ELCB là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc, phân loại và lắp đặt

ELCB là thuật ngữ mà bạn thường gặp nhiều trong các bình nước nóng hay bình nóng lạnh có công suất lớn, có chức năng đảm bảo an toàn cho người khi sử dụng. Vậy ELCB là gì? Cấu tạo ELCB ra sao? Nguyên lý hoạt động của ELCB là gì và cách lắp đặt ELCB như thế nào? Bảo An sẽ giải đáp cho các bạn trong bài viết dưới đây.

ELCB là gì? ELCB là tên viết tắt của cụm từ tiếng Anh Earth Leakage Circuit Breaker, trong tiếng Việt được gọi là aptomat chống giật, aptomat chống dò điện, aptomat chống dòng rò chạm đất, cầu dao chống rò điện. ELCB là một thiết bị điện nhằm đảm bảo an toàn, có chức năng phát hiện và ngắt mạch điện khi có dòng điện rò rỉ xuống đất.

ELCB được sử dụng khá phổ biến trong các hộ gia đình, nhà máy, các xưởng sản xuất,... có chức năng đảm bảo an toàn cho người sử dụng điện. Đặc biệt, aptomat ELCB được yêu cầu bắt buộc phải lắp đặt trong các phòng tắm, phòng bếp, những nơi có nguy cơ giật điện cao. 

Để hiểu thêm về ELCB là gì? Mời bạn tham khảo hình ảnh cũng như thông số kỹ thuật của sản phẩm Aptomat khối chống giật 3 pha (ELCB) LS EBS33Fb 10A 100mA 2.5kA hiện được phân phối ở Bảo An tại đây.

Cấu tạo ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) về cơ bản sẽ bao gồm các thành phần chính sau:
- Cuộn cảm biến dòng rò (Toroidal Core): Đây là thành phần quan trọng nhất trong cấu tạo ELCB. Cuộn cảm biến bao gồm một lõi từ tính hình tròn (toroid) với dây dẫn chính (dây nóng và dây trung tính) đi qua. Cuộn cảm biến này đo sự chênh lệch dòng điện giữa dây nóng và dây trung tính. Trong điều kiện hoạt động bình thường, tổng dòng điện qua hai dây này sẽ bằng nhau, không có dòng điện rò ra ngoài. Nếu có dòng điện rò, cuộn cảm biến sẽ phát hiện ra sự chênh lệch này.
- Bộ khuếch đại (Amplifier):Trong cấu tạo ELCB, bộ khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu từ cuộn cảm biến dòng rò. Nếu có sự chênh lệch dòng điện, tín hiệu sẽ được khuếch đại để kích hoạt cơ chế ngắt mạch.
- Rơ le (Relay): Rơ le là bộ phận chuyển tiếp, nhận tín hiệu từ bộ khuếch đại và sau đó điều khiển việc ngắt mạch. Khi dòng điện rò vượt qua mức an toàn, rơ le sẽ kích hoạt để ngắt nguồn điện.
- Cơ chế ngắt mạch (Tripping Mechanism): Cơ chế này bao gồm các tiếp điểm và lò xo, được điều khiển bởi rơ le. Khi có sự cố dòng rò, rơ le sẽ kích hoạt cơ chế này để ngắt tiếp điểm, ngừng cung cấp điện tức thì.
- Nút kiểm tra (Test Button): Đây là nút dùng để kiểm tra hoạt động của ELCB. Khi bấm nút kiểm tra, ELCB sẽ tạo ra một dòng điện rò giả để kiểm tra xem thiết bị có hoạt động đúng hay không. Nếu ELCB ngắt mạch khi bấm nút này, nghĩa là nó đang hoạt động tốt.
- Bộ điều chỉnh độ nhạy (Sensitivity Adjustment): Một số ELCB cho phép điều chỉnh độ nhạy, tức là mức dòng rò tối thiểu để kích hoạt việc ngắt mạch. Bộ phận này giúp điều chỉnh ELCB phù hợp với yêu cầu an toàn cụ thể của hệ thống điện.
Nhờ cấu tạo ELCB phức tạp và cơ chế hoạt động nhạy bén, ELCB giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và người sử dụng, đặc biệt trong các môi trường có nguy cơ rò rỉ điện cao.

