Đặc tuyến B, C và D của RCBO khác nhau thế nào?

Vì vậy, một RCBO có thể đồng thời mang đặc tuyến C cho bảo vệ quá dòng và một loại đặc tính dòng rò riêng như Type A hoặc Type B. Hai thông số này thực hiện hai nhiệm vụ khác nhau. Với B, C và D, khác biệt quan trọng nhất nằm ở ngưỡng dòng điện khiến cơ cấu điện từ tác động rất nhanh; phần bảo vệ quá tải bằng nhiệt về cơ bản hoạt động theo nguyên lý tương tự.

Ngưỡng tác động của RCBO đặc tuyến B, C và D

Có thể nhìn sự khác nhau của ba đặc tuyến qua bội số của dòng định mức In:

Điểm cần chú ý là 3–5 In, 5–10 In hay 10–20 In không phải một điểm cắt cố định. Đây là vùng chuyển tiếp của cơ cấu tác động từ. Với cách phân loại này, tại biên thấp thiết bị chưa được yêu cầu cắt tức thời trong khoảng dưới 0,1 giây, còn khi đạt biên cao thì phải tác động trong khoảng dưới 0,1 giây.

Do đó, cùng một RCBO 16 A, đặc tuyến B sẽ đi vào vùng tác động từ ở mức dòng thấp hơn C và D. Đặc tuyến D chịu được xung dòng lớn hơn trước khi cơ cấu từ cắt, nhưng đổi lại mạch phải tạo được dòng sự cố lớn hơn nếu muốn thiết bị ngắt nhanh bằng cơ cấu này.

B, C và D khác nhau ở cơ cấu tác động nào?

Phần bảo vệ quá dòng của RCBO thường kết hợp hai cơ chế: tác động nhiệt và tác động điện từ.

Cơ cấu nhiệt xử lý tình trạng quá tải kéo dài. Khi dòng điện vượt In nhưng chưa tăng đến mức ngắn mạch, nhiệt sinh ra làm phần tử nhiệt biến dạng dần và cuối cùng mở tiếp điểm. Dòng càng cao, thời gian tác động càng ngắn.

Cơ cấu điện từ xử lý dòng điện tăng đột ngột lên mức rất lớn. Khi dòng vượt ngưỡng từ, lực điện từ đủ lớn để kích hoạt cơ cấu nhả gần như tức thời. Chính ngưỡng này tạo ra khác biệt rõ nhất giữa B, C và D.

Nói cách khác, lựa chọn B, C hay D không đơn giản là thay đổi "độ nhạy" tổng thể của RCBO. Nó chủ yếu thay đổi mức dòng ngắn mạch hoặc dòng xung mà phần bảo vệ quá dòng cho phép trước khi chuyển sang chế độ cắt rất nhanh.

Đặc tuyến B: tác động từ ở 3–5 In

Đặc tuyến B có ngưỡng tác động từ thấp nhất trong ba loại. Khi dòng tăng đến khoảng 3–5 lần In, RCBO bước vào vùng cắt nhanh bằng cơ cấu điện từ.

Đặc tính này phù hợp nhất với những mạch có dòng khởi động thấp, chẳng hạn tải thuần trở hoặc các thiết bị không tạo xung dòng lớn khi đóng điện. Do ngưỡng từ thấp, B cũng cần dòng sự cố nhỏ hơn C hoặc D để đạt vùng tác động nhanh.

Đổi lại, B dễ tác động ngoài ý muốn hơn nếu tải có dòng khởi động cao. Vì vậy không thể chỉ nhìn tên nhóm tải để quyết định. Chẳng hạn một mạch chiếu sáng có bộ nguồn điện tử vẫn có thể tạo dòng nạp ban đầu lớn dù công suất làm việc không cao.

Điểm mạnh của B vì thế không phải là "bảo vệ tốt hơn" C hoặc D, mà là tác động từ sớm hơn. Điều đó chỉ phù hợp khi đặc tính dòng của tải không tạo ra các đỉnh dòng bình thường nằm trong vùng 3–5 In.

Đặc tuyến C: tác động từ ở 5–10 In

Đặc tuyến C nâng vùng tác động từ lên khoảng 5–10 lần In. So với B, RCBO đặc tuyến C cho phép dòng khởi động cao hơn đi qua mà chưa lập tức kích hoạt cơ cấu từ.

Đây là lý do C thường phù hợp với những mạch có tải hỗn hợp hoặc tải có mức dòng khởi động vừa, chẳng hạn một số động cơ nhỏ, thiết bị có biến áp hoặc nguồn điện tử. Nó tạo sự cân bằng giữa khả năng chịu dòng khởi động và khả năng cắt nhanh khi xuất hiện dòng sự cố lớn.

