漏电保护器工作原理(基尔霍夫电流定律)

漏电保护器简述：漏电保护器又叫剩余电流保护器(ResidualCurrent Operated Protective Devices,简称RCD)是IEC对电流型漏电保护电器的规定名称。 漏电电流也叫剩余电流,是指从设备工作端子以外的地方流出去的电流。一般情况下,这个电流是从I类设备的PE端子流出的。漏电保护器的核心部分为剩余电流检测元件,电磁型漏电保护器使用零序电流互感器作检测器件。 正常工作时有电流通过的所有线路穿过零序电流互感器的铁芯环,根据基尔霍夫电流定律,正常工作时,这些电流矢量和为零,不会在铁芯环中产生磁通并感应出二次侧电流。 而当设备发生碰壳故障时,有电流从接地电阻上流回电源,这个电流就是剩余电流。 剩余电流产生的磁场会在互感器二次侧绕组产生感应电动势,从而在闭合的副边线圈内产生电流。 这个电流就漏电故障发生的信号,其大小与一次侧剩余电流呈正相关。 根据检测到剩余电流的大小,保护电器通过预先设定的程序发出相应指令,切断电源或者发出信号等。

漏电保护器的原理：

当线路的剩余电流达到额定动作值时，由零序电流互感器感应的信号电压经电子组件板判别放大带动脱扣器，从而带动触点部分断开，从而切断电源进行保护。

下面是不同极数的漏电断路器的漏电示意图：

漏电断路器无泄漏电流符合下列电工学原理（基尔霍夫电流定律）：

1）ⅰA（B、C）+ⅰN=0（适合图1、1P+N；图2，2P）

2）ⅰA+ⅰB +ⅰC=0 （适合图3、3P ）

3）ⅰA+ⅰB +ⅰC+ⅰN =0（适合图4、3P+N、4P）

表达的意思是：当所有接在负载的电源线都受漏电断路器控制并经过零序电流互感器，无漏电时，上面原理成立，但有泄漏电流上面的表达式就不一样，如下：

4）ⅰA（B、C）+ⅰN=ⅰX（适合图1、1P+N；图2，2P）

5）ⅰA+ⅰB +ⅰC= ⅰX （适合图3、3P ）

6）ⅰA+ⅰB +ⅰC+ⅰN =ⅰX （适合图4、3P+N、4P）

ⅰX表示泄漏电流，零序电流互感器当泄漏电流为0时不会感应出电压，保护器不会动作，当泄漏电流不为0，零序电流互感器感应出电压（磁通不能抵消），当泄漏电流大于或等于保护器的整定漏电动作电流时，开关动作切断电源自我保护。

在实际的供电电路中客观上存在一定的泄漏电流，只是因为绝缘阻值的不同，泄漏电流则不同，在漏电保护器的技术指标中规定有额定漏电不动作电流与额定漏电动作电流，额定漏电不动作电流是额定漏电动作电流的1/2，这表明在实际产品的运行中允许合理的泄漏电流存在。

下面给出一个最基本的漏电保护器原理图与大家共同分析：

LN

试验按扭

线路是连接在一起的。

分析：1）当无漏电流或漏电流达不到动作电流时，零序电流以感应出的电压不足以触发可控硅G 极（控制极），此时A极（阳极）与K极（阴极）之间相当于一个大电阻达1M（1M=1000000欧姆）以上，脱扣器线圈（只有30多欧姆），脱扣器线圈与可控硅等效于串联状态，如下图所示：

220V

脱扣线圈可控硅

由于可控硅的等效电阻远远大于脱扣器线圈的电阻值，因此几乎全部电压加在可控硅的A与K两端，脱扣器几乎无压降，微小的电压不能带动脱扣器工作，因此保护器处于守侯状态，当有漏电流发生，达漏电动作电流时G极触发，A与K两端完全导通，电阻几乎为0，此时全部压降加在脱扣线圈两端，脱扣器线圈产生足够大的吸力，带动脱扣机构动作，从而切断电源，实现自我保护。