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(cè)到輸入電流和輸出電流之間的差異，它就會(huì)關(guān)閉市電交流電源。

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

當(dāng)檢測(cè)到某種電氣錯(cuò)誤（例如短路、絕緣故障或設(shè)備故障）時(shí)，設(shè)備也會(huì)關(guān)閉。

RCCB和MCCB之間的區(qū)別

常見(jiàn)的斷路器或MCCB（電源電流斷路器）在檢測(cè)到過(guò)流或過(guò)載（例如10、15或20安培范圍內(nèi)的過(guò)電流）時(shí)立即關(guān)閉市電交流電源。

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

RCCB設(shè)計(jì)用于在檢測(cè)到小不平衡時(shí)斷開(kāi)或斷開(kāi)電路，即使幅度為0.005安培（澳大利亞和一些歐洲和亞洲國(guó)家為0.030安培）。

MCCB或其他形式的斷路器可保護(hù)您的家用電線和設(shè)備免受過(guò)熱和可能的火災(zāi)隱患。

RCCB為人們提供電擊和電死保護(hù)，通常可以在浴室或廚房中看到。因?yàn)檫@些是電氣設(shè)備大多與人直接接觸的地方，在這些地方，通過(guò)電流從設(shè)備傳遞到人體和地面而電擊的機(jī)會(huì)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(dǎo)致的火災(zāi)危險(xiǎn)，例如低電流短路，其中電流可能永遠(yuǎn)不會(huì)擴(kuò)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(guò)。

RCCB基本工作原理

RCCB基本上使用基爾霍夫定律運(yùn)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(guò)火線流向負(fù)載的電流將始終與通過(guò)中性線返回的電流量相同。當(dāng)由于帶電側(cè)導(dǎo)線泄漏而發(fā)生某種電氣故障時(shí)，流向零線的返回電流會(huì)降低。

這會(huì)導(dǎo)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(cè)電氣故障。一旦檢測(cè)到此剩余電流，RCCB就會(huì)立即激活以跳閘并斷開(kāi)電路。

所有剩余電流設(shè)備中都提供按鈕測(cè)試設(shè)施，以便用戶可以隨時(shí)驗(yàn)證設(shè)備的可靠性。

在此過(guò)程中，當(dāng)按下測(cè)試按鈕時(shí)，它會(huì)繞過(guò)RCCB電路帶電側(cè)的少量電流。這種情況會(huì)導(dǎo)致RCCB器件的中性側(cè)觸發(fā)不平衡，這反過(guò)來(lái)又迫使RCCB跳閘并切斷電路，從而確認(rèn)了器件的工作可靠性。

RCCB設(shè)備或（RCD）的工作原理

RCD的工作原理是比較流過(guò)其求和電流互感器的導(dǎo)體或繞組的電流。

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

主相線或LIVE線提供給初級(jí)繞組的輸入端，而中性線與次級(jí)繞組的輸入端相連。第三個(gè)繞組稱為感應(yīng)線圈，纏繞在上述兩個(gè)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(diǎn)。這意味著其合同通常在沒(méi)有故障或泄漏的情況下關(guān)閉。

在沒(méi)有相地故障的正常情況下，電流互感器檢測(cè)繞組上的瞬時(shí)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(dǎo)線期間，部分電流開(kāi)始從繞組的帶電線路流出，從而在傳感電流互感器中產(chǎn)生不平衡情況。

由于這種不平衡，產(chǎn)生的磁通量在電流互感器磁芯內(nèi)感應(yīng)出激勵(lì)場(chǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致傳感線圈內(nèi)部產(chǎn)生等效電流。

傳感線圈中的電流最終驅(qū)動(dòng)跳閘繼電器或永磁繼電器（PMR），提供預(yù)期的脈沖以跳閘RCD或RCCB的觸點(diǎn)，以便觸點(diǎn)立即釋放并斷開(kāi)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(jié)構(gòu)的獨(dú)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?fàn)顟B(tài)或沒(méi)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(dòng)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(dǎo)致外部機(jī)構(gòu)保持電源帶電線路和零線打開(kāi)，以便負(fù)載和接線的其余部分可以正常運(yùn)行。

如果檢測(cè)到剩余電流泄漏，可能是由于對(duì)人體的電擊，來(lái)自變壓器感應(yīng)線圈的電流會(huì)導(dǎo)致PMR線圈上感應(yīng)出排斥或相反的磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致繼電器軸上的永磁吸引力減弱，這允許彈簧力拉開(kāi)繼電器電樞或繼電器軸打開(kāi)，在原來(lái)的位置。

發(fā)生這種情況時(shí)，外部機(jī)械化觸點(diǎn)或集成開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)也會(huì)快速斷開(kāi)，從而斷開(kāi)電路的電源線，確保目標(biāo)免受危險(xiǎn)情況的影響。

由于其簡(jiǎn)單性和公認(rèn)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(yīng)用。

