RCD là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phân loại

RCD (viết tắt của Residual Current Device) là thiết bị chống dòng rò sử dụng trong hệ thống điện. Sản phẩm có chức năng ngắt điện khi có sự có rò điện xảy ra, giảm nguy cơ người sử dụng bị điện giật và tránh tổn hại tới các thiết bị điện. BTB Electric đã tổng hợp các thông tin bạn cần biết về RCD trong bài viết dưới đây.

Khái niệm và cấu tạo của RCD

RCD (Residual Current Device) tức thiết bị bảo vệ an toàn dòng điện với nhiều loại khác nhau, quen thuộc nhất là RCCB – aptomat chống dòng rò. RCD là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện dân dụng hay công nghiệp với khả năng phát hiện và bảo vệ con người trước dòng điện rò rỉ.

Cấu tạo điển hình của RCD gồm:

• (1) (2) Các cực L, N đấu dây pha và dây trung tính của nguồn điện và mạch tải.
• Dây nối đất được nối từ mạch nguồn đến mạch tải.
• (4) Các tiếp điểm đóng hoặc ngắt dòng điện, nối với một cuộn dây điện từ (5).
• (6) Cuộn dây cảm ứng lõi từ hình xuyến (hay máy biến dòng vi sai) được nối song song với hai dây điện, phát hiện sự chênh lệch dòng điện giữa chiều đi và về.
• (7) Mạch cảm giác nối với nút kiểm tra với chức năng đo mức dòng rò.
• (3) Nút kiểm tra (nút test) dòng rò.
• Tiếp điểm ẩn phía sau cuộn dây điện từ.

Dòng điện chênh lệch trong mạch tạo ra một dòng điện trong cuộn dây cảm ứng (6) và được thu vào bởi mạch cảm giác (7). Mạch cảm giác sau đó loại bỏ dòng điện từ trong cuộn điện từ (5) và khiến các tiếp điện (4) tách ra để ngắt điện. 

Chức năng và nguyên lý làm việc của RCD

RCD có nguyên lý hoạt động là đo lường sự cân bằng dòng điện ở hai dây dẫn, tức đo dòng điện chiều đi và về (lần lượt qua dây pha và dây trung tính). Mức dòng chênh lệch bằng 0 thì không có dòng rò rỉ. Ngược lại nếu giá trị này lớn hơn 0 tức đã có sự rò rỉ dòng điện qua nơi khác như tới mạch điện khác hoặc xuống đất. Khi đó RCD sẽ mở tiếp điểm bên trong và ngắt điện. 

RCD không thể điều chỉnh dòng rò rỉ quay về mạch chính. Tuy nhiên khả năng ngắt điện nhanh và bảo vệ mạng điện của RCD vẫn rất hiệu quả ngay cả khi hệ thống dây nối đất của mạch bị thiếu hoặc bị hỏng.

Để giảm nguy cơ bị điện giật với người dùng, RCD phải hoạt động trong thời gian thấp hơn 40ms khi phát hiện có bất kì dòng rò rỉ nào lớn hơn 30mA (mức giật điện làm ngừng tim). 

Hệ thống điện chỉ lắp đặt cầu dao chống quá tải là không đủ mà cần thêm RCD để phòng trừ rủi ro giật điện. Lý do bởi mức ngắt dòng quá tải lớn hơn hàng nghìn lần so với mức ngắt dòng rò rỉ. Dòng rò rỉ nhỏ không đủ để các loại cầu dao như MCB, MCCB ngắt điện và bảo vệ con người.

Bạn có thể kiểm tra chức năng của RCD thông qua nút test. Sau khi ấn nếu RCD ngắt điện tức đang hoạt động bình thường.

Những thông số quan trọng của RCD

Trong RCD yếu tố quan trọng nhất là khả năng ngắt điện khi có dòng dư, đi kèm với đó là các thông số quan trọng như độ nhạy, tốc độ phản hồi, mức ngắt dòng ngắn mạch,…

Độ nhạy

Độ nhạy (IΔn) tức dòng điện dư tác động định mức của RCD và là thông số quan trọng nhất của thiết bị này. Theo quy chuẩn IEC, RCD có các mức độ nhạy sau:

• RCD mức độ nhạy cao (HS): 5mA, 10mA và 30mA (mức bảo vệ con người khỏi giật điện).
• RCD mức độ nhạy trung bình (MS): 100mA, 300mA, 500mA, 1000mA (mức phòng cháy).
• RCD mức độ nhạy thấp: 3A, 10A, 30A (mức bảo vệ thiết bị).

Có thể thấy độ nhạy càng cao thì mức dòng điện dư của RCD càng thấp.