- Nguyên lý hoạt động của ELCB dựa trên nguyên lý so sánh dòng điện đi và về. Khi dòng điện đi bằng nhau, ELCB sẽ không hoạt động. Tuy nhiên, khi có dòng điện rò ra đất thì dòng điện đi sẽ khác với dòng điện về, khi này ELCB sẽ phát hiện ra sự chênh lệch này và sẽ ngắt điện ngay lập tức nhằm bảo vệ người sử dụng khỏi bị điện giật

- Cụ thể: ELCB có cấu tạo bao gồm 2 cuộn dây cảm ứng, một cuộn dây nối với pha điện và một cuộn dây nối với dây trung tính. Khi dòng điện đi và dòng điện về bằng nhau, hai cuộn dây cảm ứng sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng bằng nhau và dòng điện cảm ứng này sẽ triệt tiêu lẫn nhau.

- Khi có dòng điện rò rỉ xuống đất thì dòng điện đi sẽ khác với dòng điện về. Sự chênh lệch về dòng điện này sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây nối với pha điện cà dòng điện cảm ứng này sẽ đủ lớn để kích hoạt rơ le ngắt mạch điện. 

ELCB có rất nhiều công dụng trong hệ thống điện. Các công dụng của ELCB có thể kể đến như sau:

- Ngằn ngừa điện giật hiệu quả: ELCB có khả năng ngắt mạch điện khi có dòng điện rò rỉ xuống đất. Dòng điện rò rỉ có thể xảy ra do các nguyên nhân khác nhau như: Cáp điện bị hở, chạm vào vỏ kim loại của thiết bị điện; Người sử dụng chạm vào vỏ kim loại của thiết bị điện khi đang có điện hay hệ thống dây điện bị rò rỉ điện

- Ngăn ngừa hiện tượng cháy nổ do điện: Dòng điện bị rò ra có thể gây cháy nổ nếu như không xử lý kịp thời. Aptomat ELCB có chức năng ngăn ngừa cháy nổ do điện bằng cách ngắt mạch điện khi có dòng điện bị rò rỉ.

- Tiết kiệm điện năng: Dòng điện rò rỉ có thể gây hao phí điện năng. ELCB giúp tiết kiệm điện năng bằng cách ngắt mạch điện khi có dòng điện rò rỉ.

Tóm lại, khi ELCB phát hiện có dòng điện rò trong mạch điện thì ELCB sẽ ngay lập tức ngắt điện, ngăn chặn hiện tượng rò rỉ điện, bảo vệ người sử dụng khỏi bị điện giật. Do đó, ELCB là một thiết bị điện an toàn rất quan trọng, cần được lắp đặt trong hệ thống điện của các hộ gia đình, nhà máy, xưởng sản xuất,... để đảm bảo an toàn cho các thiết bị cũng như người sử dụng điện. 

ELCB thường được sử dụng trong các hệ thống điện dân dụng và thương mại để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. Về cơ bản có 2 cách phân loại ELCB chính là theo kiểu ngắt mạch và theo số cực

Theo kiểu ngắt mạch có 2 loại ELCB chính là ELCB điện áp và ELCB dòng điện. Cụ thể như sau:

- ELCB điện áp: ELCB điện áp (Voltage Earth Leakage Circuit Breaker) là thiết bị ngắt mạch được kích hoạt bằng điện áp. Khi có dòng điện đi qua, ELCB sẽ tự động hoạt động. Thiết bị này bao gồm một cuộn dây rơ le liên kết với một thân kim loại ở một đầu và được kết nối với mặt đất ở đầu kia. Trong trường hợp điện áp của thiết bị tăng cao đột ngột do sự cố cách điện hoặc tiếp xúc với các bộ phận kim loại, có thể gây ra sự chênh lệch lớn giữa điện áp trên thiết bị và điện áp của đất, tạo ra nguy cơ bị điện giật. Khi điện áp trên khung vượt quá mức nguy hiểm, thường là trên 50V, dòng điện trong vòng lặp rơ le có thể kích hoạt tiếp điểm rơ le, ngắt kết nối dòng điện cung cấp để ngăn chặn nguy cơ điện giật. ELCB sẽ phát hiện và ngăn chặn các sự cố dòng điện từ pha đến dây nối đất gần bất kì bộ phận nào mà nó được thiết lập để vảo vệ. Khi điện áp đủ lớn xuất hiện trên cuộn cảm biến của ELCB, nguồn sẽ tự động bị ngắt và nó sẽ duy trì trạng thái ngắt này đến khi người vận hành thủ công khôi phục bộ ngắt mạch. 

