泄漏电流测量 家用电器在工作电压下工作时，将电器外壳与大地绝缘，在此条件下，若将外壳与电器电极用一根导线连接，导线中会有电流流过，这个电流便是泄漏电流。泄漏电流的存在表明了电器绝缘作用的有限性。因此，泄漏电流的大小是衡量电器绝缘程度好坏的指标之一，也是家用电器安全的重要指标。本项目将进行家用电器泄漏电流的测量，学习泄漏电流测量设备的使用及测试方法等。3畅2 项目预备知识·27·3畅1 任务与目标 主要任务（１）依据标准设计泄漏电流测试程序。 项目实训目标（２）使用泄漏电流测试仪测量电器产品的泄漏电流。（１）了解泄漏电流测量原理。（２）掌握用泄漏电流测试仪测量电器泄漏电流的方法。3畅2 项目预备知识3畅2畅1 测试目的绝缘体不导电只是相对的。随着外围环境条件的变化，实际上没有一种绝缘材料是绝对不导电的。任何一种绝缘材料，在其两端施加电压，总会有一定电流通过，这种电流的有功分量叫做泄漏电流，这种现象叫做绝缘体的泄漏。泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流。因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一，是产品安全性能的主要指标。将泄漏电流限制在一个很小值，这对提高产品安全性能具有重要作用。家用电器泄漏电流测试的目的就是检测家电产品在规定条件下工作时，其易触及金属或塑料外壳漏电流是否存在使用户发生人身触电的伤害。在电器产品中，对安全性能要求较高的产品，对泄漏电流都有严格的要求。多类家用电器产品的特殊要求中都有明确的规定：在型式试验中，如果泄漏电流测试不合格，被视作致命缺陷，不允许复测；在企业产品的出厂试验中，许多电器产品，泄漏电流测试都是必检项目。因此必须将泄漏电流限制在一个很小值，这对提高产品安全性能具有重要作用。3畅2畅2 泄漏电流测量原理泄漏电流系指电动器具、电热器具或组合器具（指电动和电热组合器具），在施加的电压作用下，电器中相互绝缘的金属部件之间，或带电部件与接地部件之间，通过其周围的介质或绝缘表面所形成的电流。该电流与电器的结构、材料、使用的环境条件及使用者本身的人体电阻有关。泄漏电流如果超过一定限值，将威胁使用者的生命安全。为此家用电器安全标准对泄漏电流限值作了规定，将其限制在人体的感知电流限度内。人体电阻在干燥、潮湿以及水份的不同状态下会发生变化。人体的电阻与电器电压等级、频率等有关。在２５０Ｖ电压下，人体电阻为１ｋΩ左右，高的可达２ｋΩ。人体电阻随频率的升高而降低，在１００Ｈｚ时的电阻值仅为５０Ｈｚ时的二分之一。研究表明，可采用１７５０Ω±２５０Ω的电阻值模拟人体电阻，并规定统一的模拟阻抗网络测量电流值，使测量的电流既模拟了人体电阻，又具有可比性。用于测量家用电器泄漏电流的原理图如图３－１所示。·28·项目三 泄漏电流测量图3－1 泄漏电流测量电路原理图1畅模拟人体阻抗网络时回路电阻之和在规定的数值范围内。图３－１（ｂ）所示为模拟人体等效阻抗电路。图３－１（ａ）中电阻R＝R１＋RＶ＋Rｍ＝１７５０Ω±２５０Ω。RＶ为可调电阻，保证在各测量挡位因为人体对电流的感知随频率的增高而降低，并联电容C起滤去５０００Ｈｚ以上的频率谐波的作用，从而约定了统一可比的测量方法。C的选择以模拟网络时间常数２２５μｓ±１５μｓ为前提，计算得出的C为０畅１０５～０畅１６０μＦ。其他类型电器产品所用的模拟人体阻抗网络可能与图３－１有所差异。2畅泄漏电流的测量５０００Ｈｚ范围内的电流值，图３－１所示电路中用与模拟电阻串联的检流计测量回路中的电流，该电流就是电器的泄漏电流。为满足测量要求，检流计应采用高灵敏度、低内阻的动圈式仪表。图３－１所示电路中由四系仪表动圈载流能力有限，特在其两端并接分流电阻RＳ，供测量不同限值的电器用。如用其他3畅工作温度下器具泄漏电流测量电路在工作温度下，对单相、三相电源电器和Ⅱ类及非Ⅱ类电器的泄漏电流测量线路各不相同。２０ｃｍ×１０ｃｍ，它与绝缘材料的易触及表面相接触。测量在电源的任一极和连接金属箔的易触及金属部件之间进行。