RCCB是如何工作的？

剩余電流斷路器（RCCB）或接地故障斷路器（GFCI）是一種斷路器，一旦檢測到輸入電流和輸出電流之間的差異，它就會關閉市電交流電源。

RCCB設備的主要目的是切斷主交流電并保護人們免受電擊。當RCCB檢測到由于身體與電源交流線路接觸而流過個人身體的一些電流時，它將立即觸發(fā)并跳閘。

當檢測到某種電氣錯誤（例如短路、絕緣故障或設備故障）時，設備也會關閉。

RCCB和MCCB之間的區(qū)別

常見的斷路器或MCCB（電源電流斷路器）在檢測到過流或過載（例如10、15或20安培范圍內的過電流）時立即關閉市電交流電源。

然而，通過人體的微小電流0.030安培就足以導致肌肉骨骼癱瘓，或引發(fā)人類心臟病發(fā)作。

RCCB設計用于在檢測到小不平衡時斷開或斷開電路，即使幅度為0.005安培（澳大利亞和一些歐洲和亞洲國家為0.030安培）。

MCCB或其他形式的斷路器可保護您的家用電線和設備免受過熱和可能的火災隱患。

RCCB為人們提供電擊和電死保護，通?？梢栽谠∈一驈N房中看到。因為這些是電氣設備大多與人直接接觸的地方，在這些地方，通過電流從設備傳遞到人體和地面而電擊的機會最大。

RCCB還可以防止由于電氣短路和其他通常不包括人類的電氣故障而導致的火災危險，例如低電流短路，其中電流可能永遠不會擴展到斷路器的跳閘水平，這可能包括帶電電線掉落在水桶或潮濕的土壤中，僅允許0.1或0.2安培電流通過。

RCCB基本工作原理

RCCB基本上使用基爾霍夫定律運行，根據(jù)該定律，輸入電流始終與任何形式的電路中的輸出電流相同。利用這一原理，RCCB比較和分析相位和中性線兩端的電流大小差異。

通常，通過火線流向負載的電流將始終與通過中性線返回的電流量相同。當由于帶電側導線泄漏而發(fā)生某種電氣故障時，流向零線的返回電流會降低。

這會導致輸入的火線和輸出的零線之間的電流差。這種電流差稱為剩余電流，在RCCB中用于檢測電氣故障。一旦檢測到此剩余電流，RCCB就會立即激活以跳閘并斷開電路。

所有剩余電流設備中都提供按鈕測試設施，以便用戶可以隨時驗證設備的可靠性。

在此過程中，當按下測試按鈕時，它會繞過RCCB電路帶電側的少量電流。這種情況會導致RCCB器件的中性側觸發(fā)不平衡，這反過來又迫使RCCB跳閘并切斷電路，從而確認了器件的工作可靠性。

RCCB設備或（RCD）的工作原理

RCD的工作原理是比較流過其求和電流互感器的導體或繞組的電流。

如下圖所示，RCCB設備由電流互感器組成，其上具有3種類型的繞組：初級繞組、次級繞組和傳感繞組：

主相線或LIVE線提供給初級繞組的輸入端，而中性線與次級繞組的輸入端相連。第三個繞組稱為感應線圈，纏繞在上述兩個繞組之間，并端接以連接繼電器線圈。

繼電器是永磁型繼電器，具有常閉觸點。這意味著其合同通常在沒有故障或泄漏的情況下關閉。

在沒有相地故障的正常情況下，電流互感器檢測繞組上的瞬時電流或電流矢量和幾乎為零。

然而，在漏電或人為接觸帶電導線期間，部分電流開始從繞組的帶電線路流出，從而在傳感電流互感器中產生不平衡情況。

由于這種不平衡，產生的磁通量在電流互感器磁芯內感應出激勵場，進而導致傳感線圈內部產生等效電流。

傳感線圈中的電流最終驅動跳閘繼電器或永磁繼電器（PMR），提供預期的脈沖以跳閘RCD或RCCB的觸點，以便觸點立即釋放并斷開電源。

求和電流互感器或CT

電流互感器（CT）通常以環(huán)形或環(huán)形變壓器的形式制造。變壓器使用的磁性材料通常是Permaloy;而許多現(xiàn)代變體使用使用納米晶體結構的獨家磁性材料。

跳閘繼電器的工作原理

RCCB中使用的繼電器大多是永磁型或PMR型，其中鐵芯由永磁體組成，如上圖所示。在靜止狀態(tài)或沒有剩余電流故障期間，繼電器電樞或繼電器軸始終被磁鐵拉動并緊緊保持。

磁力使軸緊緊地吸引著它，即使彈簧力作用在相反的方向上。這種情況導致外部機構保持電源帶電線路和零線打開，以便負載和接線的其余部分可以正常運行。

如果檢測到剩余電流泄漏，可能是由于對人體的電擊，來自變壓器感應線圈的電流會導致PMR線圈上感應出排斥或相反的磁場，從而導致繼電器軸上的永磁吸引力減弱，這允許彈簧力拉開繼電器電樞或繼電器軸打開，在原來的位置。

