Circuit Protector (CP) khác gì aptomat NFB và cầu chì?

Hình dung một máy nhập từ Nhật. Trên bản vẽ tủ điều khiển, các đầu ra 24 V DC cấp cho một hàng thiết bị nhỏ ghi "CP", mỗi cái có thông số như "2P 3A". Danh mục vật tư gọi chúng là サーキットプロテクタ (sākitto purotekuta, circuit protector). Một trong số đó cứ khởi động máy là nhảy, và có người đề nghị thay bằng aptomat (CB) địa phương cùng dòng định mức, hoặc lắp loại lớn hơn một cấp.

CP (circuit protector) bảo vệ thiết bị và mạch điều khiển khỏi quá dòng. Aptomat ghi NFB hoặc MCCB thì bảo vệ dây dẫn. Hai loại theo tiêu chuẩn khác nhau và làm việc khác nhau, nên cùng số ampe không có nghĩa là thay thế được cho nhau, cũng không thay được cầu chì.

Bài này giải thích CP là gì, nó nhảy như thế nào, cách đọc ký hiệu P/E và mã model, khác gì NFB, cầu chì và ELB, cần kiểm tra gì khi chọn hoặc thay, và vì sao reset CP không đồng nghĩa với khởi động lại máy. Cuối bài có checklist, danh sách câu hỏi cho nhà cung cấp Nhật và mẫu email hỏi hàng.

Mục lục

1. Những điểm chính
2. Tra nhanh: các thiết bị bảo vệ trên bản vẽ Nhật
3. CP (circuit protector) là gì?
4. CP nhảy (trip) như thế nào
5. Đọc ký hiệu CP: cực, phần tử cắt và mã model
6. CP khác aptomat NFB/MCCB ở đâu
7. CP khác cầu chì ở đâu
8. CP khác ELB (aptomat chống dòng rò) ở đâu
9. Chọn hoặc thay CP
10. Sau khi nhảy: reset CP khác với khởi động lại máy
11. Đối chiếu với tiêu chuẩn Việt Nam và an toàn lao động
12. Checklist trước khi thay hoặc đổi định mức CP
13. Câu hỏi cho nhà cung cấp Nhật
14. Giới hạn của bài viết
15. Câu hỏi thường gặp
16. Nguồn tham khảo

Những điểm chính

• CP là viết tắt của circuit protector, tên chính thức tiếng Nhật là 機器保護用遮断器 (kiki hogo-yo shadanki, "máy cắt bảo vệ thiết bị"). Tiêu chuẩn Nhật là JIS C 4610, dựa trên IEC 60934 (Circuit-breakers for equipment, CBE)
• CP bảo vệ thiết bị và mạch điều khiển bên trong máy. NFB/MCCB bảo vệ dây dẫn. Có CP không có nghĩa là bỏ được bảo vệ dây dẫn ở phía nguồn
• "2P1E" nghĩa là 2 cực và 1 phần tử cắt quá dòng, không phải hai nguồn điện
• Chọn CP không chỉ dựa vào số ampe: cần xét AC hay DC, điện áp, dòng khởi động (inrush) và thời gian kéo dài, khả năng cắt ở đúng điện áp sử dụng, giới hạn dòng của nguồn DC, nhiệt độ trong tủ và tiếp điểm phụ
• "Auto reset" trên CP chưa chắc là mạch tự đóng lại, và thời điểm cho máy chạy lại là một quyết định riêng, dựa trên rủi ro của máy
• Nếu CP cứ nhảy, hãy tìm nguyên nhân trước khi nghĩ đến việc tăng định mức

Tra nhanh: các thiết bị bảo vệ trên bản vẽ Nhật

Bảng dưới giúp đối chiếu ký hiệu trên bản vẽ hoặc danh mục vật tư của Nhật với đúng thiết bị. Cột cuối là nhóm gần nhất theo chuẩn quốc tế hoặc Bắc Mỹ, không có nghĩa các sản phẩm thay thế được cho nhau. Trong xưởng, nhiều người gọi chung mọi loại là "aptomat" hay "CB", nên càng cần đọc ký hiệu và mã model trên bản vẽ.