被连接的金属箔面积不超过对单相器具，其工作温度下泄漏测量电路如图３－２所示。对三相器具，其工作温度下泄漏测量电路如图３－３所示。个锗二极管组成桥式全波整流电路，将测量的交流电流转换成直流电流进入检流计。由于磁电泄漏电流中包含正弦波分量和非正弦波分量，也包含高频谐波分量，标准要求测量２０～方式测量电流，可以采用峰值仪表或有效值仪表等。3畅2畅3 泄漏电流测量设备泄漏电流测试仪用于测量电器的工作电源（或其他电源）通过绝缘或分布参数阻抗产生的ＧＢ４７０６畅１标准设计。如图３－４所示为一款泄漏电流测试仪。与工作无关的泄漏电流，其输入阻抗模拟人体阻抗。家用和类似用途电器泄漏电流测试仪依据3畅2 项目预备知识·29·图3－2 单相器具泄漏电流测量电路图3－3 三相器具泄漏电流测量电路图3－4 泄漏电流测试仪1畅仪器原理泄漏电源测试仪主要由阻抗变换、量程转换、交直流转换、指示装置、超限报警电路和实验电压调节装置等组成，仪器原理框图如图３－５所示。阻抗变换部分主要模拟人体对泄漏电流的感知特性，完全模拟人体阻抗；量程变换部分可方便用户根据实际负载大小选择合适的量程；交直流转换部分将交流电压和电流信号转换成直流电压和电流信号；指示装置显示测试电压和实际泄漏电流以及测试时间；超限报警电路完成对不·30·项目三 泄漏电流测量图3－5 泄漏电流测试仪原理框图合格品的报警和指示并自动切断高压；实验电压调节装置可以根据不同的标准需要调节合适的测试电压。2畅使用方法将样品置于绝缘板上，按图３－２或图３－３接线。接通电源将调压器调到试验标准所要求的电压，选择适当的量程（２ｍＡ或２０ｍＡ），然后将探针尖部与被测样机外壳的金属部件或紧贴在绝缘材料表面的金属箔（一般可为１０ｃｍ×２０ｃｍ）接触，拨动相、中开关，即可从数字显示器中直接读得相线对样机机壳、中线对样机外壳的泄漏电流，从中取泄漏电流大的作为实测值。3畅使用注意事项①被测样机一定要放在绝缘板上进行测量。③在测量时人体不得接触被测样品及探针头，以免触电。④在测量时应断开被测电器接地线。②不得将探针乱放或与地接触，防止与地短路。3畅3 项目实施3畅3畅1 测试前的准备1畅测试仪器的准备使用泄漏电流测试仪前，必须仔细阅读说明书，熟悉并掌握其基本电路原理、操作方法及相关注意事项等。①在接通电源之前，确认仪器已通过三芯电源线可靠接地后，方可开启测试仪的电源开关。线柱松动，应立即断开外部电源。电源输出和测试仪输入电源。2畅被测设备的准备②在接测试线时，一定要先将泄漏电流测试仪的外接测试电源线接好后才能通电。如果接③操作人员必须确认能够完全自主地控制测试仪的控制开关，万一发生问题，可立即关闭②测试前确定被测电器的绝缘结构和防触电类别。①被测器具使用隔离变压器供电。3畅3 项目实施·31·3畅3畅2 测量方法泄漏电流的测量，对电热器具来说，不仅要考核潮态下的泄漏电流，还要考核在工作温度下的泄漏电流，对电动器具只考核工作温度下的泄漏电流。1畅测试部位的选择对于Ⅰ类器具，通常是测量电源任一极与基本绝缘隔离的易触及金属部件之间，例如器具电源线的相线与地线之间或是中线与地线之间。对于Ⅱ类器具，通常是电源任一极与加强绝缘隔离的易触及金属件之间，例如电源线的相线与器具易触及外壳之间或中线与外壳之间。2畅测试条件测量泄漏电流时应注意区别不同的测试条件。①若在工作温度下测量，样品是电热器具时，其电源电压要调到使输入功率等于最大额定②若在潮态下测试，样品在潮湿箱内，在样品断电条件下进行测试；测试时，如果样品不是功率的１畅１５倍；样品是电动器具或组合器具，其电源电压调到等于额定电压的１畅０６倍。调好电压后，使样品运行到稳定状态，让器具处于充分发热，再进行测试。通过隔离变压器供电，则试品必须与大地绝缘，将样品放置在绝缘垫上。3畅测试步骤①将符合试验条件的样品置于绝缘板上，并接入测量电路中。电流。②将测试棒与样品的基本绝缘隔离的金属件接触，分别读取相线与中线对该金属件的泄漏③如果样品有附加绝缘或加强绝缘，则用测试棒与样品的附加绝缘隔离的金属件或加强绝缘隔离的金属件接触，分别读取相线与中线对金属件的泄漏电流。