[
I_b \leq I_n \leq I_z
]
Trong đó, (I_z) là dòng điện cho phép của dây dẫn sau khi xét điều kiện lắp đặt. Vì vậy, không có quy tắc an toàn kiểu “tải X kW thì luôn dùng RCBO Y A”. Công suất quyết định dòng tải, nhưng dây dẫn quyết định giới hạn dòng định mức tối đa có thể chọn cho RCBO.
Nếu thiết bị đã công bố dòng điện định mức trên nhãn, đặc biệt với động cơ, máy nén, biến tần, bộ nguồn hoặc tải điện tử, nên ưu tiên giá trị dòng điện đó thay vì chỉ quy đổi từ kW. Công suất cũng không quyết định trực tiếp dòng rò (I_{\Delta n}), đặc tính B/C/D hoặc khả năng cắt ngắn mạch của RCBO.
Nếu (P) là công suất điện đầu vào của tải 1 pha:
[
I_b=\frac{P}{U\times cos\varphi}
]
Trong đó (P) tính bằng W, (U) là điện áp giữa dây pha và trung tính, còn (cos\varphi) là hệ số công suất.
Với tải thuần trở như điện trở gia nhiệt, hệ số công suất có thể gần 1. Khi đó có thể tính gần đúng:
[
I_b\approx\frac{P}{U}
]
Ví dụ, một tải gia nhiệt 3 kW sử dụng điện áp 220 V có:
[
I_b=\frac{3000}{220}\approx13,6A
]
Về dòng tải, RCBO 16 A là một ứng viên phù hợp. Tuy nhiên, chỉ có thể chốt 16 A khi dây dẫn của mạch có (I_z) không nhỏ hơn 16 A trong điều kiện lắp đặt thực tế.
Nếu tải 6 kW có hệ số công suất 0,95:
[
I_b=\frac{6000}{220\times0,95}\approx28,7A
]
Bậc 32 A có thể được xem xét, nhưng vẫn phải thỏa mãn điều kiện (I_z\geq32A).
Với tải 3 pha cân bằng và (P) là công suất điện đầu vào:
[
I_b=\frac{P}{\sqrt{3}\times U_L\times cos\varphi}
]
(U_L) là điện áp dây-dây.
Không nên bỏ (cos\varphi) đối với động cơ hoặc tải cảm. Nếu lấy (P) là công suất cơ đầu ra của động cơ thì còn phải tính đến hiệu suất:
[
I_b=\frac{P_{out}}{\sqrt{3}\times U_L\times cos\varphi\times\eta}
]
Đây là lý do cùng một công suất 15 kW nhưng hai động cơ có thể có dòng định mức khác nhau. Khi trên nhãn động cơ đã ghi dòng định mức, giá trị đó thường là cơ sở thực tế tốt hơn việc tự ước lượng từ công suất.
Với nhiều tải dùng chung một mạch, (I_b) phải phản ánh mức tải lớn nhất có thể xuất hiện đồng thời. Không nên cộng hoặc giảm công suất theo một hệ số tùy ý nếu chưa xác định được chế độ vận hành thực tế.
Sau khi có (I_b), có thể chọn bậc dòng RCBO gần nhất nhưng không nhỏ hơn dòng tải. Tuy nhiên, “lấy bậc A tiếp theo” mới chỉ thỏa mãn một nửa bài toán. RCBO còn phải bảo vệ được dây dẫn.
Giả sử tải có (I_b=18,2A). RCBO 20 A có thể là lựa chọn về mặt dòng tải. Nếu dây sau hiệu chỉnh chỉ cho phép 17 A thì RCBO 20 A không còn phù hợp, dù tải chạy bình thường. Khi đó cần thay đổi tiết diện hoặc phương án đi dây, giảm tải hoặc thiết kế lại mạch; không được giải quyết bằng cách tiếp tục tăng dòng RCBO.
(I_z) cũng không phải một con số cố định chỉ phụ thuộc tiết diện dây. Khả năng tải thực tế còn chịu ảnh hưởng của vật liệu ruột dẫn, loại cách điện, nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt, số mạch đi chung và khả năng tản nhiệt. Vì vậy, việc nói một tiết diện dây bất kỳ “luôn chịu được X A” có thể dẫn đến chọn bảo vệ sai.
Ở mức thiết kế đầy đủ, đặc tính tác động quá tải cũng phải phối hợp với dây dẫn. Một điều kiện kiểm tra thường dùng là:
[
I_2\leq1,45I_z
]
Trong đó (I_2) là dòng làm thiết bị bảo vệ tác động trong thời gian quy ước. Điều này cho thấy mục tiêu không phải chọn RCBO lớn nhất để tránh nhảy, mà là phối hợp RCBO với khả năng chịu nhiệt của mạch điện.
Bảng dưới đây giả sử tải 1 pha 220 V, công suất ghi là công suất điện đầu vào, (cos\varphi\approx1) và tải không có dòng khởi động đáng kể. Cột RCBO chỉ thể hiện bậc dòng tối thiểu tham khảo theo (I_b); chưa phải kết quả lựa chọn cuối cùng.
|
Công suất tải |
Dòng tính toán gần đúng |
Bậc RCBO tham khảo |
|
1 kW |
4,5 A |
6 A |
|
2 kW |
9,1 A |
10 A |
|
3 kW |
13,6 A |
16 A |
|
3,5 kW |
15,9 A |
16 A |
|
4 kW |
18,2 A |
20 A |
|
5 kW |
22,7 A |
25 A |
|
6 kW |
27,3 A |
32 A |
|
7 kW |
31,8 A |
32 A |
|
8 kW |
36,4 A |
40 A |
|
10 kW |
45,5 A |
50 A |
Ví dụ, tải 7 kW cho dòng khoảng 31,8 A nên 32 A là bậc gần nhất về mặt dòng điện. Tuy nhiên, khoảng cách giữa (I_b) và (I_n) lúc này rất nhỏ. Điều kiện vận hành liên tục, nhiệt độ tủ điện, cách bố trí thiết bị và khả năng tải thực tế của dây cần được kiểm tra kỹ hơn.
