Cầu dao là công tắc điện tự động dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải hoặc ngắn mạch. Chức năng đơn giản của cầu dao là dò tìm các dòng điện bị lỗi và ngắt mạch điện. Khác với cầu chì, cầu dao có thể đóng mở (bằng tay hoặc tự động) để trở lại điều kiện điện bình thường. Cầu dao có kích cỡ khác nhau, từ những thiết bị nhỏ dùng cho gia đình cho đến loại thiết bị chuyển mạch lớn để bảo vệ điện cao thế cho toàn bộ một thành phố.

1. Cách chọn Aptomat

Aptomat là loại cầu dao tự động ngắt khi có sự cố trong đường điện nằm trong hệ thống mà aptomat điều khiển.

Chọn định mức dòng điện aptomat hạ thế theo nguyên tắc:

Thông thường chọn giá trị dòng định mức của aptomat lớn hơn giá trị dòng làm việc khoảng 20%. Hiện tượng xảy ra do sau khi có điện trở lại, tất cả thiết bị điện khởi động cùng lúc, các thiết bị có công suất lớn như: máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy giặt cùng khởi động, nên tổng dòng là rất lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo vệ. Vì thế khi bị cúp điện nên ngắt tất cả các thiết bị điện có công suất lớn, sau khi có điện trở lại mới khởi động lại từng thiết bị trên nếu có nhu cầu.

2. Cách chọn cầu dao hạ thế

Cầu dao điện là dụng cụ thường được dùng trong các mạng điện hạ áp, có điện áp từ 220 – 380V, khác với công tắc điện, cầu dao có khả năng đóng ngắt các dòng điện có cường độ lớn. Cầu dao có nhiều loại: cầu dao 1 pha, 3 pha; cầu dao đảo,…

Để mua được một cầu dao tốt và đúng quy cách, ta cần lưu ý:

– Khi mua cầu dao cần phải xem xét độ bền của các chi tiết cơ khí, cụ thể là : lưỡi dao, ngàm tiếp xúc cần phải đầy đặn và phẳng phiu. Các bộ phận của cầu dao phải được cố định chắc chắn, không xộc xệch và đúng vị trí.

– Trong cầu dao, dòng điện sẽ chạy qua các phần sau đây : các cực đấu dây, chỗ tiếp xúc giữa ngàm và lưỡi dao, trục quay của tay gạt. Nếu các chi tiết này tiếp xúc không tốt, khi vận hành cầu dao sẽ bị phát nóng và dẫn đến hư hỏng. Để thoả mãn các yêu cầu trên, các ốc xiết dây phải chặt khít để khi xiết mạnh không bị tuột răng. Khi cầu dao ở trạng thái đóng, các ngàm phải ôm chặt các lưỡi dao. Riêng đối với cầu dao 3 pha thì khi đóng, 3 lưỡi dao cần phải tiếp xúc một lần để đảm bảo cho động cơ không bị sốc khi khởi động. Trục quay của tay gạt phải chặt chẽ để khi dòng điện chạy qua không bị phát nóng.

– Ngoài ra, đế cầu dao và chuôi tay gạt có thể được làm bằng nhựa hoặc bằng sứ, điều đó không quan trọng vì mỗi loại có ưu, nhược điểm riêng. Loại bằng nhựa có ưu điểm là nhẹ, cách điện tốt nhưng không chịu được nhiệt độ cao. Loại bằng sứ chịu nhiệt tốt, nhưng hay mẻ hoặc vỡ.

– Cần lưu ý : Trước khi mua cầu dao cho các máy móc nông nghiệp cần phải biết máy đó sử dụng điện 1 pha hay 3 pha và điện áp định mức là bao nhiêu. Muốn biết điện áp định mức phải căn cứ vào đường điện mà chúng ta cần lắp cầu dao. Để đảm bảo an toàn, điện áp định mức của cầu dao 1 pha thường là 450 V hoặc 600 V. Điện áp định mức thường được ghi trên tay gạt của cầu dao.

3- Cách chọn cầu dao đảo chiều

Cầu dao đảo giống hình thức giống như cầu dao thường nhưng có 3 khớp hay 3 tiếp điểm), mục đích chính là để chuyển đổi nguồn điện ví dụ khi kéo lên sẽ lấy điện lưới quốc gia, kéo đến giữa cầu dao sẽ tắt điện quốc gia và điện máy phát (bộ kích điện), kéo xuống thì dùng điện máy phát (bộ kích điện).