Ký hiệu có thể gặp	Là thiết bị gì	Nhiệm vụ chính	Tiêu chuẩn Nhật	Nhóm gần nhất ngoài Nhật
CP, CBE, サーキットプロテクタ (sākitto purotekuta), 機器保護用遮断器 (kiki hogo-yo shadanki)	Circuit protector / máy cắt cho thiết bị	Bảo vệ quá dòng cho thiết bị và mạch điều khiển bên trong máy	JIS C 4610 (loại cơ khí)	CBE (IEC 60934). Ở Bắc Mỹ, CP thường được chứng nhận là supplementary protector theo UL 1077
NFB, MCCB, 配線用遮断器 (haisen-yo shadanki)	Aptomat vỏ đúc (MCCB)	Bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho dây dẫn	JIS C 8201-2-1	MCCB (IEC 60947-2). Ở Mỹ, aptomat bảo vệ mạch nhánh theo UL 489
F, FUSE, cầu chì	Cầu chì	Đứt (chảy) khi quá dòng, phải thay mới	Tùy loại cầu chì	Cầu chì đúng loại và định mức mà nhà chế tạo máy chỉ định
ELB, ELCB, 漏電遮断器 (roden shadanki)	Aptomat chống dòng rò	Bảo vệ dòng rò (chạm đất); nhiều model còn kèm bảo vệ quá dòng	JIS C 8201-2-2 và các tiêu chuẩn khác	Thiết bị dòng dư (RCD)

Về NFB, MCCB, ELB và các định mức AF/AT in trên aptomat Nhật, xem thêm bài về cách đọc ký hiệu aptomat của Nhật.

CP (circuit protector) là gì?

CP cắt nguồn cấp cho mạch điều khiển hoặc tải khi có quá dòng chạy qua. Tên chính thức tiếng Nhật kiki hogo-yo shadanki có nghĩa là "máy cắt bảo vệ thiết bị", và trên bản vẽ hay catalog nó được viết tắt là CP hoặc CBE.

Trong tủ điều khiển, CP thường nằm ở các nhánh cấp điện cho cảm biến, đèn báo, van điện từ và các thiết bị tương tự, mỗi mạch một CP. Nhờ vậy dễ khoanh vùng sự cố, và khi bảo vệ được phối hợp đúng thì sự cố không làm dừng nhiều phần của máy hơn mức cần thiết.

Aptomat phía nguồn (NFB/MCCB) là thiết bị khác với nhiệm vụ khác: bảo vệ dây dẫn của đường trục và các nhánh khỏi quá tải và ngắn mạch. Lắp thêm CP ở phía tải không có nghĩa là bỏ được bảo vệ dây dẫn ở phía nguồn. Cần quyết định thiết bị nào bảo vệ phần nào của mạch.

Aptomat phía nguồn, bộ nguồn và các CP nhánh không đóng cùng một vai trò.

← Cuộn ngang để xem đủ hình →

Sơ đồ minh họa đường điện và vị trí thiết bị. Số cực phía AC, nối đất, số dây và chi tiết đầu nối đã được lược bỏ. Đây không phải sơ đồ đấu dây để chế tạo tủ.

CP được dùng trong mạch điều khiển máy công cụ, nguồn của thiết bị điện tử và thiết bị văn phòng, ngoài ra còn có sản phẩm cho thiết bị y tế và phương tiện. CP chia thành loại cơ khí và loại điện tử. Hai thiết bị cùng gọi là "CP" có thể khác nhau về cấu tạo, loại nguồn và tiêu chuẩn đáp ứng, nên hãy coi chúng là các sản phẩm khác nhau.

JIS C 4610:2005 có tên 機器保護用遮断器 và áp dụng cho thiết bị đóng cắt cơ khí bảo vệ mạch bên trong thiết bị điện. Lời nói đầu của tiêu chuẩn nêu IEC 60934:2000 (Circuit-breakers for equipment, CBE) là cơ sở của lần soát xét. Bản thân IEC 60934 đã được soát xét lại năm 2019. Đừng mặc định JIS C 4610 áp dụng cho CP điện tử; hãy đọc các tiêu chuẩn ghi cho từng sản phẩm.

