对澳式剩余电流保护的墙壁开关的设计研究

王磊 郑开维 金新华 郑益淼 熊杰

摘要：做好澳式剩余电流保护的墙壁开关设计，有助于我国开关产品产业打开澳大利亚市场。基于此，本文详细阐述了电路运行原理定位、整体结构设计、保护装置安装设计、性能实测设计、这几项澳式剩余电流保护墙壁开关设计环节，希望能够为开关产品性能水平的发展提供助力。

关键词：澳式保护;剩余电流;墙壁开关

引言：在墙壁开关产品进入澳洲市场之前，其必须先通过SAA安全认证，而开关的剩余电流保护性能水平，作为影响其SAA安全认证考核结果重要因素，应根据澳洲SAA安全认证条件，制定相应的开关剩余电流保护电路设计方案，以保证墙壁开关性能顺利达到澳式标准，实现对澳洲开关市场的开拓。

1设计目的

SAA安全认证是指在插头、电路补偿装置、墙壁开关等设施进入新西兰与澳大利亚销售市场之前，需要满足的安全性能条件。其内容包括AS/NZS3112、AS/NZS3123、AS/NZS3197等，厂家需具备配套的SAA安全认证批准证书号码、标志，才能在澳洲市场销售墙壁开关产品，否则会被认定为犯罪，因此，为了有效开拓国外市场，扩展墙壁开关的销售渠道，产品设计者需要针对澳洲市场，围绕SAA安全认证标准，开展相应的开关设计，以确保自身产品的合法销售。在此过程中，SAA安全认证标准以对开关安全性能的要求为主，而剩余电流引起墙壁开关安全问题的主要因素，设计者必须要为开关设计相应的剩余电流保护系统，以避免开关使用过程中，剩余电流对使用者造成安全威胁，因此，在此次设计中，设计者的主要目的，是通过设计相应的保护结构，来消除剩余电流危险，保证墙壁开关产品顺利通过安全认证。

2设计过程

2.1开关电路运行原理定位分析

经过对SAA安全认证条件、常规开关电路的研究，设计者对墙壁开关电路运行原理进行了定位。其中，两条电源线会连接零序电流互感器，并经过该互感器，输入到RV中，然后RV内部的运算放大器，将其会将电压放大，然后在输出端与单向可控硅的控制极连接，此时，如果经过放大后，电路电压高于RV中的比较器基准电压，那么RV输出端的脚跳，就会呈现出高电平的状态，使可控硅导通，并借此，将电磁线圈附近的通地迅速降为0。在此情况下，线路中的电磁线圈就会失效，并释放脱扣器的铁芯，使输出端与触头相互分离，达到切断电源，消除剩余电流的效果。此外，设计者根据SAA认证标准，将运行原理定位基础条件设置为，额定电压220V、额定电流13A、分断时间30ms以内、动作电流10mA，以保证该运行原理，符合澳式要求。

2.2整体结构设计分析

基于上述运行原理，设计者构建了配套的墙壁开关电路结构，以落实整体结构的设计环节。在该项设计环节中，设计者在常规的剩余电流保护电路结构的基础上，加设了一个电阻，以及一个测试电路，以深入优化墙壁开关产品的安全性能，使其得以顺利达到安全认证标准。在此过程中，设计者将电阻用于内部运算放大器的负反馈，以决定放大器的放大量。其中，设计者通过调节电阻的组织，即可实现动作电流的设置，一般来说，电阻的阻值越大，放大器的增益量就越大，动作电流就越小，剩余电流保护系统的灵敏度就越高，同时，该电阻结合负反馈电容器，还可以化解高频尖脉冲干扰对电流的影响。在整体结构中，测试电路主要包括电阻和按钮组成保护器两个部分，在按下TEST按钮之后，电源的两个输出端输出的电流会经过测试电路中的电阻，此时，形成的剩余电流，即可用作判定检验保护器的工作性能。

2.3保护装置安装设计

为了保证墙壁开关配套的剩余電流保护装置能够正常发挥效用，设计者还为其设计了相应的安装方案，以完善整体设计，增强设计工作效果。在此过程中，根据剩余电流保护装置中各个组成元件的运行需求，设计者需要说明，其安装位置应当为干燥、无有害气体侵蚀的位置，且需与电路中的交流装置保持20cm以上的距离，防止附近的导线、电气设备对其造成磁场干扰。在安装中，设计者还要注明，在接线安装时，要用纱带、胶布，将保护线路扎紧，再将其穿过零序电流互感中心，然后，将互感器圆孔前后的20cm内线束扎紧，防止其散开，同时，还要做好外壳接地，以深入优化系统的安全性能。此外，整体线路导线材质应该为铜导线材料。

2.4性能实测环节

在性能实测环节，设计者主要进行了以下几项操作：

第一，向输出插座中接入灯泡、负载，然后将其的电源线，接入220～240V的电源上;第二，在关闭开关电源的情况下，将产品的后盖打开，并使其压在测试工装上;第三，按下TESET按钮，查看指示窗口红色是否消失、负载是否断电，如果此次设计方案成功，那么红色窗口就会消失，同时负载也会断电;第四，多次重复上述操作，再关闭电源开关，以测试墙壁开关的剩余电流保护系统性能是否稳定，以及系统有效运行次数，进而完善该项设计方案的相关说明，保证设计工作的完整性。

此外，在上述的性能实测操作中，设计者还要将操作过程、实测参数、实测效果等信息一一进行记录，以备后续的分析，增强设计方案的可靠性。

3结果分析

在此次设计研究中，设计者从多次的重复实测操作中，随机抽取了10次操作的测试结果参数，如表1，由此可见，动作电流均在10mA以内，动作时间也保持在了30ms以内，因此，该设计方案达到了预期的设计效果。此外，在实测的基础上，设计者还进行了加速寿命试验、离子色谱测试、热循环试验，试验结果显示，该产品能够适应澳洲的气温环境，且在工作电压120%以内都能有效实现自身的剩余电流保护效用，同时，具有良好的热可靠性，整体产品性能能够顺利达到SAA安全认证标准，有助于生产厂家打开澳洲销售市场，提升自身的产品销售收益。

结论：综上所述，增强设计工作落实效果，能够保证开关性能顺利达到SAA安全标准。经过上述设计环节，设计者基于剩余电流防护原理，进行了墙壁开关电路设计，并完成了相应的性能实测。实测结果显示该墙壁开关性能能够满足SAA安全认证要求，从业者可以利用该设计方案，开拓澳洲市场。

参考文献：

[1]龚志华. 浅谈剩余电流保护装置的工作原理及应用[J]. 有色金属设计，2020，47（02）：69-71.

[2]徐欧珺，吕钦，陈靓. 剩余电流保护器的应用与分析[J]. 通信电源技术，2020，37（02）：101-102+105.