RCCB如何工作[与电路图]

残余电流断路器(RCCB)或接地故障断路器(GFCI)，是一种断路器，一旦检测到输入电流和输出电流之间的差异，就会立即关闭电源交流电源。

RCCB装置的主要目的是切断主交流，保护人们免受电击。一个RCCB将触发和跳闸瞬间，当它检测到一些电流通过一个人的身体，由于身体接触电源交流线路。

当检测到某种电气错误，例如短路、绝缘故障或设备故障时，设备也会关闭。

RCCB与MCCB的区别

普通断路器或MCCB(市电电流断路器)一旦检测到过电流或过载，例如过电流在10、15或20安培范围内，就会关闭市电交流电源。

然而，0.030安培的微小电流通过人体就足以引起骨骼肌肉麻痹，或引发人类心脏病发作。

RCCB的设计是在检测到0.005安培量级的微小不平衡(在澳大利亚和一些欧洲和亚洲国家为0.030安培)的瞬间断开或中断电路。

一个塑壳断路器或其他形式的断路器保护您的家庭电线和设备从过热和可能的火灾危险。

RCCB为人们提供保护，防止电击和电气死亡，通常可以在浴室或厨房中看到。因为这些地方大多是电子设备与人直接接触的地方，在这些地方通过电流从设备到人体和地面发生电击的几率是最大的。

RCCB还可以防止由于电路短路和其他原因引起的火灾电气故障通常不包括人类,例如低电流短的电流可能永远不会延长断路器跳闸水平,这可能包括一个生龙活虎的下降在水桶或潮湿的土壤,允许通过0.1或0.2安培的电流。

RCCB基本工作原理

RCCB基本上使用基尔霍夫定律工作，根据该定律，在任何形式的电路中，输入电流总是与输出电流相同。利用这一原理，RCCB比较和分析了电流穿过相位和中性线的大小差异。

正常情况下，通过火线传递到负载的电流总是与通过零线返回的电流相同。当带电侧导线因漏电发生某种电气故障时，返回到零线的电流减少。

这将导致进线火线和出线零线之间的电流差异。这种电流差称为剩余电流，在RCCB中用于检测电气故障。一旦这个剩余电流被检测到，RCCB立即被激活，跳闸并断开电路。

在所有剩余电流装置中均设有按钮测试装置，以便用户在需要测试时随时验证装置的可靠性。

在这个过程中，当一个测试按钮被按下时，它绕过了RCCB电路的带电侧的少量电流。这种情况导致RCCB装置中性侧不平衡触发，进而迫使RCCB跳闸并切断电路，从而确认装置工作的可靠性。

RCCB装置或(RCD)如何工作

RCD的工作原理是将电流通过其和电流互感器的导体或绕组进行比较。

如下图所示，RCCB装置由一个电流互感器组成，电流互感器上有三种绕组:一次绕组、二次绕组和传感绕组:

主相线或火线供给一次绕组的输入，而零线连接二次绕组的输入。第三个绕组称为感应线圈，绕在上述两个绕组之间，并端接继电器线圈。

该继电器是一种具有常闭触点的永磁式继电器。这意味着在没有故障或泄漏的情况下，它的合同通常是关闭的。

正常情况下，当无相地故障时，电流互感器感应绕组上的瞬时电流或电流矢量和几乎为零。

然而，在漏电或人接触火线时，部分电流开始从绕组的火线流出，在感应电流互感器中产生不平衡状态。

由于这种不平衡，一个合成的磁通在电流互感器铁心内引起一个励磁场，而励磁场又在感应线圈内产生等效电流。

感应线圈中的电流最终驱动跳闸继电器或永磁继电器(PMR)，提供预定的脉冲来跳闸RCD或RCCB的触点，因此触点立即被释放，主电源中断。

电流互感器或CT

电流互感器(CT)一般制造为环形或环形变压器。变压器使用的磁性材料通常是Permaloy;而许多现代变体使用的是使用纳米晶体结构的磁性材料。

行程继电器是如何工作的

RCCB中使用的继电器多为永磁体型或PMR型，其铁芯由永磁体组成，如图所示。在静止状态或在没有剩余电流故障期间，继电器电枢或继电器轴始终被磁铁拉紧并保持ON。

磁力保持轴紧紧地吸引它，即使当弹簧力作用在相反的方向。这种情况导致外部机制保持市电带电线和中性线开关上，以便负载和其他接线可以正常运行。

以防漏电检测到泄漏,可能由于电击人体,当前的传感线圈变压器引起排斥或相反的磁场诱导的PMR线圈导致削弱永磁继电器轴,吸引力这就允许弹簧力将继电器电枢或继电器轴拉开，使其处于原来的位置。