Công dụng:

Công dụng chính của cầu dao đảo là để bảo vệ máy phát điện, cách ly hai nguồn điện khác nhau, tuyệt đối không nên mắc đường dây máy phát điện (bộ kích điện) vào thẳng cầu dao tổng rồi khi có điện lưới bối rối không tắt máy điện rút dây ra mà bật ngay cầu dao tổng lên thì tất cả thiết bị điện sẽ cháy và máy phát điện (bộ kích điện) sẽ bị hư hỏng ngay.

Cách đấu nối tham khảo:

Từ cầu dao chính của điện lưới sẽ đấu nối thêm 1 đường riêng tới 1 cầu dao đảo chiều, một đường dây riêng thứ 2 sẽ nối vào điện máy phát (bộ kích điện).  đường ở giữa cầu dao sẽ là đường điện dẫn đến dây điện sinh hoạt của gia đình.

Cách vận hành:

Bước 1: Khi nào cúp điện bạn nên tắt công tắc điện của tất cả các thiết bị điện đang sử dụng và kéo cầu dao đảo đến điểm giữa để cách ly phụ tải và thiết bị khỏi cả nguồn điện lưới quốc gia và điện máy phát (bộ kích điện),

Bước 2: Bật máy phát điện (bộ kích điện) lên, kiểm tra đồng hồ tới đạt mốc 200V trở lên khi chạy không tải.

Bước 3: Kéo cầu dao đảo chiều nối với nguồn điện từ máy phát (bộ kích điện) ra cung cấp cho các thiết bị, để an toàn bạn nên bật lần lượt từng thiết bị một.

Bước 4: Khi nào có điện lưới quốc gia trở lại, bạn cũng làm theo các bước trên, chỉ có điều khác duy nhất là cầu dao đảo sẽ nối với nguồn điện lưới.

4- Cách chọn cầu dao tự động CB (circuit breaker)

Aptomat chống giật dạng tép RCCB Schneider:

 

Aptomat chống giật dạng tép có bảo vệ quá tải RCBO Schneider:

 

Aptomat chống giật dạng khối ELCB Schneider:

 

Cầu dao tự động hoạt động như 1 thiết bị bảo vệ để chống quá dòng, quá tải và ngắt mạch. Có thể chia cầu dao làm 2 loại chính:

Loại bảo vệ quá dòng, quá tải bằng cơ cấu thanh lưỡng kim và loại chống điện giật, bảo vệ quá dòng và ngắn mạch có rơle.

Loại bảo vệ quá dòng ngoài cơ cấu thanh lưỡng kim để bảo vệ quá dòng như Aptomat còn có rơle điện từ. Khi có ngắn mạch thì rơle điện từ sẽ hoạt động tức thời để cắt dòng điện. Các loại có cấu tạo theo cơ cấu hỗn hợp này thường được sản xuất từ châu Âu và Mỹ, Nhật hoạt động hữu hiệu hơn và giá cả cũng thường đắt hơn.

Khi mua cần lưu ý: Dòng điện định mức ghi trên CB phải phù hợp với dòng điện đang sử dụng, có thể chọn dòng điện định mức trên CB bằng từ 120% – 150% (ví dụ sử dụng thiết bị khoảng 12A thì có thể dùng loại CB 15 A).