Một số dòng có dòng định mức rất nhỏ với các bước mịn, nhưng dải này khác nhau theo từng dòng sản phẩm. Ví dụ CP30-BA của Mitsubishi Electric được liệt kê từ 0,1 A đến 30 A. Đó là phạm vi của một dòng sản phẩm, không phải của mọi CP.

Phía sơ cấp và thứ cấp của bộ nguồn có điện áp và dòng điện khác nhau dù cùng một tải. Hãy xác định trên bản vẽ mỗi CP nằm ở phía nào và nó có nhiệm vụ phát hiện sự cố gì. Số dây và số terminal, chứ không chỉ tên thiết bị, giúp lần theo xem mỗi CP cấp cho những gì phía sau.

CP nhảy (trip) như thế nào

CP kết hợp một bộ phận phát hiện dòng bất thường với một bộ phận cắt mạch. Các phương pháp phát hiện gồm nhiệt, điện từ, thủy lực – điện từ và nhiệt – điện từ. CP điện tử theo dõi dòng điện bằng mạch điện tử.

Ở CP loại nhiệt, nhiệt do dòng điện sinh ra truyền đến lá lưỡng kim, và chuyển động của lá này làm tiếp điểm mở ra. Lưỡng kim là hai kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau được ghép lại, nên bị cong khi nóng lên.

Thời gian nhảy của CP loại nhiệt không chỉ phụ thuộc độ lớn của dòng mà còn phụ thuộc thời gian dòng chạy và nhiệt độ môi trường. CP không phải là công tắc cắt ngay khi dòng vượt định mức, và kỳ vọng như vậy dẫn đến kết luận sai.

Nên tách hai bước: phần tử cảm biến nóng lên, rồi tiếp điểm mở ra.

← Cuộn ngang để xem đủ hình →

Hình vẽ minh họa cơ cấu nhiệt, không phải cấu tạo bên trong của một sản phẩm cụ thể. CP loại điện từ và điện tử có thể hoàn toàn không dùng lưỡng kim.

CP điện từ dùng lực từ do dòng điện tạo ra để kéo lõi di động và nhả cơ cấu cắt. Một số loại thủy lực – điện từ làm chậm chuyển động này bằng bộ giảm chấn dầu (dashpot) để có độ trễ thời gian cần thiết.

Loại điện từ vẫn cần kiểm tra nhiệt độ và điều kiện lắp đặt. Chẳng hạn ở một số sản phẩm thủy lực – điện từ, trọng lực tác dụng lên lõi thay đổi theo tư thế lắp, nên đặc tính nhảy chỉ đúng trong điều kiện ghi trong tài liệu kỹ thuật.

Loại nhiệt – điện từ kết hợp phát hiện quá tải kéo dài với đáp ứng nhanh khi dòng lớn. Vì cơ cấu và đặc tính thời gian khác nhau ngay cả khi cùng dòng định mức, chỉ riêng tên loại không cho biết CP bảo vệ được tải nào.

CP điện tử theo dõi dòng bằng mạch điện tử và ngắt đầu ra của nhánh, thường bằng công tắc bán dẫn. Sản phẩm cho mạch 24 V DC có thể cho cài dòng theo từng nhánh và hiển thị trạng thái, một số có thêm đầu ra cảnh báo hoặc reset từ xa.

Mở tiếp điểm cơ khí và tắt linh kiện bán dẫn để lại trạng thái điện khác nhau cho mạch. Một số CP điện tử có thêm cách ly cơ khí, nhưng chỉ hiển thị "OFF" thì chưa phải bằng chứng mạch đã được cách ly.

Relay nhiệt (thermal overload relay) cũng phát hiện quá tải động cơ bằng nhiệt, nhưng cần xác nhận riêng đối tượng bảo vệ và cách nó cắt mạch (thường qua contactor). Về hoạt động của các thiết bị đó, xem bài về relay shock và relay quá tải.