当这种情况发生时，外部机械触点或集成开关触点也迅速打开，断开断开电路的主路，确保目标物的安全。

由于其简单性和被证实的可靠性，这种形式的永磁继电器或极化继电器广泛应用于大多数RCD或RCCB应用。

立刻机制

RCD的开关机制应该非常灵敏，并且应该能够在触点上提供足够的压力。高效的功能必须保证在每个构造装配。每一个到负载的电流路径都应该有效地提供整个生命周期所需的最小电流。断路器触点的长度应具有无风险的电气绝缘，触点应屏蔽浪涌电流和短路，并具有预先计算的短路电流。

另外，对于多极型触点，中性触点应在带电触点之前闭合，中性触点应在带电触点之后打开。这将防止电气系统中不必要的浪涌电压峰值。

测试按钮

所有的RCD或RCCB单元都应该配备一个测试电路，该电路必须包括一个测试按钮T (test)和一个电阻R，这取决于工作电压。用户应该能够轻松且快速地访问测试按钮。当按下这个测试按钮时，通过测试电阻R模拟一个样品剩余电流，导致少量电流移出总和变压器，导致继电器跳闸断路。

RCCB参数

额定剩余工作电流I_Δn:公司规定的剩余流量。这个值确切地告诉我们在什么特定的条件下RCCB单元必须断开电路。这个值连同相关的工作特性一起印在断路器本体上。它是任何RCCB中最重要的参数，它规定了与防止危险的人接触电力有关的安全条件。

•剩余电流我_Δ(差动电流):它是通过RCCB主电路的瞬时电流值的有效值。我_Δ任何电流都可以小于或等于或大于I吗_Δn

．•剩余的非跳闸电流I_Δ没有:是剩余电流的量，其中RCCB装置在规定条件下不应跳闸或触发。其特征是容忍度阈值为0.5 IΔn。非运行和运行剩余电流阈值的数量通常固定在制造测试实验室本身，大约0.75 I_Δn

．•限制非操作时间t_Δ一(延时):剩余电流高于中等剩余电流I时，断路器允许继续工作的最大时间_Δn，而不会引起RCCB的激活。

这个剩余电流值使RCCB单元具有跳闸延迟时间(对于G类型，非操作时间的阈值是10毫秒，对于S类型，它可以是大约40毫秒)。在RCCB处于非运行期间，设备对剩余电流保持无响应。

实验电路

警告:本RCCB实验仅推荐给知道如何小心处理220V或120v市电电压基础电路的专家。下面的实验涉及到直流电源电压，因此在实验时触摸是非常危险的。

了解RCCB工作原理的实验装置如下电路图所示:

这个RCCB电路实验的目的是在电流互感器检测到不平衡时立即照亮LED。

电流互感器是将主绕组、次绕组和传感绕组绕在一个大铁螺母上，

在绕线之前，确保螺母用绝缘胶带充分绝缘。

3绕组可以是相同的匝数，也许每个100匝，使用0.2毫米或0.3毫米超级漆包线铜线，可以从任何烧毁的1安培变压器二次绕组提取。

左侧绕组的行为像初级绕组，右侧绕组的行为像次级绕组，而顶部中心绕组的工作像传感线圈。

桥式整流器用于从感应线圈中整流剩余的交流，使用1N4148二极管，因此产生的直流可以使用运放电路进一步放大。

一个741运放设置像一个差分放大器。它被配置为在按下测试按钮时检测传感线圈产生的电压。

一旦整个RCCB实验电路建立和建立。接通市电交流到电流互感器将正常操作200瓦灯泡和运放LED将保持关闭，表明没有任何故障，并在带电和中性绕组电流的平衡。

然而，当按下测试按钮(红色按钮)时，少量电流将开始从负载(灯泡)漏到中性线，导致主、次螺帽不平衡。

这将在螺母铁上产生一个误差磁通，从而在感应线圈上感应一个等效的小交流电压。

通过感应线圈产生的小交流将通过桥式整流器，并在1N4148二极管桥之间插入的1K电阻上产生电位差。

这个电位差将被差分运算放大器检测到，导致运算放大器输出变得高。并点亮连接的LED。

被照亮的LED将显示线路上存在泄漏电流，这可能相当于由于冲击电流通过人体而发生的故障