RCCB / RCD

Khi nền công nghiệp hiện đại phát triển, điện năng trở nên hữu ích một cách đáng kinh ngạc. Tuy nhiên, nó cũng trở nên nguy hiểm một cách đáng kinh ngạc. Bạn có biết rằng chỉ mất vài mili giây để một dòng điện mạnh chạy qua tim bạn có thể gây hại cho bạn không? Hãy suy nghĩ về điều này, nếu bạn đang sử dụng một máy cắt điện và bạn vô tình làm đứt dây cáp. Bên cạnh đó, dụng cụ có vỏ bằng kim loại, bạn đang cầm trên tay thì vô tình chạm vào dây bị bong tróc. Hơn nữa, bạn đang đứng trên mặt đất nhưng điện phải đi đâu đó. Lúc này, nguy cơ cơ thể hình thành “đoản mạch” là rất cao. Vậy làm thế nào để ngăn chặn dòng điện qua cơ thể chúng ta? Một cách để giảm rủi ro là sử dụng thiết bị bảo vệ thông minh được gọi là thiết bị dòng dư (RCD), hoặc bộ ngắt mạch dòng dư (RCCB). RCD / RCCB là một thiết bị ngắt mạch điện ngay lập tức để ngăn chặn tác hại nghiêm trọng do điện giật đang diễn ra. Ở Châu Âu, chúng được biết đến nhiều hơn với tên viết tắt là RCD. Ngoài ra, RCD + MCB (bộ ngắt mạch thu nhỏ) kết hợp được gọi là RCBO (bộ ngắt mạch dòng dư có bảo vệ quá dòng). Ở Mỹ, thiết bị này thường được gọi là bộ ngắt mạch lỗi nối đất (GFCI), bộ ngắt sự cố nối đất (GFI) hoặc bộ ngắt dòng rò thiết bị (ALCI). Ở Úc, chúng đôi khi được gọi là công tắc an toàn hoặc RCD. Cầu dao chống rò rỉ đất (ELCB) có thể là thiết bị dòng điện dư, mặc dù cũng tồn tại loại cầu dao chống rò rỉ đất hoạt động bằng điện áp cũ hơn.

Các số liệu thay đổi theo từng năm đối với một quốc gia khác nhau. Tuy nhiên, thống kê toàn cầu cho thấy điện giật là một trong năm nguyên nhân gây tử vong hàng đầu tại nơi làm việc. Tai nạn điện giật xảy ra rất nhiều tại gia đình. Ở một quốc gia, tai nạn điện gây ra hàng trăm người chết và hàng nghìn người bị thương mỗi năm. Làm thế nào và tại sao mọi người bị điện giật? Về cơ bản, khi họ vô tình chạm vào thiết bị có dòng điện rò rỉ hoặc khi thiết bị điện bị hỏng theo cách mà các bộ phận kim loại tiếp xúc của nó tạm thời trở thành dây dẫn được cung cấp năng lượng và nguy hiểm. Nhiều thiết bị điện sẽ cầu chì để bảo vệ khỏi dòng điện quá mức. Tuy nhiên, chúng không giúp ích gì trong tình huống rò rỉ hiện tại này. Thậm chí, một số thiết bị còn có cáp “nối đất” hoặc “nối đất” để bảo vệ chúng ta khi cáp sống chạm vào những thứ chúng không nên. “Trái đất” hay “nối đất” không phải là một phần của mạch mang điện thông thường, nó chỉ là một sợi cáp dự phòng. Nó được gắn vào các bộ phận kim loại lộ ra của thiết bị. Cuối cùng, nó kết nối với trái đất thông qua hệ thống dây điện trong nhà của bạn. Sau đó thông qua một mũi nhọn hoặc ống nước bằng kim loại đi vào lòng đất bên ngoài nhà của bạn. Về cơ bản, ý tưởng là nếu cáp trực tiếp bị lỗi và chạm vào thứ gì đó như máy nướng bánh mì hoặc hộp kim loại phân phối, cáp nối đất sẽ mang dòng điện đi một cách an toàn. Nhưng nếu cáp nối đất cũng bị lỗi thì sao? Mạch điện sẽ đi qua cơ thể bạn, làm thế nào để bảo vệ khỏi điện giật? Đó là nơi RCD, GFCI, ELCB đến để giải cứu chúng ta.