Đọc ký hiệu CP: cực, phần tử cắt và mã model

2P1E và 2P2E nghĩa là gì

Trên aptomat và CP của Nhật, "P" là số cực và "E" là số phần tử cắt quá dòng. Thiết bị 2P1E có hai cực đóng cắt cùng nhau và một phần tử phát hiện quá dòng. Nó không có nghĩa là mạch có hai nguồn điện.

Đếm riêng các cực phát hiện quá dòng và các tiếp điểm mở cùng nhau.

← Cuộn ngang để xem đủ hình →

Sơ đồ minh họa ký hiệu P/E. Ở CP thực tế, phụ kiện có thể làm thay đổi cách bố trí phần tử, vì vậy hãy đọc sơ đồ đấu dây bên trong của sản phẩm, đừng chỉ đếm số cực.

Một phần tử không có nghĩa là chỉ tiếp điểm của cực đó mở. Việc hai cực có mở cùng nhau hay không và cực nào mang phần tử cắt là hai thông tin riêng, nên cần kiểm tra cùng lúc số cực, số phần tử và sơ đồ đấu dây bên trong. Ví dụ ở aptomat 2P1E của Fuji Electric, cực không có phần tử được ghi "N" và nối về dây trung tính (dây đã nối đất).

Cực tính DC và hệ thống nối đất AC cũng ảnh hưởng đến vị trí cần có phần tử cắt và cách đấu nối. Một số sản phẩm cho phép mắc nối tiếp các cực trong điều kiện nhất định. Không đảo đầu nối hay đổi cách đấu dây được chỉ định; chỉ dùng cách đấu mà sản phẩm được chứng nhận.

Đọc mã model và các thông số định mức

Mã model của CP gói số cực, phụ kiện bên trong, đặc tính nhảy và dòng định mức vào một chuỗi. Sách hướng dẫn chọn thiết bị của Mitsubishi Electric tại Mỹ (ấn bản 18, 2018) giải thích mã CP30 bằng ví dụ sau:

Phần của "CP30-BA 1P 1-M 3A"	Ý nghĩa	Các mã khác trong cùng tài liệu
CP30-BA	Dòng sản phẩm (khung 30 A)	CP30-HU (khả năng cắt cao hơn)
1P	1 cực	2P, 3P
1	Phụ kiện bên trong: loại inline (không có tiếp điểm phụ)	2 = tiếp điểm phụ (AX), 9 = tiếp điểm cảnh báo (AL), 21/91 = bản cho tải nhỏ, 6 = cuộn cắt shunt
M	Đặc tính nhảy: loại tốc độ trung bình	1 = tức thời, F = nhanh, S = chậm, MD/SD = có trễ quán tính
3A	Dòng định mức	Tiêu chuẩn 0,5–30 A; không tiêu chuẩn 0,1, 0,25, 0,3 A

Cùng tài liệu cho thấy vì sao một con số khả năng cắt là chưa đủ. Với CP30-BA 1 cực, tài liệu ghi 2,5 kA ở 250 V AC và 2,5 kA ở 65 V DC theo UL 1077 / CSA C22.2 No. 235, nhưng 2,5 kA ở 230 V AC và 2,5 kA ở 60 V DC theo IEC 60934 và JIS C 4610. Mỗi con số gắn với một tiêu chuẩn và điện áp cụ thể. Mã và định mức khác nhau theo hãng và theo ấn bản catalog, nên luôn đọc datasheet hiện hành của đúng model trên bản vẽ.

CP khác aptomat NFB/MCCB ở đâu

Trong tủ điện của Nhật, aptomat thường ghi NFB hoặc MCCB là aptomat bảo vệ dây dẫn: nó được chọn để bảo vệ cáp khỏi quá tải và ngắn mạch. CP được chọn để đóng cắt và bảo vệ nguồn thiết bị, mạch điều khiển và tải. Hai loại phụ trách các phần khác nhau của mạch.

Cụm từ "circuit breaker" đôi khi được dùng lỏng cho cả hai. Muốn phân biệt aptomat dây dẫn với bộ bảo vệ thiết bị, hãy đọc mục đích sử dụng và tiêu chuẩn ghi trong datasheet của model, đừng dựa vào tên gọi.

