Nguyên lý làm việc của bộ ngắt mạch dòng điện dư

Phân tích nguyên tắc cơ bản

Trước khi hiểu nguyên lý cơ bản của thiết bị chống điện giật, cần phải hiểu điện giật là gì. Sốc điện là thương tích do dòng điện đi qua cơ thể con người gây ra. Khi một người chạm vào một sợi dây và tạo thành một vòng dòng điện, dòng điện sẽ chạy qua cơ thể họ; khi dòng điện đủ lớn có thể cảm nhận được và gây hại. Khi xảy ra điện giật, dòng điện phải được cắt trong thời gian ngắn nhất. Ví dụ, nếu dòng điện chạy qua người là 50 miliampe thì dòng điện đó phải cắt trong vòng 1 giây; nếu dòng điện là 500 milliamp thì thời gian giới hạn là 0,1 giây.

Thiết bị đo dòng điện dư (RCD) được lắp đặt tại điểm có đường dây điện đi vào nhà, gần công tơ điện, nối với đầu ra của công tơ tức là phía người sử dụng. Tất cả các thiết bị gia dụng được biểu thị bằng điện trở RL và điện trở của người tiếp xúc được biểu thị bằng RN.

CT là viết tắt của "máy biến dòng", được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều sử dụng nguyên lý tự cảm lẫn nhau, do đó có tên là "máy biến áp". Về cơ bản nó là một máy biến áp. Cuộn dây sơ cấp của nó là đường dây AC đi vào, với hai dây được coi là một và nối song song để tạo thành cuộn dây sơ cấp. Cuộn thứ cấp được nối với cuộn dây của “rơle sậy” SH.

 

"Rơle sậy" về cơ bản là một ống sậy có cuộn dây quấn quanh nó. Khi cuộn dây được cấp điện, từ trường do dòng điện tạo ra sẽ làm cho điện cực sậy bên trong ống sậy ăn khớp, do đó kết nối với mạch ngoài. Khi cuộn dây không-được cấp điện, sậy sẽ nhả ra, ngắt kết nối mạch ngoài. Nói tóm lại, đó là một rơle nhỏ.

 

Công tắc DZ không phải là công tắc thông thường; đó là một công tắc-có lò xo. Sau khi người ta thắng được lực lò xo để đóng nó lại, phải dùng một cái móc đặc biệt để giữ nó cố định, đảm bảo nó vẫn ở trạng thái “bật”; nếu không nó sẽ ngắt kết nối ngay khi thả tay ra.

Điện cực sậy của rơle sậy được kết nối với mạch TQ "cuộn dây". Cuộn dây tác động là cuộn dây nam châm điện; khi có dòng điện chạy qua nó sẽ sinh ra một lực hút. Lực hấp dẫn này đủ để giải phóng chiếc móc nói trên, khiến DZ ngay lập tức ngắt kết nối. Vì DZ được mắc nối tiếp với dây điện có điện của đường dây điện chính của người dùng nên việc vấp ngã sẽ ngắt điện, cứu người khỏi bị điện giật.

 

Tuy nhiên, để một thiết bị dòng điện dư (RCD) có thể bảo vệ con người thì trước hết nó phải “phát hiện” điện giật. Vậy làm thế nào RCD có thể biết khi nào ai đó bị điện giật? Như hình vẽ, nếu không bị điện giật thì dòng điện trong hai dây dẫn từ nguồn điện sẽ luôn có cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau. Do đó, từ thông trong cuộn sơ cấp của máy biến dòng điện (CT) sẽ biến mất hoàn toàn, cuộn thứ cấp sẽ không có đầu ra. Nếu ai đó bị điện giật, nó tương đương với một điện trở đi qua dây dẫn có điện, kích hoạt dòng điện đầu ra ở phía thứ cấp. Đầu ra này làm cho điểm tiếp điểm (SH) hoạt động, cung cấp năng lượng cho cuộn dây ngắt, kéo móc ra và ngắt kết nối công tắc (DZ), do đó mang lại sự bảo vệ.

 

Điều quan trọng cần lưu ý là một khi cầu dao ngắt mạch, ngay cả khi dòng điện trong cuộn dây ngắt (TQ) biến mất, nó sẽ không tự động kết nối lại DZ. Nguồn điện không thể được phục hồi nếu không có người đóng nó. Sau khi người bị điện giật rời đi và cuộc kiểm tra xác nhận rằng không còn mối nguy hiểm nào nữa, để sử dụng điện trở lại, DZ phải đóng cửa để-cắm lại cầu dao và khôi phục nguồn điện.

 

Phần trên giải thích nguyên lý chính của thiết bị chống sốc điện. Tuy nhiên, ngay cả khi có thiết bị chống sốc điện thì độ an toàn cũng không được đảm bảo và vẫn cần có biện pháp phòng ngừa khi sử dụng điện.

 

1. Như trên sơ đồ, khi mạch hoạt động bình thường thì theo định lý dòng điện thì dòng điện chạy vào và ra khỏi mạng bằng 0. Do đó, tổng dòng điện ở phía bên phải của thiết bị dòng điện dư (RCD) phải bằng 0, tức là I1 + I2 + I3 + IN=0; do đó, RCD sẽ không hoạt động. Lưu ý rằng hướng thực tế của dòng điện phụ thuộc vào mạch thực tế. Trong ví dụ này, hướng của IN ngược với hướng của I1, I2 và I3.

 

2. Khi vỏ thiết bị bị rò rỉ dòng điện và có người chạm vào, một phần dòng điện IK sẽ chạy qua cơ thể con người xuống đất, khiến tổng dòng điện ở phía bên phải của RCD không bằng 0. Nghĩa là, I1 + I2 + I3 + IN ≠ 0. Khi dòng điện rò đạt đến dòng điện hoạt động của RCD, RCD sẽ ngắt, cắt điện và đạt được mục đích bảo vệ chống rò rỉ.

 

Lưu ý hai điểm sau:

 

1. Không được sử dụng dây trung tính đi qua thiết bị dòng điện dư (RCD) làm dây dẫn bảo vệ. Như thể hiện trên sơ đồ, khi xảy ra dòng điện rò, dòng điện rò IK1 sẽ quay trở lại RCD qua vỏ thiết bị. Tại thời điểm này, tổng dòng điện ở phía bên phải của RCD vẫn bằng 0, do đó RCD sẽ không ngắt và không đạt được mục đích bảo vệ rò rỉ.

 

2. Dây trung tính đi qua RCD không được nối đất nhiều lần. Như minh họa trong sơ đồ, nếu nó được nối đất nhiều lần, một số dòng điện sẽ chuyển hướng xuống đất, khiến tổng dòng điện ở phía bên phải của RCD khác{2}}0, do đó sẽ tắt RCD và ngăn cản việc sử dụng các thiết bị điện khác.

 

3. Lưu ý: Phương thức kết nối thực tế của RCD phải được xác định theo hệ thống bảo vệ nối đất trung tính được sử dụng trong hệ thống.