Bộ ngắt mạch dòng dư (RCCB) hay 'công tắc hành trình' là một thiết bị bảo vệ được sử dụng trong hệ thống điện. RCCB bảo vệ cả con người và thiết bị điện khỏi các lỗi điện như điện giật và rò rỉ dòng điện. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về RCCB là gì, chúng được tạo ra như thế nào và chúng hoạt động như thế nào như các thiết bị bảo vệ mạch điện.
Bộ ngắt mạch hiện tại dư Cách hoạt động
Bộ ngắt mạch dòng điện dư còn được gọi là 'công tắc hành trình' và RCD (Thiết bị dòng điện dư). Chúng thuộc loại thiết bị bảo vệ mạch điện. RCCD có thể được tìm thấy trong mọi mạch phân phối điện trong nước và công nghiệp. Chúng có sẵn trong cấu hình một pha và ba pha và có nhiều lớp.
Dạng đơn giản nhất của RCCB là loại một pha. Chúng có hai thiết bị đầu cuối đầu vào và hai thiết bị đầu cuối đầu ra trong mỗi đơn vị. Tương tự với một M.C.B, cũng có một công tắc được nạp vào lò xo để bật và tắt thiết bị. Ngoài công tắc, có một nút 'kiểm tra' để kiểm tra xem thiết bị có thực sự hoạt động hay không. Nút này có thể có nhiều màu khác nhau như đỏ, xanh lá cây, vàng, cam hoặc xanh dương tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Một con người điển hình chỉ có thể chịu đựng dòng điện lên đến 30mA trước khi các thương tích đe dọa tính mạng xảy ra. Nếu con người hoặc bất kỳ sinh vật nào tiếp xúc với kết nối điện trực tiếp và được nối đất, họ sẽ bị điện giật và bị thương nặng. Mặc dù không nghiêm trọng như vậy, nhưng máy móc điện cũng có thể bị hư hỏng do đoản mạch điện và rò rỉ dòng điện.
Máy cắt dòng dư hoạt động theo nguyên tắc Luật hiện hành của Kirchhoffs (KCL). KCL nêu cường độ dòng điện chạy vào một đoạn mạch phải bằng cường độ dòng điện đi ra từ đoạn mạch đó. Tương tự, RCCB đo bất kỳ thay đổi đáng kể nào trong dòng điện đi qua các cực trực tiếp (L) và trung tính (N). Trong một kịch bản lý tưởng, sự khác biệt phải rất gần 0mA.
Nếu có rò rỉ dòng điện trong thiết bị điện được bảo vệ bởi RCCB, dòng điện trung tính sẽ thấp hơn dòng điện của dây dẫn vì một lượng dòng điện sẽ được nối đất qua người hoặc kết nối đất của máy móc. Sự khác biệt này được gọi là 'dòng dư'. Khi sự khác biệt này vượt quá ngưỡng vấp của RCCB (tức là 20mA), nó sẽ nhanh chóng di chuyển công tắc và ngay lập tức ngắt kết nối và cắt điện cho thiết bị.
Hành động vấp ngã xảy ra ngay lập tức trong vòng vài mili giây. Do đó, người bị điện giật có thể được bảo vệ khỏi các thương tích đe dọa tính mạng. Mặc dù không thể ngăn chặn được điện giật nhưng sự an toàn của con người luôn được đảm bảo. Khi xem xét các thiết bị điện, nếu một thiết bị như vậy có lỗi rò rỉ dòng điện làm rò rỉ dòng điện vào khung máy, thiết bị đó có thể ngắt RCCB ngay lập tức để ngăn ngừa các nguy cơ điện có thể xảy ra.
Sơ đồ mạch ngắt mạch dòng dư
Bây giờ chúng ta đã biết hoạt động của bộ ngắt dòng dư, chúng ta hãy xem xét chuyên sâu về cách hoạt động của RCCB.
Hình dưới đây là cấu tạo bên trong của thiết bị RCCB một pha (hai cực) aa.
