Aptomat chống giật là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Aptomat chống giật là gì?

Aptomat chống giật (thường bị gọi chung là MCB, nhưng chính xác hơn là RCD, RCCB hoặc RCBO) là một thiết bị điện tử được sử dụng để bảo vệ mạch điện khỏi nguy cơ giật điện và nguy hiểm do quá tải dòng điện. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện gia đình, công nghiệp và thương mại để ngắt mạch khi có sự cố xảy ra.

Aptomat chống giật hoạt động bằng cách giám sát dòng điện đi qua mạch và phản ứng nhanh chóng khi phát hiện có dòng điện rò (dòng điện đi sai đường, ví dụ qua cơ thể người xuống đất) hoặc quá tải vượt quá ngưỡng an toàn được đặt trước. Khi xảy ra sự cố, aptomat sẽ tự động ngắt mạch điện (nhảy aptomat), ngăn chặn dòng điện tiếp tục chảy qua mạch và giảm nguy cơ gây cháy nổ, tổn thương người dùng hoặc thiệt hại cho thiết bị điện.

Aptomat chống giật thường có các cấp độ bảo vệ khác nhau (dòng rò 15mA, 30mA, 100mA...), được định rõ theo dòng điện định mức. Khi dòng điện rò hoặc dòng tải vượt quá giới hạn cho phép, aptomat sẽ kích hoạt cơ chế ngắt mạch trong một khoảng thời gian cực ngắn (phần nghìn giây) để ngăn chặn nguy cơ gây hại. Sau khi sự cố được khắc phục, aptomat có thể được reset (bật lại) để khôi phục luồng điện trong mạch.

Đây là một phần quan trọng và bắt buộc phải có trong hệ thống an toàn điện hiện đại.

Chức năng của Aptomat chống giật, Aptomat chống dòng rò

Một Aptomat chống giật tích hợp đầy đủ (như RCBO) sẽ có 3 chức năng bảo vệ chính:

• Chức năng chống quá tải (Overload Protection): Aptomat được thiết kế để giám sát dòng điện đi qua mạch. Khi dòng điện vượt quá giới hạn an toàn được định trước (ví dụ 32A, 40A...), aptomat sẽ kích hoạt và ngắt mạch điện. Điều này xảy ra khi bạn sử dụng quá nhiều thiết bị điện cùng lúc gây quá tải. Chức năng này giúp ngăn chặn dây dẫn bị nóng chảy và bảo vệ các linh kiện.
• Chức năng chống ngắn mạch (Short Circuit Protection): Khi xảy ra ngắn mạch (chập mạch), tức là sự nối trực tiếp giữa dây pha và dây trung tính (hoặc đất) có trở kháng rất thấp, dòng điện tăng vọt đột ngột. Aptomat sẽ phản ứng tức thì và ngắt mạch điện để ngăn chặn nguy cơ cháy nổ và hỏng hóc thiết bị.
• Chức năng chống dòng rò (Earth Leakage Protection): Đây là chức năng quan trọng nhất của "Aptomat chống giật". Nó giúp phát hiện sự chênh lệch dòng điện đi và dòng điện về (dòng rò). Khi có dòng điện rò (ví dụ do chạm vỏ, hoặc người chạm vào điện), aptomat sẽ ngắt mạch ngay lập tức để bảo vệ tính mạng con người.

Ngoài ra, trên thị trường có phân chia rõ ràng:

• MCB (Aptomat thường): Chỉ chống quá tải và ngắn mạch.
• RCCB (Aptomat chống rò): Chỉ chuyên chống dòng rò (chống giật), không tự bảo vệ quá tải. Cần lắp kèm với MCB.
• RCBO (Aptomat đa năng): Tích hợp cả 3 chức năng trên (Chống quá tải, Ngắn mạch, Dòng rò).

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Aptomat chống giật

Aptomat chống giật có cấu tạo khá phức tạp, kết hợp giữa cơ khí và điện từ (hoặc điện tử).

Cấu tạo cơ bản:

• Bộ cắt mạch (Switch/Contacts): Là các tiếp điểm chính để đóng/ngắt dòng điện.
• Cuộn biến dòng (ZCT - Zero Sequence Current Transformer): Đây là "trái tim" của chức năng chống giật. Nó là một vòng xuyến từ tính mà các dây dẫn chính (Pha và Trung tính) đi xuyên qua.
• Bộ cảm biến quá tải (Thanh lưỡng kim - Bimetal): Dùng nhiệt để uốn cong và ngắt mạch khi dòng điện cao kéo dài (quá tải).
• Bộ cảm biến ngắn mạch (Cuộn dây từ - Magnetic Coil): Tạo lực từ mạnh để ngắt mạch tức thì khi dòng điện tăng đột biến (ngắn mạch).
• Cơ cấu cơ khí (Trip Mechanism): Hệ thống lò xo và lẫy để thực hiện thao tác đóng/ngắt dứt khoát.
• Nút Test (T): Dùng để kiểm tra chức năng chống giật định kỳ.

