手指會抖動-摸機殼會麻-會沙-是漏電嗎-接地能改善嗎?

當你的手指輕輕滑過筆電外殼或是洗衣機金屬外殼的時候,是否有感覺 手指會抖動 ? 你可能以為這是摩擦力的關係,其實不是喔! 這是輕微的漏電造成的,但你不用擔心,它不會讓你觸電,基本上只要是有金屬外殼的電器,都可能會發生這個現象,今天就要來探討這個問題的成因,以及告訴大家如何解決這個問題。

冰箱滋滋叫

我這裡剛好有一台新買的冰箱如下圖,當我直接把手放在冰箱後方的金屬背蓋,接著輕輕移動手指的時候,它就會發出滋滋作響的聲音,這大概是我遇過最誇張的例子,聽起來很可怕吧,這樣大家就可以感同身受了。一樣的現象筆電也會發生,只不過規模小很多,但它不會讓你觸電,而且妙的是這個現象只會在手指移動的時候出現,手指定點則不會出現,原因是甚麼我也不知道,反正觀察到的現象就是這個樣子。

手指滑過冰箱會滋滋作響
手指滑過冰箱會滋滋作響

電源電路漏電

為什麼新買的冰箱就會有輕微漏電呢? 這跟電源電路的設計有關,現在的電源幾乎都使用交換式電源如下圖,交換式電源的火線L與中性線N通常會串接一個小電容到大地,這個小電容稱為Y電容,因為這個電容剛好在L、N、G之間構成了英文字母Y因而得名。

Y電容用來消除EMI的干擾
Y電容用來消除EMI的干擾

這個Y電容的容值很小,一般大約是nF等級,它可以讓外來的EMI高頻干擾訊號直接通過電容而導流到大地,這樣後級電路就不會受到干擾。因為電容對於高頻訊號來說,阻抗是非常小的,而對於60Hz的市電來說,Y電容的阻抗可是非常大的,因為頻率太低了,一般都把60Hz下的Y電容阻抗當無窮大,但其實並非無窮大,它只是非常大,所以仍然會有很小的60Hz電流通過,於是就形成了輕微的漏電現象,若電源電路的地線沒接的話,而且我們的手又剛好觸摸金屬外殼,如此一來我們剛好就擔任了地線的角色,這樣電流就會經過人體流入大地如下圖,這就是剛才我在冰箱背後所遇到的現象,只要把下圖中斷掉的地線接回來,這些漏電流就會全部流經地線,我的手指就不會有抖動感了。

60Hz的市電會有微小的電流通過Y電容
60Hz的市電會有微小的電流通過Y電容

你可能會想,既然Y電容會讓電流經過人體,那這樣乾脆就不要接Y電容就好啦? 這話是沒錯,但這麼一來,EMI就會從火線L與中性線N那頭,直接長驅直入到後級的電路,這麼一來若你的家電是放置在電磁干擾較強的環境中的話,這個家電可能會常常出現靈異現象喔。

除了Y電容之外,另外還有一種情況也會出現輕微的漏電現象,就是變壓器的共模電壓,下圖是個交換是電源的電路,它的中間有個變壓器,變壓器的兩側是線圈,而線圈是金屬做的,而兩側線圈的物理位置又非常靠近,因此它就形成了一個電容的構造,稱為寄生電容,它會把一次側的共模電壓耦合到二次側來,雖然到了二次側剩下的共模電壓不會很大,但它還是存在,用手摸仍然會感受到抖動,除非我們把二次側的負極接地,才能讓抖動感消失。

至於變壓器的一次側為何會出現交流的共模電壓,這部分請各位參考這篇文章熱地 HOT Ground 是甚麼-沒搞懂會暴電路

變壓器會耦合共模電壓
變壓器會耦合共模電壓

漏電流測試

從剛才的敘述各位就知道這一切都和接地有關,平常我們講接地大家可能都無感,因為不管有沒有接地,電器都能運作,所以安全性就這樣被忽略掉了。今天剛好有這台冰箱,而且用手滑還會滋滋叫,這樣就很好做示範,我就實際接上電錶來測試看看漏電流有多少,我把電錶黑色探棒接在插座的地線孔位,紅色探棒觸碰在冰箱的金屬背板上,如下圖電錶的讀值為1.13mA,這個時候用手去滑冰箱背板是不會滋滋叫的,因為電流都走到地線裡面了,但如果把紅色探棒移開,則滋滋聲又會出現,所以接地是有效的。順帶提一下這個漏電流是符合安規的喔,根據IEC60335-1第13.2章節,針對放置型的一類電動電器Stationary class I motor-operated appliance,它的漏電流上限為3.5mA,所以這是安全範圍內的漏電。

電錶測量冰箱的漏電流
電錶測量冰箱的漏電流

從剛才的量測就知道,光是冰箱正常的漏電流就有大約1mA,所以不需要為了追求零漏電,而去買一個超高靈敏度的漏電斷路器,一般常用的靈敏度是30mA,下圖單個迴路有5個插座,若全部都正常漏電也才5mA不會跳電,除非是有電器真的漏電例如26mA,這樣全部加起來剛好30mA,如此才會跳電。

漏電斷路器一般靈敏度為30mA
漏電斷路器一般靈敏度為30mA

如果去買個5mA靈敏度的漏電斷路器會發生甚麼事情呢? 基本上只要5台電器全部正常運作,正常漏電之下,就會發生跳電了,這樣大家應該會心很累。

超高靈敏度的漏電斷路器容易跳電
超高靈敏度的漏電斷路器容易跳電

漏電解決方案-接地

要解決手摸金屬外殼會滋滋響的問題,就必須要把冰箱接地,所以只要像下圖用一條電線把冰箱的金屬背板連接到插座的地線就好了,但該怎麼實際操作呢?