發(fā)生這種情況時，外部機械化觸點或集成開關觸點也會快速斷開，從而斷開電路的電源線，確保目標免受危險情況的影響。

由于其簡單性和公認的可靠性，這種形式的永磁繼電器或極化繼電器廣泛用于大多數(shù)RCD或RCCB應用。

暫槽機制

RCD的開關機構應該非常靈敏，并且應該能夠在觸點上提供足夠的壓力。每個建筑組件都必須保證高效的功能。通向負載的每條電流路徑都應在整個使用壽命內有效地提供所需的最小電流量。斷路器觸點的長度應具有無風險的電氣絕緣，觸點應具有預先計算的短路電流，可防止浪涌電流和短路。

此外，對于多極類型的觸點，中性觸點應在LIVE線路觸點之前閉合，中性觸點應在LIVE線路觸點之后打開。這將防止電氣系統(tǒng)中不必要的浪涌電壓尖峰。

測試按鈕

所有RCD或RCCB單元都應配備測試電路，該電路必須包括測試按鈕T（測試）和電阻R，具體取決于工作電壓。測試按鈕應便于用戶輕松快速地訪問。當按下此測試按鈕時，通過測試電阻R模擬樣本剩余電流，導致一些低量的電流從求和變壓器中移出，從而導致繼電器跳閘并斷開電路。

RCCB參數(shù)

額定剩余工作電流IΔn：是公司規(guī)定的剩余電流量。該值準確地告訴我們RCCB單元在特定條件下必須斷開電路。該值與相關的工作特性一起印在斷路器主體上。它是任何RCCB中最重要的參數(shù)，它指定了與防止危險的人類與電力接觸相關的安全條件。

?剩余電流IΔ（差分電流）：它是通過RCCB主電路的瞬時電流值的有效值。我Δ可以是低于或等于或高于I的任何電流量Δn

。?剩余非跳閘電流Iδno：它是剩余電流量，其中（包括較低的值）RCCB設備在指定條件下不應跳閘或致動。其特點是公差閾值為0.5IΔn。非工作和工作剩余電流閾值的數(shù)量通常在制造測試實驗室本身固定，約為0.75IΔn

。?限制非操作時間tδa（延時）：這是斷路器在剩余電流值高于中等剩余電流值I的情況下可以保持工作的最長時間Δn，而不會導致RCCB激活。

該剩余電流值使RCCB單元具有跳閘延遲時間（對于G型，非操作時間的閾值為10ms，對于S型，它可以在40ms左右）。在RCCB處于非工作期間，設備對剩余電流保持無響應。

實驗電路

警告：此RCCB實驗僅推薦給專家，他們知道如何謹慎處理基于220V或120V電源電壓的電路。以下實驗涉及直接交流電源電壓，因此在實驗時觸摸極其危險。

了解RCCB工作的實驗設置如以下電路圖所示：

該RCCB電路實驗的目的是在電流互感器內檢測到不平衡時立即點亮LED。

電流互感器通過將初級、次級和傳感繞組繞在大鐵螺母上而構建，

在實施繞組之前，請確保螺母用絕緣膠帶充分絕緣。

3個繞組可以具有相同的匝數(shù)，每個繞組可能100匝，使用0.2mm或0.3mm超漆包銅線，可以從任何燒毀的1安培變壓器次級繞組中提取。

左側繞組的作用類似于初級繞組，右側繞組類似于次級繞組，而頂部中心繞組的工作方式類似于感應線圈。

橋式整流器用于整流來自檢測線圈的殘余交流電，使用1N4148二極管，以便產生的直流電可用于使用運算放大器電路進一步放大。

741運算放大器的設置類似于差分放大器。它配置為在按下測試按鈕時檢測從傳感線圈產生的電壓。

一旦整個RCCB實驗電路建成并建立起來。將電源交流電接通到電流互感器中，200瓦燈泡將正常運行，運算放大器LED將保持關閉狀態(tài)，表明沒有任何故障，并且LIVE和中性線繞組電流之間保持平衡。

但是，當按下測試按鈕（紅色按鈕）時，少量電流將開始從負載（燈泡）泄漏到零線，導致螺母上的初級和次級線圈不平衡。

這將在螺母鐵上產生產生的誤差磁通量，進而導致感應線圈上感應出等效的小交流電壓。

檢測線圈上產生的小交流電將穿過橋式整流器，并導致插入1N4148二極管橋之間的1K電阻上產生電位差。

差分運算放大器將檢測到該電位差，導致運算放大器輸出變高。并點亮連接的LED。

發(fā)光的LED將指示線路上存在泄漏電流，這可能等同于由于沖擊電流通過人體而發(fā)生的故障