Bắt đầu từ bên trái, các thiết bị đầu cuối đầu vào được kết nối với nguồn điện chính từ lưới điện hoặc máy phát điện. Điều này được chuyển đổi bằng cách sử dụng MCB hai cực để cách ly mạch khi cần thiết. Nguồn cung cấp sau đó được đưa qua các tiếp điểm của cầu dao 2 cực; một cho trực tiếp và một trung lập để bảo vệ tổng thể.
Các dây sống và dây trung tính đi qua một cuộn dây đặc biệt có một cuộn dây trên mỗi dây và một cuộn dây riêng biệt khác được gọi là 'cuộn dây cảm ứng'. Mỗi đầu của hai cuộn sơ cấp này được nối với tải. Như đã thảo luận ở trên, khi dòng điện chạy qua các cuộn dây này, chúng tạo ra một từ trường theo Định luật cảm ứng điện từ Faraday. Trong trường hợp bình thường không xảy ra sự cố trong mạch tải, hai từ trường này triệt tiêu lẫn nhau.
Khi có sự cố và dòng điện cao hơn / thấp hơn dòng trung tính, hai từ trường này không có khả năng triệt tiêu lẫn nhau. Điều này tạo ra một điện áp bên trong 'cuộn dây cảm ứng'. Nếu điện áp này trở nên quá cao (có nghĩa là dòng sự cố / dòng dư quá cao), nó sẽ kích hoạt một bộ điện từ làm đứt các tiếp điểm để cắt điện cho tải. Sau khi bị vấp, nó cần được bật lại theo cách thủ công sau khi sửa lỗi.
RCCB cũng được trang bị một mạch bổ sung bao gồm một nút và một điện trở. Đây là mạch cho phép kiểm tra thiết bị. Khi chúng ta nhấn nút, nó tạo ra một điều kiện lỗi nhân tạo (dòng điện dư) và kích hoạt RCCB. Nếu thiết bị di chuyển khi nút được nhấn, điều đó xác nhận rằng thiết bị đã được bảo vệ.
Dây RCCB
RCCB là thiết bị an toàn được lắp đặt trong các mạch điện. Chúng thường được lắp đặt tại các bảng phân phối điện gần nguồn. Hình ảnh hiển thị bên dưới cho biết thứ tự lắp đặt RCCB.
RCCB được kết nối sau công tắc chính, là MCB 2 cực. MCB hoạt động như một công tắc chính để cách ly hoàn toàn mạch điện với lưới điện trong các trường hợp như sửa chữa và bảo dưỡng. RCCB được đặt bên cạnh để bảo vệ các mạch con. MCB đơn cực cung cấp bảo vệ quá dòng cho các mạch phụ được đặt sau RCCB.
Phân loại RCCB
RCCB thường được phân loại thành hai loại chính theo số đầu cuối của chúng. họ đang RCCB đơn cực và RCCB 4 cựcs.
- RCCB một cực
- RCCB một cực thường được sử dụng trong các ứng dụng gia đình và các ứng dụng công nghiệp quy mô nhỏ, nơi sử dụng tải một pha. Chúng có hai thiết bị đầu cuối và hai thiết bị đầu cuối đầu ra, trực tiếp và trung tính (L và N).
- RCCB 4 cực
- RCCB 4 cực được sử dụng để bảo vệ hệ thống điện ba pha. Có 4 bộ đầu cuối đầu vào và đầu ra cho các dây L1, L2, L3 và N trong hệ thống ba pha. Chúng thường thấy trong các mạch phân phối điện công nghiệp và một số mạch phân phối điện sinh hoạt, nơi sử dụng điện nhiều.
Ngoài hai cấu hình vật lý này, có một số loại khác được thiết kế đặc biệt để phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Chúng được định nghĩa trong IEC 60755: Yêu cầu an toàn chung đối với thiết bị bảo vệ hoạt động bằng dòng dư.
- Loại AC - mục đích chung
- Loại này thích hợp với hệ thống điện áp xoay chiều hình sin. Đây là loại RCCB được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng gia đình và công nghiệp.