Tiêu chuẩn tiêu biểu là JIS C 4610 và IEC 60934 cho CP, JIS C 8201-2-1 cho aptomat dây dẫn. Ở Bắc Mỹ, CP như dòng CP30 của Mitsubishi được bán dưới dạng supplementary protector theo UL 1077, dùng bảo vệ bên trong thiết bị khi bảo vệ mạch nhánh đã có sẵn, không phải aptomat bảo vệ mạch nhánh. Khi thay thiết bị theo tiêu chuẩn này bằng thiết bị theo tiêu chuẩn khác, hãy kiểm tra điều kiện bảo vệ ban đầu có còn được đáp ứng hay không, đừng chỉ nhìn số ampe.

Kích thước cũng không giải quyết được câu hỏi. Aptomat dây dẫn có loại nhỏ (MCB) trông rất giống CP. Fuji Electric chỉ ra rằng MCB đáp ứng tiêu chuẩn aptomat công nghiệp (IEC 60947-2), CP đáp ứng IEC 60934 và JIS C 4610, và chỉ CP mới có loại tức thời và loại trễ quán tính.

CP có định mức và đặc tính nhảy mịn cho tải nhỏ, còn NFB có cỡ cho dây dẫn dòng lớn. Tuy nhiên dải dòng của hai loại chồng lên nhau, nên không có một giá trị ampe cố định nào để phân chia.

Trong một số điều kiện CP có thể vô tình bảo vệ một phần dây dẫn, nhưng điều đó không được đảm bảo. FAQ của Fuji Electric nêu rõ CP không được xếp vào thiết bị bảo vệ dây và không được yêu cầu về tính năng đó; cáp có được bảo vệ hay không phụ thuộc vào khả năng chịu của cáp và đặc tính nhảy của CP. Đừng nhầm điều thiết bị tình cờ làm được với điều nó được định mức để làm.

Khi thiết kế mạch, hãy liệt kê thiết bị từ nguồn đi xuống: aptomat phía nguồn, cáp, CP nhánh, tải. Sau đó ghi rõ mỗi phần chịu được những gì. Phối hợp bảo vệ, tức thiết bị nào nhảy trước với một sự cố nhất định, là một trong những lý do đặt CP ở các nhánh.

CP phía dưới có định mức nhỏ hơn không đảm bảo nó nhảy trước. Thứ tự phụ thuộc vào độ lớn và thời gian của dòng sự cố, nên cần đánh giá từ đặc tính thời gian – dòng điện và dữ liệu phối hợp của hãng. Quyết định việc này ngay khi chọn thiết bị, thay vì sau khi vẽ xong sơ đồ, sẽ đỡ phải làm lại.

Khả năng cắt và dòng ngắn mạch

Dòng ngắn mạch phụ thuộc công suất nguồn, máy biến áp, chiều dài và tiết diện cáp. Không phải mạch nào cũng tự động từ 10 kA trở lên. Hãy tính dòng dự kiến tại vị trí lắp thiết bị rồi so với khả năng cắt (breaking capacity) của thiết bị.

Dòng định mức và khả năng cắt định mức là hai thông số riêng. Dòng định mức liên quan đến vận hành bình thường; khả năng cắt là dòng sự cố mà thiết bị có thể ngắt. Ngay cả CP cho tải vài ampe cũng có thể gặp dòng ngắn mạch gấp nhiều lần dòng bình thường.

Giá trị khả năng cắt đi kèm điều kiện: điện áp, AC hay DC, tiêu chuẩn thử nghiệm và cách nối các cực. Đừng lấy riêng một con số kA trong catalog; hãy so các giá trị ở đúng hàng ứng với điều kiện nguồn của bạn.

Hãy tách riêng phần CP tự cắt được với phần chỉ dùng được khi kết hợp với thiết bị phía nguồn. Có aptomat lớn ở phía nguồn không tự nó có nghĩa là aptomat đó bảo vệ dự phòng (backup) cho một CP bất kỳ.

Khi thay CP, hãy mang theo cả điều kiện ngắn mạch tại vị trí lắp và điều kiện chứng nhận của sản phẩm, không chỉ dòng định mức. Ngay cả hàng thay thế cùng kích thước cũng có thể khác về chỉ dùng AC hay dùng được DC, khả năng cắt hoặc tiếp điểm phụ.