Ngược lại, không nên tự động nâng RCBO 32 A lên 40 A chỉ để tạo “dự phòng”. Nếu dây chỉ được thiết kế cho mức dưới 40 A, việc tăng RCBO có thể làm mất chức năng bảo vệ quá tải của mạch.
Giả sử động cơ 3 pha có công suất cơ 15 kW, điện áp 380 V, (cos\varphi=0,85) và hiệu suất 0,90:
[
I_b=\frac{15000}{\sqrt{3}\times380\times0,85\times0,90}\approx29,8A
]
Xét riêng dòng làm việc, RCBO 32 A có thể là ứng viên. Nhưng kết luận “động cơ 15 kW dùng RCBO 32 A” vẫn chưa đầy đủ.
Khi khởi động trực tiếp, động cơ có thể xuất hiện dòng lớn hơn nhiều so với dòng định mức trong thời gian ngắn. RCBO có đặc tính tác động quá nhanh có thể ngắt dù mạch không bị sự cố. Vì vậy, cần kiểm tra cả đặc tính B/C/D, phương pháp khởi động và dữ liệu của thiết bị.
Đặc tính B thường tác động tức thời ở vùng dòng thấp hơn và phù hợp hơn với tải ít dòng xung; đặc tính C cho phép mức dòng xung cao hơn. Với tải có dòng khởi động rất lớn, một số ứng dụng sử dụng đặc tính D, nhưng không nên chuyển sang đường cong tác động cao hơn chỉ để chữa hiện tượng nhảy RCBO. Khả năng cắt sự cố và điều kiện tác động khi ngắn mạch cũng phải được kiểm tra tương ứng.
Với động cơ, máy nén hoặc thiết bị có bộ biến đổi điện tử, nếu nhà sản xuất đã công bố dòng định mức và yêu cầu bảo vệ đầu vào thì các thông số đó nên được ưu tiên hơn phép tính giản lược từ kW.
Sau khi chọn được (I_n), RCBO vẫn chưa thể coi là hoàn tất nếu chưa kiểm tra chức năng bảo vệ dòng rò và ngắn mạch.
Dòng rò định mức (I_{\Delta n}) hoàn toàn khác với dòng tải (I_n). Mức 30 mA thường được sử dụng cho bảo vệ bổ sung chống điện giật ở nhiều mạch cuối, nhưng nó không có nghĩa là RCBO chỉ chịu được 30 mA tải. Một RCBO có thể đồng thời mang ký hiệu 32 A và 30 mA: 32 A là dòng định mức của phần bảo vệ quá dòng, còn 30 mA là ngưỡng dòng dư của chức năng bảo vệ dòng rò.
Loại phát hiện dòng dư cũng phải phù hợp với tải. Tải chứa bộ chỉnh lưu, bộ nguồn điện tử, biến tần hoặc thiết bị có thành phần dòng một chiều có thể cần loại RCBO khác với mạch chỉ có dòng xoay chiều hình sin. Không nên chọn Type AC, Type A hoặc loại khác chỉ dựa vào số kW.
Khả năng cắt ngắn mạch phải lớn hơn hoặc bằng dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt. Các mức như 6 kA hay 10 kA là thông số của thiết bị chứ không phải “mức mặc định” suy ra từ công suất tải. Một tải chỉ vài kW vẫn có thể nằm gần nguồn và có dòng ngắn mạch dự kiến cao.
Số cực và điện áp định mức cũng phải phù hợp với cấu hình nguồn. Mạch 1 pha và mạch 3 pha không thể chọn RCBO chỉ bằng cách tìm cùng một bậc ampere; cách xử lý dây trung tính, số cực đóng cắt và điện áp làm việc còn phụ thuộc cấu trúc của mạch.
Vì vậy, trình tự đúng là công suất hoặc dòng nhãn máy → dòng tải (I_b) → khả năng tải của dây (I_z) → dòng định mức RCBO (I_n) → đặc tính tác động → dòng rò → khả năng cắt và cấu hình cực. Nếu chưa xác định được (I_z) hoặc dòng ngắn mạch dự kiến, chưa đủ dữ liệu để chốt RCBO chỉ từ công suất tải.
Chọn RCBO theo công suất thực chất là quá trình chuyển công suất thành dòng tải rồi phối hợp RCBO với dây dẫn và đặc tính của tải. Điều kiện nền tảng là (I_b\leq I_n\leq I_z); với động cơ hoặc tải điện tử nên ưu tiên dòng định mức trên nhãn khi có. Sau khi xác định bậc ampere, vẫn phải kiểm tra dòng rò, đặc tính tác động, khả năng cắt và cấu hình cực. Vì thế, bảng quy đổi kW sang A chỉ nên dùng để xác định ứng viên ban đầu, không thay thế việc kiểm tra toàn bộ mạch điện.
