图解经典电路之漏电保护器

这段时间事情实在太多，没来得及更新专栏，实在对不住大家。今天我们来聊一聊家庭必备神器-漏电保护器。如下图。

家庭用电保护器图示

漏电保护器。顾名思义，就是在人体意外触电，或者家用电器漏电的时候保护用户的安全装置。细心的朋友应该都会注意到自家的电箱里面有多个白色或者黑的盒子，如上图。这就是漏电保护器了。一般漏电保护器安装在总电闸的下面。如下图：

家庭布线图

接下来我们就来研究一下漏电保护器是怎么工作的。

首先，通过名字“漏电保护器”，我们可以大体知道，他需要通过检测是否有漏电来判断触电事故。一般情况下，人体触电是接触到了带电的火线，通过 火线->人体->大地->地线 构成回路，从而有电流流过人体，发生触电事故。当然还有一种是左手火线，右手零线的触电方式，这种神也救不了他，所以不在讨论范围内。

触电方式

我们知道电路正常工作需要构成电路回路，电流从火线出发，流过用电器，然后流回零线。根据电荷守恒定律。从火线流出的电荷量应该等于流回零线的电荷量。然而当发生触电事故时，部分电流通过人体流到了大地。这时，火线和零线的电流就不相等了。我们通过检测流过火线和零线的电流是否相等，就可以判断是够发生触电了。

漏电回路

那么漏电保护器就是通过检测火线和零线的电流值是否相等来判断是否漏电，核心部件如下。

应用电磁感应原理，缠绕在磁芯上的两个线圈，给其中一个通电，另一个线圈就会感应出电压。这里因为火线和零线一起同向缠绕在磁芯上，电流方向相反，磁芯中的磁场方向相反，相互抵消，当火线和零线流过的电流一样大时，磁场完全抵消，检测线圈上就不会感应出电压。相反，当发生触电事故时，因为火线和零线流过的电流大小不同，磁场无法完全抵消，这时候就会在检测线圈中感应出电压。我们把这个电压放大之后去驱动继电器，强行将输入电路断开，从而起到保护人体的作用。

实际电路原理图

如上图，在输入端放置一个继电器控制电路通断，继电器的控制线圈串联在整流电路中，正常情况下，整流输出端只有一个很小的负载（放大器），所以流过继电器控制线圈的电流非常小，不足以将输入端切断。 M54123是一个放大器，当发生触电事故时，将感应线圈得到的电压放大，然后驱动晶闸管SCR导通， SCR是并联在全桥整流电路的输出端的，当SCR导通时，相当于把整流电路输出端短路，这时流过继电器控制线圈的电流迅速增大，将输入端电路强行断开。另外，为了防止漏电保护器失效，我们设置了一个电路测试功能安全，如上图，按键通过一个3.9K的电阻连接到火线和零线上，并且这个回路不通过磁芯，当按键按下时，部分电流通过按键流回零线，导致磁芯上火线和零线中的电流不同，从而模拟了人体触电，来判断保护机制是否能够正常工作。所以，大家在安装完漏电保护器时请务必按一下测试键来验证你装的漏电保护器能否正常工作。