Nếu muốn chỉ phần có sự cố dừng, hãy so sánh đặc tính thời gian – dòng điện của thiết bị phía dưới và phía trên, và thiết kế bảo vệ chọn lọc ở những chỗ cần. Tùy độ lớn của ngắn mạch, cả hai thiết bị vẫn có thể cùng tác động, nên đừng dự đoán phần nào dừng chỉ từ dòng bình thường.

Bảng so sánh

Khác biệt cốt lõi nằm ở mục đích và điều kiện áp dụng, không phải kích thước. Bảng cho bức tranh chung; một thiết bị có hợp với mạch cụ thể hay không phụ thuộc tiêu chuẩn và thông số của model.

Hạng mục	CP (circuit protector)	Aptomat dây dẫn (NFB/MCCB)
Đối tượng bảo vệ chính	Bên trong thiết bị, mạch điều khiển, tải	Dây dẫn của đường trục và mạch nhánh
Tiêu chuẩn tiêu biểu	Loại cơ khí: JIS C 4610, IEC 60934 (UL 1077 ở Bắc Mỹ)	JIS C 8201-2-1 (IEC 60947-2); UL 489 cho mạch nhánh ở Mỹ
Dòng định mức	Một số dòng có định mức nhỏ với bước mịn	Chọn theo dây dẫn; dải tùy sản phẩm
Vị trí thường gặp	Các mạch riêng bên trong thiết bị hoặc tủ	Tủ phân phối, đường cấp điện cho thiết bị
Điều quyết định khi chọn	Tải chịu được gì, dòng khởi động, bộ nguồn đi kèm	Khả năng tải của cáp, điều kiện ngắn mạch, phối hợp bảo vệ
Thay loại này bằng loại kia	Không quyết định chỉ dựa vào số ampe hay hình dạng; kiểm tra tiêu chuẩn, điện áp và khả năng cắt

CP khác cầu chì ở đâu

Cầu chì cắt mạch khi quá dòng làm chảy dây chì bên trong. Đã đứt thì không dùng lại được: bạn loại bỏ nguyên nhân rồi thay bằng cầu chì đúng loại và định mức được chỉ định.

Cầu chì không phải thay mỗi lần bật tắt thiết bị, chỉ thay khi nó đứt. Nếu nó đứt mỗi lần khởi động, hãy kiểm tra đặc tính thời gian của cầu chì có hợp với dòng khởi động bình thường không và tải có hỏng không.

Ngược lại, hầu hết CP có thể đưa vào sử dụng lại bằng thao tác quy định sau khi đã loại nguyên nhân và hoàn tất các kiểm tra cần thiết. Điều đó không có nghĩa CP dùng mãi mãi: dòng đã ngắt, lịch sử tác động và tuổi thọ định mức đều có ảnh hưởng.

Một số CP cũng dùng được như công tắc nguồn, nhưng có phù hợp với đóng cắt thường xuyên hàng ngày hay không còn tùy khả năng đóng cắt và tuổi thọ định mức. Có chức năng bảo vệ không biến CP thành vật thay thế cho contactor hay công tắc vận hành.

Gạt CP về OFF bằng tay thường cắt nguồn phía tải. Hãy coi đó là vấn đề quản lý vận hành: kiểm soát ai được thao tác, và ngăn dừng máy ngoài ý muốn hoặc đóng lại vô ý.

Đừng cho rằng CP thông dụng bảo vệ giống cầu chì tác động nhanh dùng để bảo vệ linh kiện bán dẫn. Dòng và thời gian thiết bị chịu được cũng như khả năng hạn chế dòng của cầu chì khác nhau, nên hãy theo chỉ định của nhà chế tạo máy và các tổ hợp được chấp nhận.

Khi so chi phí, hãy tính cả thời gian dừng máy, công thay thế và mức bảo vệ mạch cần có, không chỉ giá linh kiện. Sau khi cầu chì đứt, hãy tìm nguyên nhân rồi thay bằng đúng loại được chỉ định.

