漏电保护器的原理
之前实验室的设备因为漏电保护的问题一直没有办法正常使用,研究过一下 漏电保护器的原理。重新看到,总结回顾一下。
漏电保护器的英文是 Residual current operated circuit breaker(RCCB), 常见的保护器如下图所示:
它的原理是检测输入到设备的线路上的总电流是否为零,来判断是否出现电流通过非正常 路径流回大地,如下图所示:
可以看到,如果人不小心直接接触了线路(包括有些金属壳体的设备,外壳没有妥善接地,通过电场效应或者与内部带电部件接触,壳体也会具有电位,人触摸后也可能形成到地的通路),形成到地的通路,从而使得 L3 线路与 N 线路两根线路的电流之和不为0,当该电流达到 RCCB 的限制时,就会触发断路保护。
那么,这个断路电流设置为多大比较合适呢?显然,这应该取决于 人能够承受的安全电流,如下图所示:
上图中,标出的区域1,2,3,4 分别为:
- 区域1:通常感受不到电流;
- 区域2:通常不会使人受伤或者肌肉抽搐;
- 区域3:可能发生肌肉抽搐,但通常不会发生心脏震颤(Ventricular fibrillation);
- 区域4:会引起心脏震颤;
从上图中可以看到,一般 30 mA 一下的电流,都在区域3以内,为安全区域(我们常常说安全电压为30 V 左右,实际上是根据该电流计算得出的。因为人的两手掌以及 手掌到脚的阻值约为 1000 $\Omega$,根据欧姆定律可以计算出安全电压)。
因此,通常家庭中都会安装 30mA 限制的漏电保护器,如果突然跳闸,可能得排查一下家里是否有电器漏电了~