 

- ELCB dòng điện: ELCB dòng điện là loại ELCB có dòng rò định mức thấp, thường chỉ khoảng 30mA hoặc 100mA. Dòng rò định mức càng thấp thì khả năng bảo vệ càng cao. ELCB dòng điện được lắp đặt rộng rãi trong các hộ gia đình, nhà máy, xưởng sản xuất,… Đặc biệt, ELCB dòng điện được yêu cầu bắt buộc phải lắp đặt trong các phòng tắm, phòng bếp, nơi có nguy cơ điện giật cao.

Theo số cực, ELCB bao gồm các loại là ELCB 1 cực, ELCB 2 cực, ELCB 3 cực và ELCB 4 cực. Cụ thể như sau:

- ELCB 1 cực (ELCB 1P): ELCB 1P là loại ELCB được thiết kế với khả năng ngắt điện khỏi tải nếu trường hợp phát hiện dòng điện đi qua 2 dây mát và lửa khác nhau quá một ngưỡng nhất định. Hiện nay trên thị trường, các thiết bị ELCB 1P đang được sản xuất với các ngưỡng dòng rò đa dạng bao gồm: 15mA, 30mA, 100mA, 200mA, 300mA, 500mA.

- ELCB 2 cực (ELCB 2P): ECLB 2P là loại aptomat có thể sử dụng độc lập, mỗi ELCB 2P được sử dụng cho mạch điện 1 pha. Mạch điện này sẽ bao gồm 1 dây pha và 1 dây trung tính. ELCB 2P cũng có vai trò trong việc bảo vệ các thiết bị điện khỏi sự bất thường của nguồn điện một cách hiệu quả

 

- ELCB 3 cực (ELCB 3P): ELCB 3P có vai trò ngắt nguồn điện đến các thiết bị sử dụng trong mạch điện khi chúng so sánh thấy dòng điện chạy qua 3 dây pha và dây trung tính khác nhau quá một ngưỡng nhất định. Từ đó, nó có thể bảo vệ an toàn cho người dùng thiết bị điện được tốt nhất.

 

- ELCB 4 cực (ELCB 4P): ELCB 4P là loại aptomat ELCB được lắp đặt cho các thiết bị sử dụng điện 3 pha với điện áp trong khoảng 380VAC đến 415VAC

Mặc dù ELCB là một thiết bị điện đảm bảo an toàn rất quan trọng, được lắp đặt trong các hộ gia đình, nhà máy, xưởng sản xuất nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng điện. Dưới đây là các ưu điểm và nhược điểm của aptomat ELCB

- Ngăn ngừa điện giật rất hiệu quả

- Ngăn ngừa cháy nổ do điện

- Tiết kiệm điện năng

ELCB là thiết bị điện đảm bảo an toàn rất quan trọng nhưng mặt khác chúng cũng có một số nhược điểm cần chú ý:

- Giá thành cao hơn aptomat thường: ELCB có giá thành cao hơn so với aptomat thường do được trang bị thêm các linh kiện điện tử để phát hiện dòng điện rò rỉ.

- Có thể bị hỏng nếu như sử dụng lâu ngày hoặc không bảo dưỡng đúng cách

- Có thể bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài: ELCB có thể bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài như điện áp, nhiệt độ, độ ẩm,... khiến cho ELCB hoạt động không hiệu quả.

- Cần lắp đặt và bảo dưỡng đúng cách: ELCB cần được lắp đặt và bảo dưỡng đúng cách theo hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo hoạt động hiệu quả. 