Nguyên lý hoạt động:

• Chống quá tải: Dựa trên sự giãn nở nhiệt của thanh lưỡng kim. Khi dòng cao, thanh này nóng lên, cong đi và tác động vào lẫy ngắt mạch.
• Chống ngắn mạch: Dựa trên lực điện từ. Khi chập mạch, dòng lớn chạy qua cuộn dây tạo từ trường mạnh, hút lõi sắt đập vào lẫy ngắt mạch ngay lập tức.
• Chống dòng rò (Chống giật): Dựa trên nguyên lý cân bằng dòng điện (Định luật Kirchhoff).
  • Bình thường, dòng điện đi vào (dây Lửa) bằng dòng điện đi ra (dây Nguội). Tổng từ trường trong cuộn ZCT bằng 0.
  • Khi có rò điện (dòng điện đi qua người xuống đất), dòng đi vào sẽ lón hơn dòng đi ra. Sự chênh lệch này tạo ra từ trường trong cuộn ZCT, sinh ra dòng điện cảm ứng đưa vào mạch điều khiển để kích hoạt ngắt aptomat.

Thông số kỹ thuật của Aptomat chống giật

Khi đọc thông số trên thân aptomat, anh em cần lưu ý các chỉ số quan trọng sau:

• Dòng định mức (In - Rated Current): Ví dụ: 16A, 20A, 32A, 40A, 63A... Là ngưỡng dòng điện tối đa cho phép hoạt động bình thường. Vượt quá mức này (trong thời gian nhất định), aptomat sẽ nhảy.
• Dòng rò định mức (IΔn - Rated Residual Operating Current): Ví dụ: 15mA, 30mA, 100mA, 300mA.
  • 30mA: Tiêu chuẩn cho bảo vệ con người (chống giật) trong gia đình.
  • 100mA - 300mA: Thường dùng để bảo vệ chống cháy do rò điện (tổng dây chuyền, nhà xưởng).
• Dòng cắt ngắn mạch (Icu/Icn - Breaking Capacity): Ví dụ: 4.5kA, 6kA, 10kA... Khả năng chịu đựng dòng điện cực đại khi chập mạch mà aptomat không bị hỏng tiếp điểm. Dân dụng thường dùng 4.5kA hoặc 6kA.
• Số cực (Poles): 1P+N (2 cực) cho điện gia đình 1 pha, 3P+N (4 cực) cho điện 3 pha.
• Điện áp định mức (Ue): 230V/400V.

Hướng dẫn chọn Aptomat chống giật, chống dòng rò phù hợp

1. Xác định nhu cầu bảo vệ

• Chỉ chống giật: Chọn RCCB. (Lưu ý phải lắp thêm MCB phía trước để bảo vệ quá tải).
• Bảo vệ toàn diện (Quá tải + Ngắn mạch + Chống giật): Chọn RCBO. Đây là lựa chọn tối ưu và gọn nhẹ nhất hiện nay.

2. Xác định dòng điện định mức (In)

• Tính tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị trên nhánh điện đó.
• Tính dòng điện: I = P / U (với U = 220V).
• Chọn In của Aptomat ≥ (1.2 đến 1.5) lần I tính toán. (Hệ số dự phòng).
• Quan trọng: In của Aptomat phải nhỏ hơn khả năng chịu tải của dây dẫn điện để bảo vệ dây không bị cháy.

3. Xác định dòng rò (IΔn)

• Gia đình, văn phòng: Chọn loại 30mA. Đây là ngưỡng an toàn để bảo vệ tính mạng con người.
• Phòng tắm, nơi ẩm ướt cao: Có thể chọn loại nhạy hơn 15mA (nếu có).
• Tổng tòa nhà, xưởng lớn: Có thể chọn loại 100mA hoặc 300mA để chống cháy lan và tránh việc aptomat tổng nhảy liên tục do tổng dòng rò tự nhiên của toàn hệ thống.

4. Thương hiệu và Xuất xứ

An toàn điện là trên hết, anh em nên chọn các thương hiệu uy tín như: Panasonic, Schneider, LS, Sino, Mitsubishi... để đảm bảo độ nhạy, độ bền và các tiêu chuẩn an toàn (IEC).

MUA NGAY HÀNG CÔNG NGHIỆP GIÁ TỐT TẠI MECSU