【導(dǎo)讀】最近有注意到網(wǎng)上有討論金屬外殼Mac筆記本電腦在外接單相二線電源時(shí)存在較普遍的外殼漏電問(wèn)題。其他金屬外殼電子設(shè)備也大量存在這個(gè)現(xiàn)象。那么我們不禁會(huì)問(wèn)，為什么金屬外殼的電子設(shè)備往往會(huì)漏電？這對(duì)我們的生命安全又是否會(huì)造成危害？——畢竟我們屢次看到有關(guān)手機(jī)采用山寨充電器充電而造成的傷人致死報(bào)道。
這個(gè)問(wèn)題要從兩方面談起：安規(guī)電容導(dǎo)致的漏電，以及電路中交流電工作引起的漏電。
知乎網(wǎng)友neocon指出，這絕對(duì)不是靜電ESD所引起，因?yàn)殪o電只是一瞬間。他認(rèn)為，Mac金屬外殼上感受到的電流實(shí)是接觸電流，即當(dāng)人體或動(dòng)物接觸一個(gè)或多個(gè)裝置或設(shè)備的可觸及零部件時(shí)，流過(guò)他們身體的電流。而這個(gè)接觸電流并不是筆記本本身所產(chǎn)生的，而是從適配器所傳過(guò)來(lái)的。
適配器中接觸電流產(chǎn)生的原因是由于適配器內(nèi)部的危險(xiǎn)帶電部分和保護(hù)地之間的元器件泄漏而來(lái)，比如電容，所以接觸電流也叫“泄漏電流”。
他解釋說(shuō)，一般的電容肯定不會(huì)接在電路與外殼之間。但是，這里的電容專門指的是安規(guī)電容中的Y電容。Y電容在開關(guān)電源中用于共模濾波，通常對(duì)稱使用。在使用開關(guān)電源的過(guò)程中碰到有時(shí)會(huì)有觸電的感覺(jué)。開關(guān)電源產(chǎn)生漏電的主要原因是由于Y電容的存在而產(chǎn)生的。
好，我們先從適配器的漏電談起，主要包含以下三種情況：
1、地線有2顆Y電容中性接地方式連接，(火---||---地---||---零)此種方式如果插座的接地良好是沒(méi)有任何問(wèn)題的，但插座地線如果虛接,這時(shí)候地線上帶110V(可能會(huì)更高更低)等效電位,如果此用電器是金屬外殼接地,有可能整個(gè)外殼都帶電,電筆會(huì)亮,摸上去會(huì)麻手。
2、開關(guān)電源高壓側(cè)和低壓側(cè)(就是光耦跨越的2側(cè)，一般電路板這2側(cè)間都會(huì)有明顯的距離分割)一般會(huì)有一顆EMI電容(部分電源還可能并聯(lián)一個(gè)高阻電阻)，這也是開關(guān)電源有漏電流的原因。
3、真正的感應(yīng)電，只要是電源，不管是工頻還是開關(guān)電源，一般主變壓器高壓低壓側(cè)都會(huì)有一個(gè)等效電容，可以看成是第2種狀況那樣，也會(huì)有微量的泄露電流，這個(gè)狀況無(wú)法避免。
那么，適配器產(chǎn)生的接觸電流又是如何傳給筆記本呢？
適配器的輸出給筆記本供電。正常情況，適配器產(chǎn)生的接觸電流絕大多數(shù)都會(huì)通過(guò)適配器的接地線傳回大地；而一小部分傳給了不接地的外殼、不接地的數(shù)據(jù)線等，所以人體感覺(jué)不到。而當(dāng)接地不良或者沒(méi)有接地的時(shí)候，適配器產(chǎn)生的接觸電流不能通過(guò)適配器的接地端泄走，就會(huì)傳給筆記本的金屬外殼以及USB線；當(dāng)人觸及筆記本外殼時(shí)，接觸電流就會(huì)直接通過(guò)人體流向大地，從而產(chǎn)生觸電現(xiàn)象。
為了防止接觸電流造成危險(xiǎn)，需要限制這個(gè)電流大小。這是適配器測(cè)試時(shí)很重要的一項(xiàng)安全性試驗(yàn)。只要是合格產(chǎn)品，接觸電流值都會(huì)在安全范圍之內(nèi)。
設(shè)備產(chǎn)生的接觸電流絕大多數(shù)都會(huì)通過(guò)接地線傳回大地，這時(shí)接地線起到了一定的保護(hù)作用。即便產(chǎn)品或者墻插的接地不好，對(duì)于合格產(chǎn)品，也是沒(méi)有危險(xiǎn)的。
然而對(duì)于冰箱、洗衣機(jī)等有金屬外殼并且內(nèi)部有交流電工作（例如電動(dòng)機(jī)）的電器來(lái)說(shuō)，必須使用帶地線的三腳插頭來(lái)防止漏電。因?yàn)楫a(chǎn)品內(nèi)部的危險(xiǎn)帶電件一旦松動(dòng)脫落，搭接在金屬外殼上形成故障條件，如果產(chǎn)品或者墻插的接地不好，就會(huì)有生命危險(xiǎn)！
