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

Lê Hồng Phong

RCD (viết tắt của Residual Current Device) là thiết bị đo dòng điện rò rỉ được sử dụng trong hệ thống điện. Thiết bị này có chức năng ngắt điện khi xảy ra rò rỉ điện, giảm nguy cơ người dùng bị điện giật và tránh hư hỏng các thiết bị điện. KTH ELECTRIC đã tổng hợp những thông tin bạn cần biết về RCD trong bài viết dưới đây.

Khái niệm và cấu trúc của RCD

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

Cấu trúc điển hình của RCD bao gồm:

• (1) (2) Cực L và N nối 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 tạo hoặc ngắt dòng điện, nối với cuộn dây điện từ (5).
• (6) Cuộn dây cảm ứng lõi từ hình xuyến (hoặc máy biến dòng điện vi sai) được mắc song song với hai dây điện, phát hiện sự chênh lệch dòng điện giữa chiều đi và chiều về.
• (7) Mạch cảm biến nối với nút kiểm tra có chức năng đo dòng rò.
• (3) Nút kiểm tra dòng rò (nút kiểm tra).
• Tiếp điểm được giấu đằng sau cuộn dây điện từ.

Dòng điện vi sai trong mạch tạo ra dòng điện trong cuộn dây cảm ứng (6) và được thu vào bởi mạch cảm ứng (7). Sau đó, mạch cảm biến sẽ loại bỏ dòng điện từ trong điện từ (5) và làm cho các tiếp điểm (4) tách ra để ngắt điện.

Chức năng và nguyên lý làm việc của RCD

Nguyên lý hoạt động của RCD là đo sự cân bằng dòng điện trong hai dây dẫn, tức là đo dòng điện đi và dòng về (lần lượt qua dây pha và dây trung tính). Nếu mức dòng điện vi sai bằng 0 thì không có dòng điện rò rỉ. Ngược lại, nếu giá trị này lớn hơn 0 thì có hiện tượng rò rỉ dòng điện ở nơi khác như tới mạch khác hoặc xuống đất. Sau đó RCD sẽ mở tiếp điểm điện bên trong và tắt nguồn.

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

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

Chỉ lắp đặt hệ thống điện cầu dao chống quá tải thôi là chưa đủ, cần có RCD để ngăn ngừa nguy cơ bị điện giật. Nguyên nhân là do mức cắt dòng điện quá tải lớn hơn hàng nghìn lần so với mức cắt dòng rò. Dòng điện rò rỉ nhỏ không đủ để cầu dao như MCB, MCCB ngắt điện và bảo vệ con người.

Bạn có thể kiểm tra chức năng của RCD thông qua nút kiểm tra. Sau khi nhấn, nếu RCD tắt nguồn nghĩa là nó đang hoạt động bình thường.

Các thông số quan trọng của RCD

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

Độ nhạy

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

• RCD có độ nhạy cao (HS): 5mA, 10mA và 30mA (mức bảo vệ con người khỏi bị điện giật).
• Mức độ nhạy trung bình RCD (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 thời gian chuyến đi Khi phát hiện dòng điện dư, ngắt trong vòng 200ms với dòng điện định mức và 40ms khi dòng điện định mức gấp 5 lần bình thường.

RCD nhóm S hoặc nhóm T đều có độ trễ chuyển mạch, độ trễ chuyển mạch tối thiểu là 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 hai nhóm RCD trên là 500ms với dòng điện định mức, 200ms với dòng điện định mức gấp 2 lần và 150ms với dòng điện định mức gấp 5 lần.

Mức gián đoạn dòng điện 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, đặc biệt đối với RCD nhóm S phải chịu được dòng xung lên tới 3000A. Trên thực tế bây giờ có dòng riêng biệt Bộ ngắt mạch RCCB với mức Ics từ 6000A.

Phân loại RCD

Các phương pháp phân loại RCD bao gồm phân loại theo kết cấu, phân loại theo loại dòng rò phát hiện được hoặc phân loại theo nhóm cố định.

Phân loại RCD theo cấu trúc

Theo cấu trúc lắp đặt, RCD bao gồm 4 loại: cố định, plug-in, di động và gắn trên bảng điều khiển.

RCD cố định được gắn trong bảng điện, dùng để bảo vệ một hoặc nhiều mạch điện cùng lúc tùy thuộc vào vị trí lắp đặt. Đây là dòng RCD có hiệu suất cao nhất nên được sử dụng rộng rãi.

Một RCD có phích cắm sẽ bảo vệ các thiết bị điện cắm vào hệ thống ổ cắm đó và chỉ làm gián đoạn mạch điện của hệ thống ổ cắm này mà thôi. Loại RCD này phù hợp để lắp đặt trong các ổ cắm riêng biệt hoặc các thiết bị có nguy cơ bị điện giật cao.

RCD di động chỉ ngắt một mạch đơn khi phát hiện thấy dòng điện rò rỉ trên thiết bị kết nối hoặc dây riêng của RCD. Loại này sử dụng rất tiện lợi và linh hoạt.

RCD gắn trên các bảng điện chuyên dùng cho mạch điện gia dụng hoặc tủ điện công nghiệp với khả năng ngắt các mạch điện trong tủ hoặc một nhóm mạch đã chọn.

Phân loại RCD theo loại dòng rò được phát hiện

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

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

=>> Đọc thêm: Sự khác nhau giữa 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 sẽ giảm thiểu đáng kể nguy cơ bị điện giật, đồng thời bảo vệ các thiết bị điện khỏi nguy cơ cháy nổ. Bạn cần lưu ý lựa chọn RCD cố định của các thương hiệu thiết bị điện nổi tiếng để đảm bảo hoạt động của thiết bị này.

Mặc dù RCD giúp bảo vệ con người khỏi bị điện giật rất tốt nhưng bạn cũng không nên chủ quan. Định kỳ kiểm tra hệ thống dây điện, vị trí đấu nối và các thiết bị điện 5 năm một lần để đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Ngoài ra, hãy sử dụng nút kiểm tra RCD cố định, gắn bảng điện, phích cắm ít nhất 3 tháng một lần và kiểm tra RCD di động ngay trước khi sử dụng.

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã có quy định yêu cầu lắp đặt thiết bị RCD trong hệ thống điện được thiết kế mới. Thiết bị này sẽ giúp bạn và những người xung quanh tránh được nguy cơ bị điện giật rất tốt. Trên đây là thông tin về RCD được tổng hợp từ KTH ELECTRIC. Để tìm hiểu thêm về các thiết bị chuyển mạch điện khác, hãy xem https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/.