Tốc độ phản hồi

RCD tức thời (nhóm G) không có độ trễ thời gian (trip time) khi phát hiện dòng dư, ngắt trong vòng 200ms với dòng định mức và 40ms khi dòng định mức gấp 5 lần thông thường.

RCD nhóm S hoặc nhóm T đều có độ trễ khi ngắt mạch, độ trễ ngắt tối thiểu 130ms với dòng định mức, 60ms khi dòng định mức tăng gấp đôi và 50ms khi dòng định mức tăng gấp 5 lần. Độ trễ ngắt mạch tối đa của RCD hai nhóm trên là 500ms với dòng định mức, 200ms với 2 lần dòng định mức và 150ms với 5 lần dòng định mức.

Mức ngắt dòng ngắn mạch

Ics là thông số biểu thị mức cắt dòng ngắn mạch của RCD. Tiêu chuẩn IEC 61008 và IEC 61009 yêu cầu RCD phải chịu được xung sóng vòng 200A, riêng với RCD nhóm S phải chịu được dòng xung lên tới 3000A. Trong thực tế hiện nay riêng dòng aptomat RCCB có mức Ics từ 6000A.

Phân loại RCD

Các cách phân loại RCD bao gồm phân loại theo cấu trúc, phân loại theo loại dòng rò phát hiện hay phân loại theo nhóm cố định.

Phân loại RCD theo cấu trúc

Theo cấu trúc lắp đặt, RCD gồm 4 loại là cố định, có phích cắm, di động và gắn bảng điện. 

RCD cố định được gắn trong bảng điện, sử dụng để bảo vệ 1 hoặc nhiều mạch điện cùng lúc tùy vị trí lắp đặt. Đây là dòng RCD với hiệu quả cao nhất nên được sử dụng rộng rãi.

RCD có phích cắm sẽ bảo vệ các thiết bị điện cắm vào hệ ổ cắm đó và chỉ ngắt mạch của riêng hệ ổ này. Loại RCD này phù hợp lắp cho ổ cắm rời hoặc các thiết bị nguy cơ giật điện cao.

RCD di động chỉ ngắt mạch đơn khi phát hiện dòng rò trên thiết bị đấu nối hay dây dẫn của chính RCD. Loại này rất tiện lợi và linh động sử dụng.

RCD gắn bảng điện chuyên dùng cho mạch điện gia đình hoặc tủ điện công nghiệp với khả năng ngắt mạch điện trong tủ hoặc 1 nhóm mạch được chọn.

Phân loại RCD theo loại dòng rò phát hiện

Tiêu chuẩn IEC 60755 quy định 3 loại RCD dựa trên dạng sóng và tần số của dòng điện sự cố, bao gồm:

• AC RCD ngắt dòng dư hình sin.
• RCD loại A ngắt dòng dư hình sin và đáp ứng với dòng điện một chiều xung / liên tục ở một trong hai cực.
• RCD loại B tích hợp khả năng của loại A, đáp ứng dòng 1 chiều tần số cao hơn hoặc dòng kết hợp 1 chiều và 2 chiều.
• RCD loại F trang bị cả tính năng của loại AC và loại A, dùng cho thiết bị có dòng dư tần số cao.

=>> Đọc thêm: Điểm khác biệt của MCB, MCCB, RCCB, RCBO, ELCB và RCD

Những lưu ý khi sử dụng RCD

RCD loại cố định có độ tin cậy cao nhất, lên tới 97%. Nếu hệ thống điện được trang bị thiết bị này thì sẽ giảm nguy cơ điện giật đi rất nhiều, đồng thời bảo vệ thiết bị điện khỏi nguy cơ hỏa hoạn. Bạn cần lưu ý chọn RCD cố định từ các thương hiệu thiết bị điện có tên tuổi để đảm bảo khả năng vận hành của thiết bị này.

Tuy RCD giúp bảo vệ con người khỏi giật điện rất tốt nhưng bạn không nên chủ quan. Hãy định kỳ 5 năm kiểm tra hệ thống dây điện, vị trí mối nối và các thiết bị điện để đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Bên cạnh đó, hãy sử dụng nút test RCD loại cố định, gắn bảng điện, phích cắm tối thiểu 3 tháng/lần và kiểm tra RCD di động ngay trước khi sử dụng.

Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã có quy định bắt buộc gắn thiết bị RCD trong hệ thống điện thiết kế mới. Thiết bị này sẽ giúp bạn và những người xung quanh tránh khỏi nguy cơ giật điện rất tốt. Trên đây là những thông tin về RCD được tổng hợp từ BTB Electric. Để tìm hiểu thêm về các thiết bị đóng ngắt điện khác, bạn xem tại https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/.