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漏電開關適用基爾霍夫定律嗎?

2020-11-19科學

漏電保護的裝置由漏電保護器RCD和斷路器組合而成,有的時候把兩者合並成統一體,就是漏電開關。既然漏電開關是漏電保護器和斷路器的合並體,以下我就漏電保護器RCD的工作原理來展開討論。

首先,我們要明確載流導體周圍存在磁場。為了避免歧義,我們看百度百科是怎麽說的,如下:

圖1:百度百科解釋載流導電周圍空間中的磁場及其方向

我們看下圖:

圖1:漏電保護器RCD的工作原理

圖1中,三條相線和一條中性線均穿過RCD的零序電流互感器磁芯(鐵芯)。我們知道,如果三相電流的有效值相同,則它們的相量和等於零。也即:

i_a+i_b+i_c\\=\sqrt{2}I_a\sin\omega t+\sqrt{2}I_b\sin(\omega t+2\pi/3)+\sqrt{2}I_c\sin(\omega t+4\pi/3)=0

可見,它們在零序電流互感器中產生的磁通也等於零。

如果三相電流的有效值不同,則它們會產生三相不平衡電流。此時,N線的電流與三相不平衡電流大小相等方向相反,三相電流和N線電流在零序電流互感器中產生的綜合磁通亦等於零:

i_a+i_b+i_c+i_n=0

可見,當系統處於正常狀態時,漏電保護器或者漏電開關是不會動作的。

當發生漏電時,我們設漏電電流為ig,則有:

i_g+i_a+i_b+i_c+i_n=i_g\ne 0

如果ig的值大於實作設定的門限值,則漏電保護器或者漏電開關是會動作的。

所以,三相的漏電開關必須將三條相線和中性線穿過零序電流互感器,單相的漏電開關必須把相線和中性線穿過零序電流互感器。但是,如果系統中只有火線和零線,則不管是三相系統也好,是單相系統也好,由於零線PEN是將保護線PE和中性線N合二為一的,不管有沒有發生漏電,漏電保護器或者漏電開關都不會動作。除非人體直接接觸火線,漏電開關才會動作。這也是國家標準中規定TN-C接地系統不得使用漏電保護器或者漏電開關的原因。

我們再看下圖:

圖2:KCL對於網孔電流也是成立的

圖2告訴我們KCL不但對於節點電流是成立的,對於網孔依然是成立的。

我們再看下圖:

圖3:我們把漏電開關連同用電器材合在一起作為網格,KCL會成立嗎?

圖3中提出的問題就是題主的答案,回答起來應當不難,我就把答案留給題主吧。

註意哦,這裏的電流是交流電!