- Loại A - Tải điện tử một pha, loại I
- RCCB loại A phù hợp nhất cho các mạch đang hoạt động trên nguồn sóng sinewave thuần túy hoặc nguồn sóng sin đã sửa đổi, chẳng hạn như bộ biến tần. Chúng cũng được sử dụng trong các mạch mà tải có diode và / hoặc mạch chỉnh lưu thyristor như bộ điều khiển động cơ VFD (Biến tần). RCCB loại A có thể được sử dụng để thay thế cho các đơn vị loại A.
- Loại F - mới được giới thiệu, mục đích đặc biệt
- RCCB loại F được chế tạo đặc biệt để sử dụng trong các mạch truyền động tốc độ thay đổi như bộ điều khiển động cơ. Chúng hoạt động rất tốt trong các mạch dạng sóng điện áp và tần số cao, méo mó như hệ thống HVAC. RCCB loại F rất nhạy cảm với dòng sự cố. Chúng không hoạt động do dòng điện khởi động đột ngột. Loại F có thể thay thế loại A và AC RCCB.
- Loại B - Hệ thống 3 pha, hệ thống EV và PV
- Máy cắt dòng dư loại B được thiết kế để làm việc trong mạch sạc xe điện, hệ thống quang điện và các hệ thống chỉnh lưu 3 pha khác. Chúng có thể phát hiện AC hình sin, DC xung với nhiều tần số và thậm chí cả dòng dư DC mượt mà. Ngoài các dạng sóng, các đặc tính cũng được xác định theo các tần số cụ thể từ 50Hz đến 1kHz. RCCB loại B tuân theo loại A, F và AC và có thể được sử dụng để thay thế.
Ưu điểm và nhược điểm của RCCB
Cầu dao dòng dư là một trong những thiết bị bảo vệ mạch điện quan trọng nhất. Chúng tôi thấy chúng trong hầu hết các bảng phân phối điện, bảo vệ người dùng và thiết bị khỏi bị hư hỏng. Giống như bất kỳ thiết bị nào, RCCB cũng có nhược điểm cũng như ưu điểm.
RCCB Ưu điểm / Lợi ích
- RCCB được sử dụng chủ yếu để bảo vệ chống điện giật cho con người và các sinh vật sống khác.
- Ngoài chống điện giật, RCCB cũng có thể bảo vệ con người và thiết bị điện khỏi các sự cố chạm đất như rò rỉ dòng điện.
- RCCB tự động ngắt khi dòng điện sự cố vượt quá độ nhạy danh định.
- Chúng có sẵn với nhiều độ nhạy và kiểu xếp hạng để phù hợp với ứng dụng cụ thể.
- RCCB có cấu hình một pha (hai cực) hoặc ba pha (bốn cực). Những cách sắp xếp này cho phép chúng ta cách ly hoàn toàn mạch điện khỏi nguồn cung cấp.
- Hầu hết các RCCB đều chứa các mạch lọc bổ sung giúp bảo vệ thiết bị khỏi các dao động điện áp.
Nhược điểm của RCCB
- RCCB không có bảo vệ ngắn mạch / quá tải. Chúng hoàn toàn dựa vào dòng điện dư. Nếu một tải vô tình bị chập, dòng điện trở lại sẽ giống như dòng điện chạy ra khỏi RCCB. Điều này sẽ không kích hoạt bảo vệ thiết bị.
- Các biến thể có độ nhạy cao có thể được kích hoạt bởi sét đánh và dao động điện áp.
- RCCB không thể bảo vệ khỏi hệ thống dây điện bị lỗi (tức là khi dây điện sống và dây trung tính đã được hoán đổi trong ổ cắm điện)
- RCCB chỉ cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các cú sốc chạm đất trực tiếp hoặc đất trung tính. Nó không thể bảo vệ người dùng khỏi những cú sốc trung tính. Điều này có thể gây chết người.
- Việc không chọn đúng loại RCCB cho một ứng dụng cụ thể dẫn đến giảm mức độ bảo vệ chống điện giật.
