名詞介紹 漏電流測試 (Leakage Current Test) 之介紹- 接觸電流 (Touch Current) 及接地導體電流 (Earthing Conductor Current)

- by 黃金銘 Simon Huang/產品驗證部

安規標準中經常有提及漏電流的名詞。對於有接地的產品(Class I)而言,此漏電流即表正常操作時,流經接地導體的電流 (Earthing Conductor Current);而對於沒接地的產品 (Class II) 或者Class I的產品在ground fault的情況而言,此漏電流則代表當人體碰觸此產品時,所流經人體之接觸電流 (Touch Current)。

人體的阻抗

在較為老舊的安規標準中,為了量測的方便,人體的阻抗常可用一個1500ohm的電阻,並聯一個0.15 μF的電容來模擬。當然人體阻抗因人而異,一般而言,身材較胖的人比瘦的人更容易導電,而皮膚之厚薄與乾濕度、及接觸面積為手心或手背,使得人體對於電流的感覺都會有所不同。

接觸電流 (Touch Current)

在IEC 60990標準的定義中,所謂接觸電流即是在正常或單一零件失效的情況下,人體接觸至產品時所流經人體之電流。所謂單一零件失效,可考慮為未接接地線,或者 Line 及 Neutral 反接的情況。IEC 60990並不需要考慮未接接地線同時又 Line 及 Neutral 反接,因此種情況為兩個異常狀況同時出現。然而這種情況在北美的老舊房子是有可能出現的!

根據研究得知,不同等級的低頻電流流經人體,可能造成不同的結果如下:

電流等級                           電流大小 (mA)
稍有感覺 (Perception)        0.5 mA
髑電反應 (Reaction)           3.5 mA
無法脫離 (Inability to Let Go)     10 mA
電燙傷 (Electric Burns)                70 mA

不同頻率電流對人體的影響

高頻電流對人體的影響較小於低頻電流 (如60Hz) 對人體的影響。根據 ANSI 標準 C101,針對高頻電流的最大允許接觸電流可容許至 70mA。為了模擬在不同頻率下的電流對人體所造成的影響程度,IEC 60990以及 ANSI 標準 C101訂定了一個頻率補償線路,此線路可自動計算出在不同頻率下的電流對人體所造成的影響程度,此線路如下圖。

此量得的頻率補償電流值叫作"量測指示單位" (Measurement Indication Unit,即所謂的MIU) 或"加權接觸電流" (Weight Touch Current)。下面的計算可以讓我們清楚地瞭解在低頻 60Hz、0.5mA 的電流與高頻100kHz、70mA 的電流將得到同樣的 0.5 MIU。

假設有一個 60Hz 的輸入電流 0.5 mA 由 A、B 端點流入, 則 U1 = 0.5mA x 500Ω  因 0.022 μF的電容在 60 Hz 時, 相對於 10kΩ 電阻而言是高阻抗, 所以此時 U1 = U2 = 0.25V

因此,我們可以設計一個電流表,使其讀值為 0.25 V x 2 = 0.5 mA

另外,如果有一個 100k Hz 的輸入電流 70 mA 由 A、B 端點流入, 則 U1 = 70 mA x 500Ω = 35 V  而 U2 可依下列算式求得 U2 = 0.25 V,亦即 touch current = 0.5 mA

U2 =

 

     = 

=

=

  0.25 V

電流表讀值為 0.25 V x 2 = 0.5 mA

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