實(shí)現(xiàn)自身的剩余電流保護(hù)效用，同時(shí)，具有良好的熱可靠性，整體產(chǎn)品性能能夠順利達(dá)到SAA安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，有助于生產(chǎn)廠家打開澳洲銷售市場(chǎng)，提升自身的產(chǎn)品銷售收益。

結(jié)論：綜上所述，增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作落實(shí)效果，能夠保證開關(guān)性能順利達(dá)到SAA安全標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)者基于剩余電流防護(hù)原理，進(jìn)行了墻壁開關(guān)電路設(shè)計(jì)，并完成了相應(yīng)的性能實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示該墻壁開關(guān)性能能夠滿足SAA安全認(rèn)證要求，從業(yè)者可以利用該設(shè)計(jì)方案，開拓澳洲市場(chǎng)。

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