Để ngăn ngừa sự cố do điện gây ra, người tiêu dùng đã quen với việc sử dụng cầu dao tự động (circuit breaker-CB) thay thế cho loại cầu dao cổ điển vốn không được an toàn. Tuy nhiên, trong công tác lắp đặt đòi hỏi phải tuân thủ vài nguyên tắc cơ bản. Trước khi lắp CB, cần thống kê toàn bộ công suất tiêu thụ điện của thiết bị để biết được cường độ dòng điện tối đa là bao nhiêu. Khi tính toán phải chú ý đến cả trường hợp phụ tải tăng dòng ở trạng thái khởi động, ví dụ như ở máy điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh, mô tơ bơm nước… Chọn loại CB phù hợp, tức là số ampe không quá cao so với kết quả đã tính toán. CB phải được bắt vít chắc chắn vào bảng điện và có nắp đậy. Đầu line in ở phía trên, đầu load ở phía dưới. Khi đấu dây thì nguồn AC được gắn vào các cọc line in, đầu ra cho phụ tải gắn vào các cọc load. Không nên gắn ngược lại vì dễ tạo ra nguy hiểm khi sửa chữa. Dây nóng phải đấu vào cọc L, dây nguội vào cọc N. Xét về thực tế thì CB loại thông thường sẽ tự động cắt điện chỉ khi nào bị đoản mạnh hoặc quá tải. Trường hợp thiết bị điện bị rò rỉ thì CB không tự ngắt điện được vì không ở trong tình trạng mạch kín. Nếu có khả năng tài chính thì bạn hãy gắn CB có kèm theo chức năng chống điện giật, mức độ an toàn sẽ được tăng lên rất cao. Với những hộ gia đình có mạng lưới điện 3 pha để phục vụ sản xuất, khi cần lắp CB loại 4 cực thì không được cấp dây nóng thứ hai vào cọc N để phân bổ cho một nhánh phụ tải nào khác. Đây là trường hợp người sử dụng muốn tiết kiệm chi phí nên đã đấu trực tiếp dây nguội, còn dây nóng thì cho chạy qua CB. Thực ra thì ban đầu cũng có vài loại CB được nhà sản xuất lắp lưỡng kim nhiệt ở cả 2 nhánh L và N. Nhưng về sau, để hạ giá thành sản phẩm nên hầu hết chỉ gặp loại có lưỡng kim nhiệt bảo vệ nằm ở nhánh L, còn nhánh N thì chỉ có thanh đồng di động để tiếp xúc với cọc cố định khi CB được bật lên. Nếu sơ ý lắp dây nóng thứ hai vào cọc N để điều khiển song song 2 thiết bị nào đó thì vô cùng tai hại. Khi xảy ra sự cố chập điện ở nhánh N thì rất dễ gây nên tình trạng hỏa hoạn do cháy dây dẫn điện, bởi lúc đó CB đã hoàn toàn mất tác dụng bảo vệ.

5-Cách chọn ELCB

ELCB (Earth leakage circuit breaker) thường được gọi tên theo các thói quen khác nhau là “Rơ le bảo vệ chạm đất”, aptomat “chống giật”, “cầu dao chống giật”. ELCB là loại thiết bị làm việc trên nguyên tắc phát hiện sự chênh lệch dòng điện đi và về để có thể ngắt phía nguồn tiêu thụ nếu có sự chênh lệch giữa chúng. ELCB được dùng để bảo vệ an toàn cho lưới điện quan trọng hơn là sự an toàn của con nguời đối với các nguy cơ bị “điện giật”.

 

Cần phân biệt rõ giữa ELCB và CB – cầu dao tự động chống ngắt mạch. CB chỉ có chức năng ngắt điện khi có sự cố chạm mạch điện chứ không có khả năng phát hiện rò rỉ điện như ELCB. Do vậy, về độ an toàn, ELCB được đánh giá cao hơn rất nhiều so với CB.

Công dụng

Khi chập điện thì tại vị trí chập nhau sẽ sinh ra nhiệt đủ để phát cháy đối với chính dây dẫn với vỏ cách nhiệt bằng nhựa, và chủ yếu là nhiệt đó sẽ tạo ra bén lửa đối với các vật xung quanh. Dòng điện có thể tăng cao đến mức làm các aptomat (hoặc cầu chì bảo vệ) ngắt điện. Sự ngắt này sẽ làm cho dòng điện dân dụng sẽ không còn là tác nhân tiếp tục làm đám cháy mạnh thêm nữa.

Trong các trường hợp sự cố đối với các thiết bị điện gây phát nhiên, nhiều khả năng là chúng làm cháy dây dẫn được bọc cách điện, do đó sẽ xuất hiện dòng điện rò ra vỏ thiết bị, và có thể chúng được truyền xuống đất. Không chỉ thế, trong các trường hợp khác thì dòng điện có nhiều khả năng rò xuống đất và làm mất cân bằng giữa dòng điện đi và dòng điện về trong một mạng điện gia đình. Vậy là ELCB có mặt để ngắt điện.