另外，電路中交流電工作也會(huì)引起漏電，但是這部分電流較小。解決方法就是嚴(yán)格接地。而蘋果產(chǎn)品的三腳插頭不是嚴(yán)格接地的。
知乎網(wǎng)友周詩(shī)培補(bǔ)充說(shuō)，iPhone的插頭只有兩腳，不可更換。Mac充電器與iPad充電器具有相似的結(jié)構(gòu)。因此，換上三腳插頭之后地線是懸空的，沒(méi)有真正的接到大地，所以仍然會(huì)產(chǎn)生泄露電流流到身上的現(xiàn)象。
綜上，要防止帶金屬外殼的用電設(shè)備產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，一是切勿使用山寨充電器產(chǎn)品，二是確保設(shè)備實(shí)現(xiàn)良好接地。（說(shuō)句題外話，很多老舊建筑線路布設(shè)當(dāng)初并沒(méi)有考慮到接地，比如小編家的地線就是剛加上的。）
拓展：三相用電設(shè)備的金屬外殼接地
知乎網(wǎng)友Patrick Zhang指出，用電設(shè)備的外殼，在很多情況下都是用金屬材料制作而成，以增加外殼的強(qiáng)度。這種金屬外殼具有導(dǎo)電性，因此被稱為用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分（需要接地）。 用電設(shè)備需要建立等電位聯(lián)結(jié)，以保護(hù)配電室內(nèi)操作人員的安全。
拿TN-C接地系統(tǒng)為例，下圖有兩臺(tái)用電設(shè)備連接在三相導(dǎo)線上。
Patrick Zhang指出，當(dāng)中的PEN線就是零線，零線的全稱是保護(hù)中性線。PEN線首先接到負(fù)載用電設(shè)備的外露導(dǎo)電部分上，然后再引至電器的N線端子上，以實(shí)現(xiàn)中性線的功能。PEN線的功能以接地為首要任務(wù)。
TN-C接地系統(tǒng)有一個(gè)致命的毛病，就是PEN線不能斷路。一旦斷路，由于后續(xù)負(fù)載的三相阻抗不一定相等，因此斷點(diǎn)后部的PEN線電壓會(huì)上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)上升到相電壓，這足以致命，還會(huì)引起電氣火災(zāi)。
這也是TN-C接地系統(tǒng)嚴(yán)禁使用在煤礦、油庫(kù)、石化行業(yè)等具有爆炸性場(chǎng)所的原因。也因?yàn)檫@個(gè)原因，TN-C系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IEC60364還給出了另外兩個(gè)方案，就是TN-S和TN-C-S。
由于目前的電器都是按TN-S或者TN-C-S來(lái)配線的，因此TN-C接線方式已經(jīng)幾乎絕跡。
實(shí)際的電器電源線中，我們能看到一條紅色線，一條藍(lán)色線，一條黃綠色線。紅色線就是相線，藍(lán)色線就是N線，而黃綠色線就是保護(hù)PE線。
當(dāng)用電電器出現(xiàn)碰殼事故，也即相線與外殼直接接觸時(shí)，由于電器的外殼直接與PE線相連，而PE線乃至于PEN線的阻抗不大，因此相當(dāng)于相線對(duì)地的短路，其電流與相線對(duì)N的短路電流差不多。因此，用電電器上方所接的開關(guān)會(huì)執(zhí)行線路保護(hù)操作。
也因此，把TN系統(tǒng)（包括TN-S、TN-C、TN-C-S）稱為大電流接地系統(tǒng)。同時(shí)把TT和IT叫做小電流接地系統(tǒng)。
大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，一律采用斷路器（也即空氣開關(guān)）來(lái)執(zhí)行線路保護(hù)，而小電流接地系統(tǒng)，特別是TT接地系統(tǒng)，則采用漏電開關(guān)RCD來(lái)執(zhí)行線路和人身安全保護(hù)。
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
推薦閱讀：