利用接地解決金屬外殼滋滋響的問題
利用接地解決金屬外殼滋滋響的問題

由於日系的冰箱插頭只有兩腳,地線必須要另外接線,基本上作法有好幾種,如果電器屬於大功率的,例如200W甚至300W以上,那就盡量是從插座裡面引出地線如下圖,電器插頭就直接插牆壁,這樣比較安全,這前提當然是插座本身有地線拉進來才行。

從插座內部引出地線
從插座內部引出地線

但這台冰箱最大功率只有95W,用轉接頭其實沒甚麼問題,原本是想找個能自行組裝的電源插頭,這樣我就能把插座的地線獨立拉出來,但無奈找不到這種產品。於是轉而搜尋關鍵字三孔轉兩孔,看能否找到現成的產品,只是找到的都會是如下圖這種Ground lifter,這種產品是把電器的Ground跳出來,但我現在是要把插座的Ground跳出來,所以方向是不一樣的。

三孔轉兩孔Ground lifter
三孔轉兩孔Ground lifter

經過一番搜尋,終於讓我找到一種稱為逆接地的轉接頭如下圖,它除了把火線地線拉出來之外,也把地線單獨拉出來以螺絲的方式呈現,如此一來我只要做一條接地線連接冰箱外殼和插座的地線就可以了。

逆接地轉接頭
逆接地轉接頭

上圖中的黃綠色地線可不是隨便做做,首先電線的顏色必須要是綠色或是有黃色綠色相間的條紋,這樣才能讓別人知道這是地線,我使用的是黃滾綠直徑2.0mm的多心線,再來電線的兩端需要壓接端子頭,我使用的是R端子,R就是圓形Round的意思,所以也有人稱為O型端子,規格是2-4,第一個數字是可壓接的線徑,第二個數字是端子開孔孔徑,使用R型端子的好處是萬一螺絲有鬆掉,端子還能掛在螺絲上,地線就不會容易斷線。電線兩端撥開之後,就可以將R端子套上,並且用壓接鉗咬緊如下圖。

壓接R端子
壓接R端子

接著就把地線鎖入逆接地轉接頭如下圖,4mm的端子孔徑是鎖得進去的。

地線連接逆接地轉接頭
地線連接逆接地轉接頭

再來把地線另一頭鎖在冰箱的螺絲上如下圖,這顆螺絲是冰箱特別留給接地用的,所以不用擔心鬆開螺絲之後會讓背板鬆脫。

地線接入冰箱背板
地線接入冰箱背板

最後把冰箱的插頭插進轉接頭,轉接頭再插進牆壁如下圖,如此一來用手滑過背蓋板,就完全沒有滋滋聲響,也沒有任何抖動感了。

接地之後完全沒有滋滋聲響與抖動感
接地之後完全沒有滋滋聲響與抖動感

沒有地線怎麼辦

一定很多人有這個問題,老公寓就只有兩孔,沒有地線怎麼辦? 這件事嘛,可能就真的要等你裝修的時後才能處理了,但好消息是,台電的電錶在安裝的時候,中間一定會拉地線到地棒,這個地棒通常會在電錶附近,只不過當年的建商都沒有拉出來到用戶端,因為當年的插頭都只有兩孔,所以各位可以趁著裝修的時候找到這根地棒,然後就可以用了,只不過要花點錢拉線。

那傳說中的接水龍頭有沒有效果呢? 那是完全沒有效果。請看下圖,這是來安裝烘衣機的司機大哥兼安裝人員的作品,他把地線接在水龍頭上,這個水龍頭是冷水管,可惜的是冷水管的管子是PVC塑膠管啊,完全不會導電啊。

地線接水龍頭並沒有接地效果
地線接水龍頭並沒有接地效果

一定有人說那水管裡的水不是會導電嗎? 跟各位澄清一個迷思,自來水其實不太容易導電,各位可以參考這篇文章水的電阻 是多少? 電阻率/表面電阻率 是甚麼?,至於以前常聽到水容易導電這件事情,它有很多面向可以討論,各位可以參考這篇文章觸電-淹水-高壓電擊-靜電-如何發生與預防

若家裡沒有地線可以接,也無法施打地棒,那麼在電箱裡面將中性線跳接一條線出來當作地線也是一種退而求其次的方法如下圖,把中性線當作地線的做法在民國110年之前的用戶用電裝置規則中還有特別提到,到了110年之後就刪除了,但也沒說從此以後要禁止這樣做,這表示法規有考慮到歷史包袱,但基本上還是鼓勵大家能從地棒出來的接地電位處開始拉地線。

利用N相拉線當做地線
利用N相拉線當做地線

筆電平板的抖動感

最後要來講到筆電或平板等資訊產品的抖動感該怎麼消除呢? 很可惜,看來是不能消除了,因為筆電電源Adaptor的一次側與二次側是完全獨立開來的如下圖,這個是安規的要求,主要是怕雷擊的時候打壞二次側的裝置,所以這些充電式的攜帶型裝置,基本上是不能接在AC電源的地線上面的,所以這些裝置看來目前只能讓手指繼續抖動下去了。

筆電Adaptor的變壓器兩側是完全隔離開的
筆電Adaptor的變壓器兩側是完全隔離開的

相關文章

熱地 HOT Ground 是甚麼-沒搞懂會暴電路
水的電阻 是多少? 電阻率/表面電阻率 是甚麼?
觸電-淹水-高壓電擊-靜電-如何發生與預防

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*