Nói tóm lại, ELCB là thiết bị điện giúp đảm bảo an toàn và mang lại nhiều tiện ích cho người dùng. Tuy nhiên, người dùng cần chú ý đến những nhược điểm của ELCB để lựa chọn được sản phẩm phù hợp.

Qua những phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về ELCB là gì, cấu tạo, nguyên lý làm việc của ELCB cũng như các loại ELCB phổ biến và ưu nhược điểm của ELCB. Vậy cách lắp đặt ELCB như thế nào? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu về cách lắp đặt ELCB trong phần dưới đây.

Việc lắp đặt ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) đòi hỏi sự cẩn thận và tuân thủ các quy tắc an toàn điện để đảm bảo thiết bị hoạt động đúng cách và bảo vệ người dùng khỏi các nguy cơ điện giật. Dưới đây là các bước cơ bản trong cách lắp đặt ELCB:
Bước 1: Chuẩn bị

+ Tắt nguồn điện: Trước khi bắt đầu, hãy chắc chắn rằng nguồn điện đã được tắt hoàn toàn để tránh nguy cơ điện giật.
+ Chuẩn bị dụng cụ: Gồm tua vít, kìm, máy đo điện và các thiết bị bảo hộ cần thiết.
+ Kiểm tra ELCB: Đảm bảo rằng ELCB bạn sắp lắp đặt phù hợp với hệ thống điện của bạn (dòng điện định mức, điện áp,...).
Bước 2: Xác định vị trí lắp đặt
+ Tủ điện chính: ELCB thường được lắp đặt tại tủ điện chính, gần nguồn cấp điện vào hệ thống để bảo vệ toàn bộ hệ thống.
+ Xác định khoảng cách: Đảm bảo có đủ không gian để lắp đặt ELCB và dễ dàng tiếp cận để kiểm tra và bảo trì.
Bước 3: Lắp đặt ELCB
- Kết nối dây điện:
+ Dây nóng (Live) và dây trung tính (Neutral): Kết nối dây nóng và dây trung tính từ nguồn điện vào các đầu vào (input) tương ứng của ELCB (thường được đánh dấu L và N).
+ Dây nối đất (Earth): Kết nối dây nối đất từ hệ thống điện vào cọc nối đất của ELCB, nếu có.
+ Đầu ra (Output): Kết nối dây nóng và dây trung tính từ đầu ra của ELCB đến các thiết bị điện trong hệ thống.
+ Kiểm tra kết nối: Đảm bảo tất cả các kết nối được chặt chẽ và đúng cách. Tránh để dây điện tiếp xúc với nhau hoặc với các bề mặt dẫn điện khác.
Bước 4: Kiểm tra hoạt động
+ Bật nguồn điện: Sau khi kết nối xong, bật nguồn điện trở lại.
+ Kiểm tra ELCB: Nhấn nút kiểm tra (Test button) trên ELCB để đảm bảo rằng thiết bị hoạt động đúng cách. Khi nhấn nút này, ELCB sẽ ngắt nguồn điện, chứng tỏ rằng nó hoạt động bình thường.
+ Khôi phục lại nguồn điện: Sau khi kiểm tra, bật lại nguồn điện để đảm bảo hệ thống điện hoạt động như mong đợi.
Bước 5: Hoàn thiện
- Đóng cửa tủ điện: Sau khi hoàn tất lắp đặt và kiểm tra, đóng cửa tủ điện để bảo vệ ELCB và các dây nối khỏi bụi bẩn và tiếp xúc không mong muốn.
- Ghi chú bảo trì: Đánh dấu thời điểm lắp đặt và kiểm tra định kỳ ELCB để đảm bảo nó luôn hoạt động tốt.
Một số lưu ý trong cách lắp đặt ELCB:
- Nếu bạn không có kinh nghiệm về lắp đặt điện, nên nhờ thợ điện chuyên nghiệp để đảm bảo an toàn.
- Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về an toàn điện tại địa phương khi lắp đặt ELCB.
- Cần tuân thủ đúng quy trình trong cách lắp đặt ELCB để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và cho người sử dụng