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泄漏电流测试差异性分析
   

  引言:泄漏电流测试是家用电器产品安全性能检测中,国家强制要求的一个安全性能测试的项目。市场上泄漏电流测试仪有老式的模拟仪表,也有新型的数字仪表,内部电路也不尽统一。因此在用户使用现场很容易出现这样的问题:同样的被测产品,采用不同厂商提供的测试仪测试结果往往对比后明显不一致,甚至差别很大。分析一下,这其中主要原因有两个:

  1、泄漏测试线路的不同

  2、泄漏测量仪器的频响不同

  一、泄漏测试线路

  国标GB4706.1—2004中明确规定,泄漏电流的测试中“被测电器应与大地绝缘或者电源采用隔离变压器供电”。根据此要求,可以有以下两种测试方式。

  1、 第一种测试线路方式:

  待测电器放在绝缘体上,直接使用电网给被测电器供电,进行泄漏测试

  在实际应用中,如果被测电器仅仅放置在绝缘体上(与大地绝缘),使用电网电源直接供电进行泄漏测试,则测试结果很难准确,因为一般的木垫和橡胶垫(工业现场最常见的绝缘方式)在工业环境中,因为厚度、湿度、温度、表面洁净度等诸多因素很难做到比较好的与大地绝缘,其绝缘等效电阻RG是变化的、不确定的,而电网电源与大地又有着直接的关联回路(火零线的电位和大地直接相关),如果这些会导致测试数据结果的很多不确定因素,测试结果是很难准确的。这种方式的泄漏测试示意图如下:

  上图中,RM是人体模拟阻抗

  RG是电器外壳对大地的交流等效电阻

  RL是电器火线对电器外壳的交流等效电阻

  RN是电器零线对电器外壳的交流等效电阻

  在电网供电的情况下,N与G电位是相等的,L与G之间的电位是电网电压

  火线的泄漏电流走向是:从a点,经d、e、f到g ,中间经过电流表和交流等效电阻RN 和RG,此时电流表测试结果为火线泄漏电流

  零线的泄漏电流走向是:从b点,经c、e、f到h ,中间经过电流表和交流等效电阻RN,此时电流表测试结果为零线泄漏电流

  火线的泄漏电流大小公式为:

  IL=ULN/ (RM+RG//RN) --------------------(1)

  其中ULN为电网电压

  由于RM的数值在GB4706.1—2004中规定数值为1.5k欧姆左右,远小于RG//RN 所以上式可简化为:

  IL=ULN/ RG//RN--------------------(2)

  由(2)式可见,火线泄漏电流值的大小取决于RG//RN并联阻值的大小,当RG阻值与RN阻值接近时会引起火线泄漏电流值非常大的偏差,而工业现场一些情况下RG阻值并不会比RN阻值大多少,甚至还要小的多,这样,测出来的泄漏电流值就完全不对了!此种测试方式中若要得到较准确的泄漏电流值,RG阻值必须远大于RN阻值才可以,即待测电器外壳与大地的绝缘必须远远优于待测电器本身火零线与外壳的绝缘才可以。而这在工业现场并不容易做到。

  2、 第二种测试线路方式:

  采用隔离变压器给待测电器供电,进行泄漏测试

  上述第一种测试存在较大问题,很难测准泄漏电流。所以,在工业现场的泄漏测试中,都是采用隔离变压器给待测电器供电,为了测试的可靠和安全,待测电器依然要放置在与大地基本绝缘的木垫和橡胶垫之上,这样,隔离变压器输出测试电源与大地不再有直接的关系((此时的火零线的电位和大地不再有关),测试回路仅仅与测试电源和待测电器的泄漏状态有关。

  采用了隔离变压器后,火零线电压不再与大地有关,虽然仍然存在RG,但RG两端已不存在电势差,也就不再有泄漏电流回路,此时火线泄漏电流公式为:

  IL=ULN/ RN --------------------(3)

   所以,此时的泄漏电流值仅仅与RN有关。

   请注意:以上分析中,零线泄漏电流值不受RG的大小影响,所以没有加以细致分析。

  因此,使用第一种方式和第二种方式去测试同一待测产品,得出的泄漏电流测试值可能会相差较大

  二、泄漏测量仪器的频率响应(频响)范围

  泄漏电流测试仪的频响是由其内部信号处理电路的设计原理决定的。由于电网电压含有较高的谐波,所以产生的泄漏电流信号频率也会含有较高频率的谐波。一般来说,仪表电路的频响设计范围越高,信号被衰减虑除的部分就越少,测试就越能反映信号的真实大小,而频响越低,则信号被过滤掉的成分越多,对信号的特定频率选择性就越强。

  在国标GB4706.1—2004中,要求泄漏电流测试仪具有一定的频响,但该标准没有明确规定频响的范围,在JJG 843-93《泄漏电流测量仪检定规程》,提出了频响范围的要求:通用被检仪表为20Hz-5KHz,医用被检仪表为20Hz-1kHz,其高于1kHz的频率响应,应与对1kHz的响应成反比。

  在实际应用中,测试感性负载的泄漏电流时,往往会产生更多的谐波电流,谐波电流频率能超过1MHz,对于这样的泄漏电流信号,不同频响的泄漏电流测试仪测试结果是相差很大的。仪迪公司生产的泄漏电流测试仪完全按照JJG 843-93《泄漏电流测量仪检定规程》要求的频响来设置,不追求宽频测试,能更好的符合标准和客户的使用要求。

  以上所述的不同频响的泄漏测试仪表,在各级计量所进行检定时,都是合格的,因为计量机构检定仪表时,一般只进行工频50Hz泄漏电流测试校准和准确度检定。而不同频响的泄漏测试仪在工频信号段的测试响应都是相对一致的、准确的,区别都集中高频段。

  综上所述,同一产品在进行泄漏测试时,必须明确测试条件,选择合适的测试仪表,正确理解标准和检定规程的条文和要求,才能最终做出合适、准确的泄漏电流测试结果。

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