漏電保護器的工作原理

在了解觸電保護器的主要原理前, 有必要先了解一下什么是觸電 。 觸電指的是電流通過人體而引起的傷害 。 當人手觸摸電線并形成一個電流回路的時候, 人身上就有電流通過;當電流的大小足夠大的時候, 就能夠被人感覺到以至于形成危害 。 當觸電已經發生的時候, 就要求在最短的時間內切除電流, 比如說, 如果通過人的電流是50毫安的時候, 就要求在1秒內切斷電流, 如果是500毫安的電流通過人體, 那么時間限制是0.1 秒 。
 
簡單的漏電保護裝置的原理圖 。 可以看到漏電保護裝置安裝在電源線進戶處, 也就是電度表的附近, 接在電度表的輸出端即用戶端側 。 圖中把所有的家用電器用一個電阻RL替代, 用RN替代接觸者的人體電阻 。
 
“電流互感器”利用互感原理測量交流電流用的, 所以叫“互感器”, 實際上是一個變壓器 。 它的原邊線圈是進戶的交流線, 把兩根線當作一根線并起來構成原邊線圈 。 副邊線圈則接到“舌簧繼電器”SH的線圈上 。
 
所謂的“舌簧繼電器”就是在舌簧管外面繞上線圈, 當線圈里通電的時候, 電流產生的磁場使得舌簧管里面的簧片電極吸合, 來接通外電路 。 線圈斷電后簧片釋放, 外電路斷開 。 總而言之, 這是一個小巧的繼電器 。
 
開關DZ不是普通的開關, 它是一個帶有彈簧的開關, 當人克服彈簧力把它合上以后, 要用特殊的鉤子扣住它才能夠保證處于通的狀態;否則一松手就又斷了 。
 
舌簧繼電器的簧片電極接在“脫扣線圈”TQ電路里 。 脫扣線圈是個電磁鐵的線圈, 通過電流就產生吸引力, 這個吸引力足以使上面說的鉤子解脫, 使得DZ立刻斷開 。 因為DZ就串在用戶總電線的火線上, 所以脫了扣就斷了電, 觸電的人就得救了 。
 
【漏電保護器的工作原理】不過, 漏電保護器之所以可以保護人, 首先它要“意識”到人觸了電 。 那么漏電保護器是怎樣知道人觸電了呢?從圖中可以看出, 如果沒有觸電的話, 電源來的兩根線里的電流肯定在任何時刻都是一樣大的, 方向相反 。 因此CT的原邊線圈里的磁通完全地消失, 副邊線圈沒有輸出 。 如果有人觸電, 相當于火線上有經過電阻, 這樣就能夠連鎖導致副邊上有電流輸出, 這個輸出就能夠使得SH的觸電吸合, 從而使脫扣線圈得電, 把鉤子吸開, 開關DZ斷開, 從而起到了保護的作用 。
 
值得注意的是, 一旦脫了扣, 即使脫扣線圈TQ里的電流消失也不會自行把DZ重新接通 。 因為沒人幫它合上是無法恢復供電的 。 觸電者離開, 經檢查無隱患后想再用電, 需把DZ合上使其重新扣住, 便恢復了供電 。
 
以上就是觸電保護器的主要原理, 但是就是有了觸電保護器, 也不能認為是萬無一失了, 用電依然應該注意安全 。
 
1、當電路工作正常時, 由電流定理知道從網絡一端流進和流出的電流為0, 所以在漏電保護器右側的電流總和應為0, 即I1+I2+I3+IN=0;因此漏電保護器不會工作 。 注意, 電流的實際方向依實際電路而定, 在本例中, IN的方向與I1, I2, I3相反 。
 
2、當設備外殼漏電并有人接觸時, 這時就會有一部分電流IK經過人體流入地下, 從而使漏電保護器右側的電流總和為不0, 也就是說I1+I2+I3+IN≠0, 當漏電電流達到漏電保護器的動作電流時, 漏電保護器就會動作, 從而關閉電源, 從而達到漏電保護的目的 。
 
注意以下兩點
 
1、經過漏電保護器的中性線不得作為保護線, 由上圖可知, 當產生漏電電流時, 漏電電流IK1經設備外殼又流回了漏電保護器, 這時漏電保護器右側的電流總和仍為0, 因此漏電保護器不會動作, 因此達不到漏電保護的目的 。
 
2、經過漏電保護器的工作零線不得重復接地, 由上圖可知, 若重復接地, 則由于大地會分走一部分電流, 這樣會使漏電保護器右側的電流總和不為0, 從而使漏電保護器關閉, 因而會無法使用其他電器設備 。
 
3、說明:本條只是為了講解漏電保護器的工作原理, 實際漏電保護器怎么連接, 應根據系統使用的接零保護系統來決定 。
 
開關原理
 
L為電磁鐵線圈, 漏電時可驅動閘刀開關K1斷開, 每個橋臂用兩只1N4007串聯可提高耐壓 。 R3、R4阻值很大, 所以K1合上時, 流經L的電流很小, 不足以造成K1斷開 。 R3、R4為可控硅T1、T2的均壓電阻, 可以降低對可控硅的耐壓要求 。 K2為試驗按鈕, 起模擬漏電的作用 。 按壓試驗按鈕K2, K2接通, 相當于外線火線對地有漏電, 這樣, 穿過磁環的三相電源線和零線的電流的矢量和不為零, 磁環上的檢測線圈的a、b兩端就有感應電壓輸出, 此電壓立即觸發T2導通 。 由于C2預先有一定電壓, T2導通后, C2便經R6、R5、T2放電, 使R5上產生電壓觸發T1導通 。 T1、T2導通后, 流經L的電流增大, 使電磁鐵動作, 驅動開關K1斷開, 試驗按鈕的作用是隨時可檢查本裝置功能是否完好 。 用電設備漏電引起電磁鐵動作的原理與此相同 。 R1為壓敏電阻, 起過壓保護作用 。
 
該斷路器原理簡單, 零件少, 維修方便, 在更換零件時要注意零件的可靠性和參數應符合要求 。