RCCB是如何工作的？

剩余电流断路器（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，它就会关闭市电交流电源。

RCCB设备的主要目的是切断主交流电并保护人们免受电击。当RCCB检测到由于身体与电源交流线路接触而流过个人身体的一些电流时，它将立即触发并跳闸。

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和MCCB之间的区别

常见的断路器或MCCB（电源电流断路器）在检测到过流或过载（例如10、15或20安培范围内的过电流）时立即关闭市电交流电源。

然而，通过人体的微小电流0.030安培就足以导致肌肉骨骼瘫痪，或引发人类心脏病发作。

RCCB设计用于在检测到小不平衡时断开或断开电路，即使幅度为0.005安培（澳大利亚和一些欧洲和亚洲国家为0.030安培）。

MCCB或其他形式的断路器可保护您的家用电线和设备免受过热和可能的火灾隐患。

RCCB为人们提供电击和电死保护，通常可以在浴室或厨房中看到。因为这些是电气设备大多与人直接接触的地方，在这些地方，通过电流从设备传递到人体和地面而电击的机会最大。

RCCB还可以防止由于电气短路和其他通常不包括人类的电气故障而导致的火灾危险，例如低电流短路，其中电流可能永远不会扩展到断路器的跳闸水平，这可能包括带电电线掉落在水桶或潮湿的土壤中，仅允许0.1或0.2安培电流通过。

RCCB基本工作原理

RCCB基本上使用基尔霍夫定律运行，根据该定律，输入电流始终与任何形式的电路中的输出电流相同。利用这一原理，RCCB比较和分析相位和中性线两端的电流大小差异。

通常，通过火线流向负载的电流将始终与通过中性线返回的电流量相同。当由于带电侧导线泄漏而发生某种电气故障时，流向零线的返回电流会降低。

这会导致输入的火线和输出的零线之间的电流差。这种电流差称为剩余电流，在RCCB中用于检测电气故障。一旦检测到此剩余电流，RCCB就会立即激活以跳闸并断开电路。

所有剩余电流设备中都提供按钮测试设施，以便用户可以随时验证设备的可靠性。

在此过程中，当按下测试按钮时，它会绕过RCCB电路带电侧的少量电流。这种情况会导致RCCB器件的中性侧触发不平衡，这反过来又迫使RCCB跳闸并切断电路，从而确认了器件的工作可靠性。

RCCB设备或（RCD）的工作原理

RCD的工作原理是比较流过其求和电流互感器的导体或绕组的电流。

如下图所示，RCCB设备由电流互感器组成，其上具有3种类型的绕组：初级绕组、次级绕组和传感绕组：

主相线或LIVE线提供给初级绕组的输入端，而中性线与次级绕组的输入端相连。第三个绕组称为感应线圈，缠绕在上述两个绕组之间，并端接以连接继电器线圈。

继电器是永磁型继电器，具有常闭触点。这意味着其合同通常在没有故障或泄漏的情况下关闭。

在没有相地故障的正常情况下，电流互感器检测绕组上的瞬时电流或电流矢量和几乎为零。

然而，在漏电或人为接触带电导线期间，部分电流开始从绕组的带电线路流出，从而在传感电流互感器中产生不平衡情况。

由于这种不平衡，产生的磁通量在电流互感器磁芯内感应出激励场，进而导致传感线圈内部产生等效电流。

传感线圈中的电流最终驱动跳闸继电器或永磁继电器（PMR），提供预期的脉冲以跳闸RCD或RCCB的触点，以便触点立即释放并断开电源。

求和电流互感器或CT

电流互感器（CT）通常以环形或环形变压器的形式制造。变压器使用的磁性材料通常是Permaloy;而许多现代变体使用使用纳米晶体结构的独家磁性材料。

跳闸继电器的工作原理

RCCB中使用的继电器大多是永磁型或PMR型，其中铁芯由永磁体组成，如上图所示。在静止状态或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动并紧紧保持。

磁力使轴紧紧地吸引着它，即使弹簧力作用在相反的方向上。这种情况导致外部机构保持电源带电线路和零线打开，以便负载和接线的其余部分可以正常运行。

如果检测到剩余电流泄漏，可能是由于对人体的电击，来自变压器感应线圈的电流会导致PMR线圈上感应出排斥或相反的磁场，从而导致继电器轴上的永磁吸引力减弱，这允许弹簧力拉开继电器电枢或继电器轴打开，在原来的位置。