Tuy nhiên, ngưỡng cao hơn cũng có nghĩa là dòng sự cố phải lớn hơn để bảo đảm RCBO đi vào vùng tác động từ nhanh. Trên một mạch có tổng trở lớn hoặc đường dây dài, dòng ngắn mạch ở cuối tuyến có thể thấp hơn dòng tại đầu nguồn. Vì vậy không nên chuyển từ B sang C chỉ với mục tiêu giảm hiện tượng nhảy khi khởi động mà không xét điều kiện sự cố của mạch.

Cũng không nên mặc định mọi tải cảm đều cần C. Yếu tố quyết định là biên độ và thời gian tồn tại của dòng khởi động so với đường cong thời gian–dòng của RCBO.

Đặc tuyến D: tác động từ ở 10–20 In

Đặc tuyến D có ngưỡng tác động từ cao nhất trong ba loại, thường nằm trong vùng khoảng 10–20 lần In. Nhờ đó thiết bị có thể chịu được dòng khởi động rất lớn mà không lập tức ngắt mạch.

Đặc tính này phù hợp với các tải có dòng xung hoặc dòng khởi động cao, chẳng hạn động cơ công suất lớn hơn, máy biến áp hoặc những thiết bị có dòng nạp ban đầu lớn. Nếu sử dụng B hoặc C cho cùng một tải, đỉnh dòng bình thường lúc khởi động có thể đi vào vùng tác động từ và gây ngắt ngoài ý muốn.

Trade-off của D nằm ở chiều ngược lại: mạch phải tạo được dòng sự cố lớn hơn mới bảo đảm tác động từ nhanh. Vì thế D không phải lựa chọn "mạnh hơn" hoặc "an toàn hơn" C. Nó chỉ được hiệu chỉnh để dung nạp dòng khởi động cao hơn.

Dải 10–20 In cũng không nên được coi là thông số tuyệt đối cho mọi RCBO mang chữ D. Một số dòng sản phẩm công bố vùng hiệu chỉnh từ hẹp hơn, chẳng hạn khoảng 10–14 In. Khi kiểm tra một thiết bị cụ thể, đường cong thời gian–dòng và thông số kỹ thuật của đúng model phải được ưu tiên hơn việc suy luận chỉ từ chữ D.

Cách đọc ngưỡng B, C và D khi chọn RCBO

Có thể quy đổi trực tiếp ngưỡng tác động sang ampe bằng công thức:

Dòng trong vùng tác động từ = hệ số đặc tuyến × In

Ví dụ với RCBO có dòng định mức In = 16 A:

Như vậy, ba RCBO đều có dòng định mức 16 A nhưng phản ứng rất khác khi xuất hiện một xung dòng lớn. Một đỉnh dòng khoảng 60 A đã nằm trong vùng từ của B16 nhưng vẫn thấp hơn vùng từ của C16 và D16. Ngược lại, để D16 chắc chắn đạt vùng cắt từ nhanh theo dải 10–20 In, dòng sự cố phải cao hơn đáng kể.

Khi đánh giá đặc tuyến phù hợp, cần xem đồng thời:

1. Biên độ và thời gian của dòng khởi động, vì một đỉnh dòng ngắn là nguyên nhân phổ biến khiến đặc tuyến thấp tác động ngoài ý muốn

2. Dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí bất lợi nhất của mạch, vì đặc tuyến càng cao càng cần dòng sự cố lớn để cắt nhanh

3. Dòng định mức In và khả năng bảo vệ dây dẫn, vì đổi từ B sang C hoặc D không thay thế việc chọn đúng dòng định mức

4. Thông số bảo vệ dòng rò, vì IΔn và loại dòng rò được phát hiện là một nhóm đặc tính riêng, không thay đổi chỉ vì chuyển B, C hay D

Vì vậy, chọn đặc tuyến không nên dựa trên nguyên tắc "D ít nhảy hơn nên tốt hơn". Đặc tuyến đúng là đặc tuyến vừa chịu được dòng khởi động bình thường của tải, vừa bảo đảm dòng sự cố thực tế đủ lớn để RCBO ngắt trong thời gian yêu cầu.

B, C và D khác nhau chủ yếu ở ngưỡng tác động từ của phần bảo vệ quá dòng: B khoảng 3–5 In, C khoảng 5–10 In và D khoảng 10–20 In. B tác động ở mức dòng thấp hơn, C dung nạp dòng khởi động cao hơn B, còn D dành cho các tải có dòng khởi động rất lớn nhưng đồng thời đòi hỏi dòng sự cố cao hơn để đạt vùng cắt từ nhanh. Vì các model thực tế có thể có vùng hiệu chỉnh khác nhau, ký hiệu B/C/D nên được đọc cùng dòng định mức In và đường cong thời gian–dòng của chính RCBO.