Thông thường, ELCB đã được nhà sản xuất lắp đặt sẵn bên trong máy nước nóng, tuy nhiên, để an toàn hơn, bạn cũng có thể yêu cầu nhân viên kỹ thuật lắp đặt thêm một ELCB ở bên ngoài để phát hiện các dấu hiệu rò rỉ điện ở mức độ nhỏ hơn.

Khảo sát trước khi lắp đặt

Cầu dao chống điện giật có nhiệm vụ phát hiện dòng rò và cắt ngay dòng điện. Thiết bị chống dòng rò hoạt động theo nguyên lý cân bằng dòng điện. Khi có dòng điện rò thì trong cuộn dây hình xuyến sẽ có sự mất cân bằng và sẽ cảm biến đến 1 rơle điện từ làm nhánh cơ cấu đóng cắt mạch điện tức thời.

Khi mua loại cầu dao chống giật, cần lưu ý có loại cầu dao chỉ làm nhiệm vụ phát hiện dòng rò, nhưng cũng có loại vừa phát hiện dòng rò vừa bảo vệ quá tải. Các loại của châu Âu thông thường sử dụng cơ cấu điện từ nên bền hơn, hiệu quả hơn, tuy nhiên khá đắt và thường phải gắn theo hộp điện của hãng chế tạo. Khi sử dụng ELCB, phải thường xuyên thử kiểm tra (bấm vào nút test xem cầu dao có nhảy hay không).

Có rất nhiều người đã gặp phiền toái với các ELCB được trang bị, sau đó thì chúng luôn nhảy mà chẳng hiểu tại do đâu. Thường thì những người sửa chữa điện cho gia đình bạn sẽ rò rẫm nơi nào là nguyên nhân, mà nếu không được thì họ hoặc là đề nghị tháo bỏ ELCB hoặc là điều chỉnh một chút bên trong ELCB để chúng có thể chịu đựng được dòng điện lớn hơn một chút nữa. Thủ thuật này không phải là tôi tưởng tượng ra mà là nghe được trực tiếp những người sửa chữa điện nói ra khi mà tôi đang đi mua chính các ELCB và được họ (cũng đang mua thiết bị điện cho công trình của gia đình nào đó) nhiệt tình nói ra với tôi và nói với nhau. Họ đã không chỉ rõ ra cách làm, nhưng tôi có thể suy đoán ra hành động của họ dựa vào nguyên lý làm việc của ELCB (có thể là đấu tắt, có thể là cắt bớt số vòng dây cảm ứng để ELCB vẫn có thể làm vệc được, nhưng lúc này chúng đã có thông số hoạt động khác hẳn (và lớn hơn nhiều về sự so sánh các dòng lệch) so với nhãn mác của thiết bị đã ghi. Cho dù là cách nào thì hành động này cũng có thể gây ra sự nguy hiểm cho gia đình của bạn.Không phải gia đình nào cũng có thể lắp đặt được các ELCB để bảo vệ cho con người chống bị điện giật. Điều này có vẻ như vô lý nhưng chúng đã là thực tế bởi “cơ sở hạ tầng” mạng điện của gia đình bạn. Tại sao lại như vậy? Ở đây là chất lượng dây dẫn điện và cách lắp đặt chúng hiện tại trong gia đình của bạn. Nếu như chất lượng dây dẫn tốt thì chắc rằng bạn dễ dàng lắp đặt một ELCB mà không gặp phiền toái nào, nhưng nếu dây dẫn điện có vỏ chất lượng kém, sử dụng lâu năm thì sự truyền điện ra ngoài tường và các thiết bị khác để xuống đất làm cho luôn có một dòng điện không hoàn chỉnh, và như vậy thì lắp đặt ELCB sẽ luôn luôn hoạt động, mà điều đó thì bạn chỉ có đường tháo bỏ chúng.

Vậy thì trước khi lắp đặt bạn nên khảo sát xem chúng có phù hợp với hệ thống điện của gia đình bạn hay không. Tốt nhất là mượn được một chiếc ELCB nào đó để lắp thử với chế độ không định vị chắc chắn, rồi mới tiếp tục mua và lắp đặt cố định vào hệ thống lưới điện gia đình. Cách trên không phải là tối ưu đối với kiến thức bình thường, nếu bạn thạo hơn về vật lý và có thêm một số công cụ đo đạc thì sự khảo sát bằng cách đo điện trở cách điện sẽ là cách mang tính chất kỹ thuật hơn, hợp lý hơn mà không cần phải mượn hoặc mua thử một ELCB.