发生这种情况时，外部机械化触点或集成开关触点也会快速断开，从而断开电路的电源线，确保目标免受危险情况的影响。

由于其简单性和公认的可靠性，这种形式的永磁继电器或极化继电器广泛用于大多数RCD或RCCB应用。

暫槽机制

RCD的开关机构应该非常灵敏，并且应该能够在触点上提供足够的压力。每个建筑组件都必须保证高效的功能。通向负载的每条电流路径都应在整个使用寿命内有效地提供所需的最小电流量。断路器触点的长度应具有无风险的电气绝缘，触点应具有预先计算的短路电流，可防止浪涌电流和短路。

此外，对于多极类型的触点，中性触点应在LIVE线路触点之前闭合，中性触点应在LIVE线路触点之后打开。这将防止电气系统中不必要的浪涌电压尖峰。

测试按钮

所有RCD或RCCB单元都应配备测试电路，该电路必须包括测试按钮T（测试）和电阻R，具体取决于工作电压。测试按钮应便于用户轻松快速地访问。当按下此测试按钮时，通过测试电阻R模拟样本剩余电流，导致一些低量的电流从求和变压器中移出，从而导致继电器跳闸并断开电路。

RCCB参数

额定剩余工作电流IΔn：是公司规定的剩余电流量。该值准确地告诉我们RCCB单元在特定条件下必须断开电路。该值与相关的工作特性一起印在断路器主体上。它是任何RCCB中最重要的参数，它指定了与防止危险的人类与电力接触相关的安全条件。

•剩余电流IΔ（差分电流）：它是通过RCCB主电路的瞬时电流值的有效值。我Δ可以是低于或等于或高于I的任何电流量Δn

。•剩余非跳闸电流Iδno：它是剩余电流量，其中（包括较低的值）RCCB设备在指定条件下不应跳闸或致动。其特点是公差阈值为0.5IΔn。非工作和工作剩余电流阈值的数量通常在制造测试实验室本身固定，约为0.75IΔn

。•限制非操作时间tδa（延时）：这是断路器在剩余电流值高于中等剩余电流值I的情况下可以保持工作的最长时间Δn，而不会导致RCCB激活。

该剩余电流值使RCCB单元具有跳闸延迟时间（对于G型，非操作时间的阈值为10ms，对于S型，它可以在40ms左右）。在RCCB处于非工作期间，设备对剩余电流保持无响应。

实验电路

警告：此RCCB实验仅推荐给专家，他们知道如何谨慎处理基于220V或120V电源电压的电路。以下实验涉及直接交流电源电压，因此在实验时触摸极其危险。

了解RCCB工作的实验设置如以下电路图所示：

该RCCB电路实验的目的是在电流互感器内检测到不平衡时立即点亮LED。

电流互感器通过将初级、次级和传感绕组绕在大铁螺母上而构建，

在实施绕组之前，请确保螺母用绝缘胶带充分绝缘。

3个绕组可以具有相同的匝数，每个绕组可能100匝，使用0.2mm或0.3mm超漆包铜线，可以从任何烧毁的1安培变压器次级绕组中提取。

左侧绕组的作用类似于初级绕组，右侧绕组类似于次级绕组，而顶部中心绕组的工作方式类似于感应线圈。

桥式整流器用于整流来自检测线圈的残余交流电，使用1N4148二极管，以便产生的直流电可用于使用运算放大器电路进一步放大。

741运算放大器的设置类似于差分放大器。它配置为在按下测试按钮时检测从传感线圈产生的电压。

一旦整个RCCB实验电路建成并建立起来。将电源交流电接通到电流互感器中，200瓦灯泡将正常运行，运算放大器LED将保持关闭状态，表明没有任何故障，并且LIVE和中性线绕组电流之间保持平衡。

但是，当按下测试按钮（红色按钮）时，少量电流将开始从负载（灯泡）泄漏到零线，导致螺母上的初级和次级线圈不平衡。

这将在螺母铁上产生产生的误差磁通量，进而导致感应线圈上感应出等效的小交流电压。

检测线圈上产生的小交流电将穿过桥式整流器，并导致插入1N4148二极管桥之间的1K电阻上产生电位差。

差分运算放大器将检测到该电位差，导致运算放大器输出变高。并点亮连接的LED。

发光的LED将指示线路上存在泄漏电流，这可能等同于由于冲击电流通过人体而发生的故障