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,里氏硬度计维修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,时代布氏硬度计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,液压万能试验机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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