如果附加绝缘或加强绝缘之外无金属件，则用面积不超过２０ｃｍ×１０ｃｍ的金属箔紧贴在附加绝缘或加强绝缘外壳的表面上进行测量。④样品带有单极开关时，并且开关后接有电容器，要分别测量开关在“接通”和“断开”位置这两种情况下的泄漏电流。4畅测试结果判定泄漏电流测试中，如果所测得电器的泄漏电流不超过标准所规定的各类器具泄漏电流限值，则判为合格，具体各类器具的泄漏电流限值如表３－１所示。表3－1 各类器具的泄漏电流限值被测试器具Ⅱ类器具０类、０Ⅰ类和Ⅲ类器具Ⅰ类便携式器具泄漏电流值／ｍＡ０畅２５０畅５０畅７５被测试器具Ⅰ类驻立式电动器具Ⅰ类驻立式电热器具泄漏电流值／ｍＡ３畅５０畅７５·32·项目三 泄漏电流测量3畅4 项目知识拓展3畅4畅1 泄漏电流测试差异性分析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。因此用户在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。造成泄漏电流测试的差异主要有以下两个原因。1畅泄漏测试线路国标ＧＢ４７０６畅１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将待测电器放在绝缘体上，直接使用电网为被测电器供电，进行泄漏电流测试。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（相线、中性线的电位和大地直接相关），这些会导致测试数据结果的很多不确定因素，测试结果很难准确。②采用隔离变压器为待测电器供电，进行泄漏电流测试。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为待测电器供电。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（此时的相线、中性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。2畅泄漏电流测量仪器的频率响应范围泄漏电流测试仪的频率响应（简称频响）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，信号被衰减滤除的部分就越少，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畅１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。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，区别都集中在高频段。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，正确理解范围，在ＪＪＧ８４３—９３枟泄漏电流测量仪检定规程枠中，提出了频响范围的要求：通用被检仪表为3畅4 项目知识拓展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。·33·3畅4畅2 测试标准解读1畅泄漏电流测量电路的变化在ＧＢ４７０６畅１—１９９８中对于“泄漏电流”的测量是采用标准附录Ｇ中简单的电阻－电容网络，使测量电路具有（１７５０±２５０）Ω总电阻，并且用一个C＝０畅１３μＦ的电容并联，使电路的时间常数为（２２５±１５）μｓ（具体可参见图３－１）。而在ＧＢ４７０６畅１—２００５中关于泄漏电流的测量电路采用如图３－６所示的测量电路。可以看出两种线路分别采用了不同的人体模型和对高频电流的加权效应。在图３－１测量电路中对于人体模型不考虑其他因素，只考虑人体电阻，约为（１７５０±２５０）Ω，也就是说ＧＢ４７０６畅１—１９９８中“泄漏电流”定义为流过电阻的电流；而在图３－６所示的测量电路中除了考虑人体电阻外，还考虑接触电阻和接触电容的影响，也就是综合模拟了人体的总阻抗。在对高频电流的加权效应方面，图３－１只用了一个约０畅１３μＦ的电容，而图３－６中采用电阻电容的分压网络来实现。