Giá bộ ngắt mạch hiện tại dư
Các thiết bị bảo vệ điện vốn đã đắt tiền. Chúng là những thiết bị nhạy cảm cần đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp để đảm bảo rằng mức độ bảo vệ yêu cầu tối thiểu được đảm bảo từ mỗi đơn vị.
Giá của bộ ngắt mạch dòng dư bắt đầu từ $ 25- $ 30 cho loại 25A một cực. Khi xếp hạng hiện tại, số cực và độ nhạy tăng lên, một RCCB có thể khiến bạn mất từ vài trăm đô la đến vài nghìn đô la. Ví dụ, 125A ABB 4 cực RCCB chi phí khổng lồ $ 51730 tại thời điểm bài báo này được viết.
Bộ ngắt mạch dòng dư với bảo vệ quá dòng (RCBO)
Như đã đề cập ở trên, RCCB điển hình không có khả năng phát hiện các sự kiện quá dòng. Đó là do nguyên lý hoạt động của thiết bị. Nó chỉ dựa vào sự khác biệt giữa đầu ra và dòng trở lại (dòng dư) để kích hoạt sự an toàn. Nếu tải tạo ra quá nhiều dòng điện, RCCB không thể phát hiện ra nó vì dòng điện trở lại hoàn toàn giống với dòng điện đầu ra từ thiết bị.
Để ngăn chặn điều này, có thể có hai cách tiếp cận. Thực tế thông thường là sử dụng một RCCB và phân phối công suất qua nhiều MCB. Bằng cách này, bảo vệ dòng dư được xử lý bởi RCCB và bảo vệ quá dòng được cung cấp bởi MCB. Tuy nhiên, sự kiện dòng điện còn lại trong bất kỳ mạch con nào khiến RCCB kích hoạt và tắt toàn bộ hệ thống.
RCBO được thiết kế để giải quyết vấn đề này. Chúng bao gồm một mạch bảo vệ quá dòng ngoài mạch bảo vệ dòng dư chung.
Hình ảnh hiển thị bên dưới là RCCBO 4 cực. RCCBO có thể phân biệt được bằng vẻ ngoài giống MCB của chúng có 4 cực được kết nối. Chúng gần giống như một MCB được ghép nối với một RCCB.
Nguyên nhân nào gây ra RCCB cho chuyến đi?
RCCB được thiết kế để ngắt bất cứ khi nào có dòng điện sự cố. Dòng điện này được gọi là 'dòng điện dư'. Thiết bị, như đã giải thích ở trên, giám sát dòng điện di chuyển trong (các) dây Trực tiếp và Dây trung tính. Trong điều kiện làm việc bình thường, chênh lệch giữa hai dòng điện phải gần bằng không.
Bất cứ khi nào có rò rỉ hiện tại; Ví dụ, một người nối đất bị điện giật, một lượng nhỏ dòng điện từ dây dẫn điện tiếp xúc truyền qua người vào đất. Điều này gây ra sự mất cân bằng trong dòng điện sống và dòng trung tính trong RCCB. NẾU chênh lệch quá cao, RCCB sẽ chuyển đi.
Ngoài chức năng chính này, các sự kiện như sét, tải không đồng nhất như tải cảm ứng cao (động cơ điện, nhà máy hàn) cũng có thể vô tình kích hoạt RCCB. Điều này là không mong muốn và có thể được ngăn chặn bằng cách sử dụng đúng loại RCCB phù hợp với loại tải.
Các RCBO được nâng cấp cũng có thể hoạt động do các điều kiện quá dòng. RCBO có thể phát hiện các trường hợp quá dòng / ngắn mạch và ngắt công tắc phù hợp.
Kết luận
Cầu dao dòng dư là thiết bị an toàn rất đáng tin cậy bảo vệ cả thiết bị và người vận hành khỏi bị điện giật nguy hiểm. Có những RCCB rất tiên tiến trên thị trường thậm chí cho phép lập trình các thông số như dòng điện chạm và độ trễ vấp. Luôn sử dụng RCCB phù hợp trong hệ thống phân phối điện của bạn để đảm bảo bảo vệ tối ưu.