暫槽機(jī)制

RCD的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該非常靈敏，并且應(yīng)該能夠在觸點(diǎn)上提供足夠的壓力。每個(gè)建筑組件都必須保證高效的功能。通向負(fù)載的每條電流路徑都應(yīng)在整個(gè)使用壽命內(nèi)有效地提供所需的最小電流量。斷路器觸點(diǎn)的長(zhǎng)度應(yīng)具有無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的電氣絕緣，觸點(diǎn)應(yīng)具有預(yù)先計(jì)算的短路電流，可防止浪涌電流和短路。

此外，對(duì)于多極類型的觸點(diǎn)，中性觸點(diǎn)應(yīng)在LIVE線路觸點(diǎn)之前閉合，中性觸點(diǎn)應(yīng)在LIVE線路觸點(diǎn)之后打開(kāi)。這將防止電氣系統(tǒng)中不必要的浪涌電壓尖峰。

測(cè)試按鈕

所有RCD或RCCB單元都應(yīng)配備測(cè)試電路，該電路必須包括測(cè)試按鈕T（測(cè)試）和電阻R，具體取決于工作電壓。測(cè)試按鈕應(yīng)便于用戶輕松快速地訪問(wèn)。當(dāng)按下此測(cè)試按鈕時(shí)，通過(guò)測(cè)試電阻R模擬樣本剩余電流，導(dǎo)致一些低量的電流從求和變壓器中移出，從而導(dǎo)致繼電器跳閘并斷開(kāi)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(zhǔn)確地告訴我們RCCB單元在特定條件下必須斷開(kāi)電路。該值與相關(guān)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(xiǎn)的人類與電力接觸相關(guān)的安全條件。

?剩余電流IΔ（差分電流）：它是通過(guò)RCCB主電路的瞬時(shí)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(shè)備在指定條件下不應(yīng)跳閘或致動(dòng)。其特點(diǎn)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(cè)試實(shí)驗(yàn)室本身固定，約為0.75IΔn

。?限制非操作時(shí)間tδa（延時(shí)）：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(zhǎng)時(shí)間Δn，而不會(huì)導(dǎo)致RCCB激活。

該剩余電流值使RCCB單元具有跳閘延遲時(shí)間（對(duì)于G型，非操作時(shí)間的閾值為10ms，對(duì)于S型，它可以在40ms左右）。在RCCB處于非工作期間，設(shè)備對(duì)剩余電流保持無(wú)響應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)電路

警告：此RCCB實(shí)驗(yàn)僅推薦給專家，他們知道如何謹(jǐn)慎處理基于220V或120V電源電壓的電路。以下實(shí)驗(yàn)涉及直接交流電源電壓，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)觸摸極其危險(xiǎn)。

了解RCCB工作的實(shí)驗(yàn)設(shè)置如以下電路圖所示：

該RCCB電路實(shí)驗(yàn)的目的是在電流互感器內(nèi)檢測(cè)到不平衡時(shí)立即點(diǎn)亮LED。

電流互感器通過(guò)將初級(jí)、次級(jí)和傳感繞組繞在大鐵螺母上而構(gòu)建，

在實(shí)施繞組之前，請(qǐng)確保螺母用絕緣膠帶充分絕緣。

3個(gè)繞組可以具有相同的匝數(shù)，每個(gè)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(jí)繞組中提取。

左側(cè)繞組的作用類似于初級(jí)繞組，右側(cè)繞組類似于次級(jí)繞組，而頂部中心繞組的工作方式類似于感應(yīng)線圈。

橋式整流器用于整流來(lái)自檢測(cè)線圈的殘余交流電，使用1N4148二極管，以便產(chǎn)生的直流電可用于使用運(yùn)算放大器電路進(jìn)一步放大。

741運(yùn)算放大器的設(shè)置類似于差分放大器。它配置為在按下測(cè)試按鈕時(shí)檢測(cè)從傳感線圈產(chǎn)生的電壓。

一旦整個(gè)RCCB實(shí)驗(yàn)電路建成并建立起來(lái)。將電源交流電接通到電流互感器中，200瓦燈泡將正常運(yùn)行，運(yùn)算放大器LED將保持關(guān)閉狀態(tài)，表明沒(méi)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(dāng)按下測(cè)試按鈕（紅色按鈕）時(shí)，少量電流將開(kāi)始從負(fù)載（燈泡）泄漏到零線，導(dǎo)致螺母上的初級(jí)和次級(jí)線圈不平衡。

這將在螺母鐵上產(chǎn)生產(chǎn)生的誤差磁通量，進(jìn)而導(dǎo)致感應(yīng)線圈上感應(yīng)出等效的小交流電壓。

檢測(cè)線圈上產(chǎn)生的小交流電將穿過(guò)橋式整流器，并導(dǎo)致插入1N4148二極管橋之間的1K電阻上產(chǎn)生電位差。

差分運(yùn)算放大器將檢測(cè)到該電位差，導(dǎo)致運(yùn)算放大器輸出變高。并點(diǎn)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(guò)人體而發(fā)生的故障