CP khác ELB (aptomat chống dòng rò) ở đâu

ELB phát hiện dòng rò từ mạch xuống đất và cắt mạch. Dòng rò là đại lượng khác với quá dòng mà CP phản ứng. Cách phát hiện phổ biến là cho dây đi và dây về cùng xuyên qua biến dòng thứ tự không (ZCT): khi bình thường từ trường của chúng triệt tiêu nhau, còn dòng không quay về tạo ra sự mất cân bằng mà ELB phát hiện. Ở mạch AC nhiều pha, ELB làm việc với tổng dòng các pha; không thể kết luận có rò chỉ bằng cách lấy hiệu hai số đọc của ampe kế.

Dòng rò đủ lớn để gây giật điện có thể xảy ra ngay cả khi dòng tải thấp hơn nhiều so với định mức CP. Đừng mong CP quá dòng thông thường phát hiện dòng rò; hãy tính bảo vệ dòng rò riêng. Một số ELB còn bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Về dòng rò định mức tác động, thời gian cắt và quan hệ giữa ELB với NFB, xem bài hướng dẫn NFB và ELB.

Tay gạt CP hay ELB ở vị trí OFF không chứng minh rằng các nguồn khác hoặc năng lượng tích trữ đã hết. Khi bảo trì phải xác định mọi nguồn năng lượng của thiết bị và làm theo quy trình khóa – treo thẻ (LOTO) cùng việc kiểm tra không còn điện áp của nhà máy.

Chọn hoặc thay CP

Hãy chọn CP cho cả vận hành bình thường lẫn tình huống sự cố, không chỉ dựa vào cách reset sau khi nhảy. Bắt đầu bằng việc thu thập thông số của tải và bộ nguồn, rồi thu hẹp ứng viên theo đặc tính nhảy, khả năng cắt, điều kiện lắp đặt và cách reset.

Loại nguồn và vị trí đặt CP

Trước hết xác nhận AC hay DC, điện áp làm việc, tần số, hệ thống nối đất và nhánh mà CP bảo vệ. Định mức AC và DC được liệt kê riêng ngay cả ở cùng điện áp, nên đừng coi định mức AC là giới hạn cho mạch DC.

Khác với AC, dòng DC không đi qua điểm không theo chu kỳ, nên hãy theo định mức DC của sản phẩm khi ngắt dòng DC. Model ghi dùng được cả AC và DC có thể có giới hạn điện áp, đặc tính nhảy và khả năng cắt khác nhau cho từng loại.

Mạch 24 V DC không có nghĩa là bộ bảo vệ nhỏ nào cũng dùng được. Hãy tách riêng phía sơ cấp và thứ cấp của bộ nguồn, số pha và hệ thống nguồn, theo các mức điện áp thường gặp trong nhà máy Nhật (400 V, 200 V, 100 V và 24 V).

Với các thiết bị dùng chung một nguồn, hãy lập danh sách từng nhánh kèm tên tải và dòng bình thường. Bảo vệ cảm biến, van điện từ và bộ điều khiển bằng một CP lớn sẽ làm thay đổi phần nào của máy dừng khi có sự cố, và cách tìm nguyên nhân, so với bảo vệ riêng từng tải.

Dòng liên tục và dòng khởi động (inrush)

Lấy dòng vận hành bình thường từ thông số của tải và điều kiện chạy thực tế. Với tải DC, chia công suất cho điện áp cho ra ước lượng. Hãy thu thập đỉnh dòng khi khởi động và thời gian của nó thành dữ liệu riêng.

Con số 4 A này là tổng tải bình thường, không phải đáp án cho định mức bộ nguồn hay giá trị cài của CP. Cũng cần tính mức tiêu thụ của bộ nguồn và CP điện tử (nếu có), các tải khởi động cùng lúc và sự thay đổi theo nhiệt độ môi trường.

Các tải có tụ điện đầu vào, máy biến áp, solenoid hoặc động cơ có thể kéo dòng lớn hơn nhiều so với bình thường ngay sau khi bật. CP phải cho phép khởi động bình thường đi qua nhưng vẫn cắt khi gặp quá dòng mà tải không chịu được.