Lắp đặt ELCB trong mạng điện gia đình, văn phòng

Một mạng điện gia đình (hoặc cả đối với các văn phòng) lý tưởng nhất là lắp các ELCB theo các cấp độ khác nhau theo từng mức phân nhánh của sự cung cấp điện nhằm đảm bảo phù hợp với tình trạng làm việc của chúng.

Giả sử mạng điện gia đình của bạn có nhiều nhánh (ví dụ nhiều tầng trong một ngôi nhà) thì sự không hoàn hảo của hệ thống dây dẫn có thể làm cho dòng rò xuống đất tổng là lớn. Ví dụ như tầng 1 của bạn rò một ít, tầng 2 rò một ít, v.v.. và tổng lại thì dòng rò có thể vượt ngưỡng có thể gây giật đối với con người – vậy thì nếu lắp một ELCB tổng có tham số nhỏ sẽ không làm việc được – chúng luôn ngắt nguồn ngay khi được lắp vào hệ thống điện.Với một ELCB lắp đặt tại nguồn tổng (tức là đầu vào của hệ mạng điện) thì chúng cần có tham số chịu dòng điện lớn và cường độ dòng điện lệch cao nhất. Điều này nhằm giúp cho hệ thống không bị ngắt điện toàn bộ khi một ELCB nào đó ở các nhánh dưới cũng bị ngắt do có sự dò điện: Ví dụ một thiết bị nào đó bị rò điện ra vỏ hoặc một ai đó vô tình sờ vào điện ở một nhánh nhỏ thì ở nhánh tổng ELCB sẽ cắt điện, và toàn bộ sẽ mất điện. Tất nhiên rằng sự an toàn là quan trọng nhất bởi vì sự ngắt điện có thể làm bực mình, thiệt hại, nhưng cứu được một người khỏi nguy cơ điện giật thì không có giá nào so sánh được. Nhưng thực tế thì không phải như vậy, bởi vẫn có cách mắc chúng mà các nhánh con có thể ngắt ở nhánh con mà nhánh tổng không bị ngắt. Vậy thì trong trường hợp này nếu bạn chỉ lắp một ELCB tại một nhánh tổng thì có nghĩa rằng hoặc bạn quá tiết kiệm, hoặc là bạn chưa hiểu biết và nhìn rộng các vấn đề (hoặc cả hai).

Như vậy thì cách lắp ELCB trong mạch điện gia đình là như thế nào. Tốt nhất là nên lắp một ELCB tổng với một tham số lớn về tổng cường độ dòng điện chịu đựng qua nó, có dòng rò định mức cao, lắp các nhánh con các ELCB có tham số nhỏ hơn. Cách lắp này còn giúp khoanh vùng các vùng bị rò điện mà không phải lật tung tường, dò từng vị trí xem chỗ nào gây rò rỉ nữa.

Tôi lấy một ví dụ cho sự lắp đặt như thế này theo từng cấp độ nhánh khác nhau của mạng điện trong gia đình/văn phòng: ELCB tổng: 300 mA, Nhánh từng tầng: 100 mA, nhánh từng phòng 30 mA. Xin lưu ý rằng đây chỉ là ví dụ gợi ý, tuỳ theo từng gia đình/văn phòng mà sử dụng các loại ELCB khác nhau, cách thức sử dụng điện lại cần nghiên cứu, thiết đặt lại cho phù hợp.

Cũng lưu ý thêm một ý rất phụ rằng một số loại bình nước nóng sử dụng điện năng hiện nay đã được trang bị sẵn các ELCB bên trong, chúng có thể làm tăng giá thành nên và được quảng cáo rằng đảm bảo an toàn cho người sử dụng với sự chống rò điện thì chính là tính năng này. Nếu như một bình nước nóng nào đó chỉ có thểm tính năng chống rò điện mà bạn lại được lắp sẵn các ELCB trong mạng điện rồi thì không nhất thiết phải dùng chúng. Còn nếu gia đình bạn chưa lắp các ELCB thì nên đầu tư chúng thay cho bỏ thêm tiền cho tính năng chống rò điện của bình nước nóng.