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1、目 录一、 摘 要 二、 关键词 三、 电气设备的接地及浮地的简介 3.1 电气设备接地简介 3.2 浮地的简介 四、电容降压及稳压二极管的简介 4.1电容降压的简介 4.2稳压二极管简介 五、变压器的简介 5.1变压器的基本原理 5.2变压器的损耗 5.3变压器的材料 六、电路分析 6.1工作流程图 6.2电流型漏电保护 6.2.1漏电断路器的工作原理 6.2.2漏电断路器的各项工作指标及型号结构 6.2.3型式及技术参数 6.3隔离变压器前后漏电保护的实现 6.3.1漏电保护1 6.3.2施密特触发器 6.3.3漏电保护2 6.4超量程报警 6.4.1电路图及分析 6.4.2仪表报警的实现
2、 6.5交流过流、过压及短路保护的实现 6.5.1交流过流 6.5.2过压保护 6.5.3电流插座 6.6主回路及报警保护的实现 七、结束语 八、参考文献 电工实验台多种保护体系的设计一、摘 要随着科学文化的发展进步，教学仪器的日新月异，电工实验台的使用已很普及，由于学生对实验台认识和理解不够，往往学生在做实验时会对实验仪器造成损坏。而且实验过程中，经常会因为学生一时的大意或者疏忽，而引起一些人们所不愿意看到的事故发生，甚至导致整个实验台报废，给学校造成不必要的损失，特别是人体触电是实验中最常见的事故，而且也是对学生人身安全的威胁，而我们知道，如果流经身体的电流过大，就会使人有生命危险，根据实
3、验分析得到，交流在15mA到20mA以下，直流在30mA以下，对人已有一定的伤害，只是较轻而已，当超过了这个数值，对人体就会造成较为严重的危害。为了更好的保护学生在实验中的安全和更好的保护实验仪器不被损坏，我们设计了一套较为全面的保护体系，该保护体系采取浮地设计，使其控制部分的地与大地隔离，并且在回路中加入了大量的保护电路，比如我们设计的有漏电保护电路，过流保护电路，过压保护以及各种仪表的超量程报警保护电路，使其在每一个环节都有一个保护电路在监控，力求达到一个较好的保护效果。并且，设计中力求使电路简单，在设计中，使所有的报警保护最终通过一个总的开关来实现，是这个设计的一个特点。虽然电路简单了，
4、但是它的功能并没有因此而改变。本保护体系可以有效的对电路漏电，电路短路、过流，电压过大以及仪表超量程进行监控和保护，能够更有效的保护学生的人身安全和保证实验仪器不被损坏。本设计将在二五节中介绍与它有关的元器件的常识，着重在第六节对电路的分析以及它的工作原理。二、关键词2.1 浮地浮地：是指隔离变压器之前的地和隔离变压器之后的地不接同一个地，既使人在屏上触电，也不会有太大的电流通过人体。2.2 断路器断路器：是通过检测低压电路的对地漏电电流或短路电流，带动脱扣机构自动切断电源并发出报警。2.3 漏电保护器漏电保护器：是用来对电路中漏电情况进行监控的，一但出现漏电情况，漏电保护器会使工作电源断电并
5、报警，从而进行保护实验台不会被烧坏。2.4 超量程保护器超量程保护器：是用于各种仪表在测量时，一但超出量程的一定数值，超量程保护器会使工作电源断电并发出报警，从而保护仪表不会损坏。2.5 过流保护器过流保护器：是对工作电路中的电流或短路进行监控，一但发生过流或短路时，过流保护器会使工作电源断电并报警。更好的保护了实验仪器的安全性。2.6 过压保护器过压保护器：当电压超过了一定的范围时，过压保护器会使工作电源断电，保护仪器。三、电气设备的接地及浮地的简介3.1 电气设备接地简介3.1.1 电气设备接地的概念电气设备的某个部分与大地之间作良好的电气连接称为接地。与大地直接接触的金属导体或金属导体组
6、称为接地组，联接电气设备应接地部分与接地体的金属导体称为接地线；接地体和接地线通称为接地装置。电气设备接地的目的主要是保护人身和设备的安全，所有电气设备应按规定进行可靠接地。3.1.2 接地的分类1.为了保证人身安全，避免发生人体触电事故，将电气设备的金属外壳与接地装置连接起来的方式称为保护接地。当人体触及外壳已带电的电气设备时，由于接地体的接触电阻远小于人体电阻，绝大部分电流从接地装置上流入大地，只有小部分流入人体造成伤害。2.为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠的工作而进行的接地称为工作接地，如中性点直接接地和间接接地防雷接地都是工作接地。3.接地电阻应接地的电气设备通过接地装置和大地之
7、间的电阻称为接地电阻，它包含五部分：a、电器设备和接地的接触电阻b、接地线本身的电阻c、接地体本身的电阻d、接地体和大地的电阻e、大地的电阻不同的电气设备对接地电阻有不同的要求：a、大地短路电流系统R0.5Wb、容量在100KV以上的变压器或发电机R4Wc、阀型避雷针R5Wd、独立避雷针、小接地电流系统、容量在100KVA及以下的变压器或发电机、高低压设备共用的接地均R10We、低压线路金属杆、水泥杆的接地电阻RR的条件,所以可以画出电压向量图。图4.4由于R甚小于XC1，R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。根据电工原理可知：整流后的直流电流平均值
8、Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1。若C1以uF为单位，则Id为毫安单位，对于220V，50赫兹交流电来说，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流Id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于Id=0.62C1,可以看出，Id与C1成正比，即C1确定以后，输出电流Id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻RL大小不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL越大输出电压也越高。 C1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9V工作电压，负载平均电流为75毫安
9、，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考虑到稳压管VD5的损耗，C1可以取1.5uF，此时电源实际提供的电流为Id=93毫安。 稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压，其稳定电流的选择也非常重要。由于电容降压电源提供的是恒定电流，近似为恒流源，因此一般不怕负载短路，但是当负载完全开路时，R1及VD5回路中将通过全部的93毫安电流，所以VD5的最大稳定电流应该取100毫安为宜。由于RL与VD5并联，在保证RL取用75毫安工作电流的同时，尚有18毫安电流通过VD5，所以其最小稳定电流不得大于18毫安，否则将失去稳压作用。 限流电阻取值不能太大，否则会增加电能损耗，同时也会增加C2的耐
10、压要求。如果是R1=100欧姆，R1上的压降为9.3V,则损耗为0.86瓦,可以取100欧姆1瓦的电阻。 滤波电容一般取100微法到1000微法,但要注意其耐压的选择前已述及,负载电压为9V,R1上的压降为9.3V,总降压为18.3V,考虑到留有一定的余量,因此C2的耐压值取25V以上为好。为保证C1的可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。在前面我们已经知道，电容降压，其输出电流是恒定的，它的输出电压通常可在几伏到几十伏，取决于所使用的齐纳二极管。所能提供的电流大小正比于降压电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C=30000*0.000001=0.03A=30mA如果是全波整流可得到双倍的电流（平均值）为：I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220
