Nguyên lý hoạt động của bộ chống dòng rò RCD

Chào các bạn, bài viết này được mình viết từ hồi còn là sinh viên, và khi đã ra trường qua những kinh nghiệm thực tế và tìm hiểu trên diễn đàn, các tài liệu nước ngoài mình cũng đã bổ sung và hiệu chỉnh. 
Nếu còn thắc mắc, các bạn cứ cmt phía bên dưới, mình sẽ cố gắng trả lời sớm nhất có thế.

Thân gửi!

1. ELCB, RCD là gì?

Trước hết ta tìm hiểu về khái niệm ELCB. ELCB là cái tên đầu tiên được IEC đặt cho các ứng dụng bảo vệ dòng rò. Và ngày nay cái tên ELCB vẫn còn được sử dụng.

ELCB : Earth Leakage Circuit Breaker

ELCB là khí cụ điện bảo vệ an toàn cho con người và bảo vệ chống cháy nổ trong quá trình vận hành. ELCB gồm 2 loại dựa vào nguyên lý hoạt động:

·      Voltage operated type: Dựa vào nguyên lý điện áp (được trình bày 60 năm trước). Ngày nay nguyên lý này không còn được sử dụng rộng rãi nữa.

·      Current operated type : Dựa vào nguyên lý dòng điện (được trình bày 40 năm trước). Nguyên lý này được ứng dụng rộng rãi đến ngày nay.

Ø  Cả 2 loại trên đều được gọi là ELCB nhưng nguyên lý hoàn toàn khác nhau, vì vậy dẫn đến sự nhầm lẫn nghiêm trọng trong công nghiệp. Do đó IEC đã đưa ra thuật ngữ RCD (Residual Current Device) dùng để chỉ các thiết bị ELCB theo nguyên lý dòng điện.

v  Voltage- ELCB:

Voltage-ELCB hoạt động dựa vào sự phát hiện điện áp dâng lên giữa vỏ thiết bị và đất. Một đầu của rơ le hoặc cuộn coil được nối vào vỏ thiết bị, một đầu còn lại được nối xuống tiếp địa. Khi có sự rò rỉ điện ra vỏ thiết bị điện áp đặt trên relay hoặc cuộn coil lúc này sẽ dâng lên, tùy thuộc vào giá trị cài đặt, thông thường giá trị điện áp này bằng 50V sẽ kích hoạt relay hoặc cuộn coil hút để nhả tiếp điểm CB. Nguyên lý này tồn tại nhiều nhược điểm nên hiện tại hầu hết ứng dụng không còn sử dụng ELCB theo nguyên lý này nữa.

v Current – ELCB (sau đây gọi là RCD)

RCD dựa vào nguyên lý phát hiện dòng điện dư, cấu tạo và nguyên lý cũng rất đơn giản, độ tin cậy trong bảo vệ cao hơn nhiều so với loại Voltage ELCB.

Nguyên lý hoạt động: Nguồn vào được xuyên qua lõi sắt từ, số vòng dây w1 và w2 được quấn bằng nhau nhưng ngược chiều.

• Khi dòng i1=i2 (nghĩa là không có sự rò rỉ dòng điện) thì từ thông tổng trong lõi sắt từ =0 do từ thông do cuộn w1 và w2 ngược chiều nhau và cùng độ lớn.  
• Khi dòng i1 <> i2 ( nghĩa là đã có sự rò rỉ dòng điện) thì tổng từ thông trong lõi sắt từ sẽ  <> 0, khi đó có sự biến thiên từ thông trong cuộn trip coil và cảm ứng thành dòng điện i3 làm cuộn hút tác động ngắt CB. Độ lớn của dòng rò rỉ có thể điều chỉnh được ở một số loại CB, thông thường bằng 30mmA.
• Chức năng test: Nguyên lý là làm cho từ thông tổng trong lõi sắt <> 0 bằng cách nối tắt mạch để vô hiệu hóa dòng điện đi trong cuộn w1 hoặc w2.

Công nghệ RCD cũng được chia làm 2 loại: Loại phụ thuộc vào điện áp (VD) và loại không phụ thuộc vào điện áp (VI)

Loại VI-RCD: (Voltage Independent- RCD) Loại không phụ thuộc vào điện áp dây (Ảnh bên trái). RCD sẽ trip khi dòng rò đạt đến giá trị cài đặt bất kỳ điện áp dây ở giá trị nào.

Loại VD-RCD: (Voltage Dependent-RCD) loại phụ thuộc vào điện áp dây (ảnh bên phải) vì mạch điều khiển được nuôi bởi điện áp dây. Khi dòng rò đạt ngưỡng cài đặt trip mà điện áp dây < 50V, RCD sẽ không tác động.

2. Phân loại RCD

Dòng dư sự cố có thể có nhiều dạng sóng khác nhau tùy thuộc vào đặc tính tải. Các loại RCD sau đây được định nghĩa trong IEC 60755, để bảo vệ thích hợp các dạng khác nhau của dòng điện dư:

o Type AC  : Chỉ dành cho dòng điện dư xoay chiều. Các thành phần dòng điện một chiều (DC) có thể sẽ giảm độ nhạy và không tác động RCD (theo IEC / EN 61008).

o Type A      : Ngoài các đặc điểm loại AC, RCD loại A còn phát hiện dòng dư xung DC. Các dạng sóng như vậy có thể do mạch chỉnh lưu diode hoặc thyristor trong các tải điện tử gây ra. 

o Type F   : Ngoài các đặc tính phát hiện dòng rò của RCD loại A, RCD loại F được thiết kế đặc biệt để bảo vệ mạch nơi có thể sử dụng các trình điều khiển tốc độ 1 pha của động cơ. Trong các mạch này, dạng sóng của dòng điện dư có thể là tổng hợp của nhiều tần số.

o Type B     : RCD loại B có thể phát hiện dòng dư AC hình sin, DC xung, hỗn hợp đa tần số cũng như dòng dư DC. Loại B RCD được thiết kế để sử dụng cho các tải có bộ chỉnh lưu ba pha, chẳng hạn như các bộ biến tần, trạm sạc và thiết bị y tế....

3. Phân biệt các khái niệm RCCB, RCBO, ELCB...

Dữ liệu được lấy dựa trên hãng Misubishi

Trên đây là những kiến thức tổng quan về RCD,

Các bạn có ý kiến gì xin để lại comment. Chúc các bạn một ngày mới vui vẻ!