Hình ảnh mô tả cơ chế bên trong của thiết bị dòng điện dư (RCD). RCD bao gồm năm phần. Có Rơ le từ tính (1), Cơ chế (2), Thiết bị đầu cuối đường dây đến (3), Thiết bị đầu cuối tải (4) và cuộn cảm giác (5). Dây trực tiếp kết nối thiết bị đầu cuối đường dây đến (1). Sau đó cắm nguồn cho các thiết bị điện của bạn từ các đầu nối tải (4). Bật tay cầm của cơ chế (2) để kết nối các bộ phận tiếp xúc bằng đồng của các thiết bị đầu cuối Dòng đến (3) và cuộn cảm giác (5). Cuộn cảm là một máy biến dòng vi sai bao quanh (nhưng không được kết nối điện với) các dây dẫn trực tiếp và trung tính. Trong hoạt động bình thường, tất cả dòng điện đi xuống dây dẫn trực tiếp trở lại dây dẫn trung tính. Do đó dòng điện trong hai dây dẫn bằng nhau, ngược chiều và triệt tiêu lẫn nhau. Bất kỳ lỗi nào đối với đất (ví dụ do một người chạm vào bộ phận mang điện trong thiết bị kèm theo) gây ra một số dòng điện có một đường trở lại khác, có nghĩa là có sự mất cân bằng (chênh lệch) trong dòng điện trong hai dây dẫn ( trường hợp một pha). Nói một cách tổng quát hơn, tổng các dòng điện khác nhau giữa các dây dẫn khác nhau (ví dụ, dây dẫn ba pha và một dây dẫn trung tính). Sự khác biệt này gây ra một dòng điện trong cuộn cảm (5), được nhận bởi rơle từ (1). Sau đó, mạch cảm biến sẽ loại bỏ nguồn điện khỏi cơ cấu (2), và các tiếp điểm của các đầu nối Đường dây đến (3) được buộc cách nhau bằng lò xo, cắt nguồn điện cho thiết bị. RCD được thiết kế để dòng điện bị ngắt trong mili giây, giảm đáng kể nguy cơ bị điện giật nguy hiểm.

Trong thiết bị tiêu dùng gia đình hiện đại của chúng tôi (tổng đài), giống như hình ảnh dưới đây, có các RCD tích hợp trên một số (nhưng không phải tất cả) mạch điện gia dụng. Điều đó có nghĩa là nếu bạn vô tình cắt qua dây cáp hoặc bị ướt, công tắc hành trình trên thiết bị tiêu dùng sẽ ngắt nguồn điện và cứu tính mạng của bạn. Nó đang thực hiện công việc tương tự như một RCD plug-in. Về cơ bản, điều tối quan trọng là phải hiểu đơn vị tiêu dùng của bạn được thiết lập như thế nào. Trong hộp này, ví dụ, chỉ có ổ cắm điện ở tầng trên mới có bảo vệ RCD. Vì vậy, nếu bạn đang sử dụng phích cắm trên lầu để cấp nguồn cho máy nướng bánh mì của mình, bạn đã được bảo vệ. Tuy nhiên, nếu bạn đang sử dụng các công cụ điện được cắm vào ổ cắm ở tầng dưới, bạn cần sử dụng RCD cắm vào để bảo vệ bản thân vì các mạch ở tầng trên không được trang bị RCD.

Kỹ sư điện Charles Dalziel (1904–1986) đến từ Hoa Kỳ, từng là giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính tại UC Berkeley. Ông đã cứu vô số mạng người khi đưa ra ý tưởng xuất sắc về bộ ngắt mạch nối đất vào khoảng năm 1960. Ông bắt đầu đăng ký bằng sáng chế cho ý tưởng này vào tháng 1961 năm 85,364 (trong đơn đăng ký số 1965) và cuối cùng đã được cấp bằng sáng chế vào tháng XNUMX năm XNUMX. Trong số những lợi ích của phát minh mà Dalziel đã liệt kê là độ nhạy dòng điện đủ cao để bảo vệ mọi người khỏi bị điện giật, dòng điện hoạt động thấp và mức tiêu thụ năng lượng.