图3－6 泄漏电流测量电路由上所述，当测量“泄漏电流”频率比较低时，采用上述两种不同的人体模拟网络所得的结果基本相同，但当测量“泄漏电流”的频率超过１０ｋＨｚ时，采用图３－６所示的人体模拟网络比采用图３－１所示的人体模拟网络，测试的结果与实际人体效应更接近，其测量的结果系统误差更小。因此，ＩＥＣ根据“泄漏电流”测量方法的不同，定义两种电流：的接地或不接地的Ⅰ类或Ⅱ类设备时流过人体的电流。①接触电流（Ⅰ型电流）：在正常条件或单一故障条件下，当人体接触连接到不同电源系统原术语“泄漏电流”也由此用于表达若干不同的概念（接触电流、保护导体电流、绝缘特性等），虽然在新版家电标准中仍沿用旧版术语，称为“泄漏电流”，但实际测试的为接触电流（Ⅰ型电流）。2畅不同场合泄漏电流测试的区别（１）工作温度下泄漏电流的测量ＧＢ４７０６畅１—２００５中第１３畅２条规定测试的泄漏电流，是指器具在工作时，当人体接触器具②保护导体电流（Ⅱ型电流）：在正常条件下流过Ⅰ类设备的保护导体的电流。的一个或多个可接触部位（金属或者非金属）时流经人体的电流。这是由于器具本身具有寄生电容，而人体本身也可以等效为一个电容，通过耦合器具和人体经过大地形成回路，回路中形成的电流就是泄漏电流。·34·器具，检测流经网络到大地的电流。项目三 泄漏电流测量以单相Ⅱ类家用电器为例，其测试方法是：器具工作在正常状态下，利用人体模拟网络接触（２）潮湿试验后泄漏电流的测量后，器具在常温状态下并且器具是不连接电源的。和ＧＢ４７０６畅１—２００５中第１３章中泄漏电流测试的不同点主要就是器具是否连接电源、处于工作状态。ＧＢ４７０６畅１—２００５中第１６章所测试的泄漏电流，是指带电部件（指正常工作状态下连接电ＧＢ４７０６畅１—２００５中第１６畅２条规定测试潮湿试验后的泄漏电流，是指器具在经过潮湿试验源时）和可触及的金属部件之间的绝缘在承受电压时的泄漏电流。这种泄漏电流可能是由于寄电流。其测试方法是：器具放置在常温下，不连接电源，不处于工作状态，施加电压在带电部件和可触及的金属部件之间，检测回路的电流，不需要增加人体模拟网络。综上所述，由于以上两种场合下所测试的内容表面上都称为泄漏电流，而且两者的判定标准似乎都是一样的（例如对于Ⅱ类器具，限值都是０畅２５ｍＡ）。因此很容易产生混淆，其实在测试目的和测试方法上都有很大的差别。生电容、绝缘材料由于受潮导致电阻率下降等产生的，它的关注点是绝缘材料本身导致的泄漏3畅4畅3 泄漏电流测量注意事项1畅测试中容易出现的问题①如果样品没有通过隔离变压器供电，而又没有将样品放在绝缘垫上，那么测量值就偏小。因为部分泄漏电流直接经地而不经表头，影响测量准确度。容器不会引起过量的泄漏电流。2畅测试中的注意事项②如果没有测量开关处于“断开”状态时的泄漏电流，将无法证实连接在单极开关后面的电订安全操作规程，在没有切断电流前，不得触摸被测电器。②进行工作状态下的测试时，被测电器外壳是带电的，因此，试验人员必须注意安全，应制③在工作温度下测量泄漏电流时，如果被测电器不是通过隔离变压器供电，被测电器应用①注意选择量程，不要让测量值超过量程限值。绝缘性能可靠的绝缘垫与地绝缘。否则，将有部分泄漏电流直接流经地面而不经过仪器，影响测试数据的准确性。④潮态下试验时，应将样品按要求放置好，测量引线的绝缘性能要好。情况，对于泄漏电流有很大影响。当环境温度高、湿度大，被测器具绝缘表面严重污染时，测定的泄漏电流值较大。⑥应严格按照测试规程的要求进行测试。⑤应尽量减少环境对测试数据的影响，测试环境的温度、湿度和被测器具绝缘表面的污染思考与练习２畅请说明工作温度下泄漏电流测试与潮态下泄漏电流测试有何区别，家用电器泄漏电流的测试按何种原１畅在进行泄漏电流测量前应先如何接线？如何设置泄漏电流测试仪？思考与练习则进行选择。３畅如何判定检验的电器产品泄漏电流是否符合标准要求？·35·上试验结果是否合格，为什么？４畅在对某厂生产的一款豆浆机进行泄漏电流测试时检测的泄漏电流值是６畅５７ｍＡ，请依据所学知识判定以５畅根据所学知识，对提供的家电产品进行泄漏电流的测试。请根据电器产品的特点设计测试程序，并依据标准对测试结果进行判定，填写检验报告。