Khi chọn đặc tính nhảy, cần xét cả giá trị đỉnh lẫn thời gian kéo dài.

← Cuộn ngang để xem đủ hình →

Dạng sóng hình chữ nhật giả định để cho thấy các dữ liệu đầu vào khi chọn. Đây không phải đường cong nhảy của sản phẩm thật, cũng không phải dạng sóng dòng khởi động được đảm bảo.

Giả sử một tải chạy 1,2 A và kéo 8 A trong 20 ms lúc khởi động, và một CP ứng viên định mức 2 A. Dòng chạy bằng 0,6 lần định mức còn dòng khởi động bằng 4 lần. Câu hỏi tiếp theo là CP phản ứng ra sao khi dòng ở mức 4 lần định mức trong 20 ms.

Đường cong nhảy thường vẽ bội số (hoặc phần trăm) của dòng định mức ở trục ngang và thời gian ở trục dọc. Đừng nhầm giây với phút, hay bội số với phần trăm, và kiểm tra xem đó là một đường đơn hay một dải giữa thời gian nhảy nhỏ nhất và lớn nhất.

Cho dòng khởi động bình thường đi qua và nhảy trước khi sự cố làm hỏng tải là hai điều kiện phải thỏa cùng lúc. Mỗi lần nhảy lại tăng định mức có thể đánh mất điều kiện thứ hai, nên hãy tìm hiểu đặc tính và nguyên nhân trước khi tăng dòng định mức.

Các tên đường cong như tức thời, nhanh, trung bình, chậm và trễ quán tính luôn phải đọc theo đường cong của chính hãng đó. Có độ trễ không có nghĩa mọi lần khởi động đều chịu được; với xung lặp lại và khi CP đã nóng, hãy làm theo tài liệu sản phẩm.

Với động cơ, dòng ở trạng thái ổn định, khởi động và rotor bị kẹt có ý nghĩa khác nhau, và mỗi mục đích bảo vệ cần giá trị khác nhau. Giám sát quá tải cơ khí như kẹt vật là việc riêng, tách khỏi bảo vệ ngắn mạch của CP; có thể xét relay shock (relay giám sát dòng) cho việc đó.

Đo dòng bình thường không cho biết đỉnh và thời gian của dòng khởi động ngắn. Hãy chọn băng thông, chức năng ghi và cách đấu đồng hồ cho phù hợp với điều cần ghi lại.

Bộ nguồn DC và bảo vệ nhánh

Nhiều bộ nguồn xung 24 V DC tự bảo vệ khỏi quá dòng bằng cách giới hạn dòng hoặc hạ điện áp ra. Nếu bộ nguồn giới hạn trước, CP nhánh có thể không nhận đủ dòng để nhảy trong thời gian mong đợi.

Kết quả là ngắn mạch ở một nhánh có thể kéo tụt điện áp của nguồn chung và làm dừng cả các thiết bị điều khiển vẫn lành. Vì vậy lắp CP cho từng nhánh không đảm bảo các nhánh còn lại tiếp tục chạy.

Một số CP điện tử được thiết kế quanh vấn đề này và hỗ trợ bảo vệ chọn lọc nhánh bị sự cố khi kết hợp với bộ nguồn. Cách giới hạn dòng và công suất nguồn yêu cầu khác nhau theo sản phẩm, nên hãy chọn cùng với điều kiện đi dây.

Chẳng hạn thông số của CP điện tử S8V-CP của Omron cảnh báo rằng công suất nguồn không đủ có thể làm tụt điện áp ra của mọi nhánh. Vì nguồn còn phải cấp dòng cần để CP nhảy, tổng dòng bình thường 4 A ở ví dụ trên chưa đủ để hoàn tất việc chọn.

Khi dây dài, cũng kiểm tra chênh lệch điện áp giữa đầu nguồn và đầu thiết bị cùng đường đi của dòng khi ngắn mạch. Một số sản phẩm có khởi động lệch thời gian hoặc tín hiệu cảnh báo, nên hãy ghi bộ nguồn, các CP và tải vào thông số như một hệ thống.

Nhiệt độ trong tủ, cách lắp và tiếp điểm phụ

Dù dòng và đặc tính nhảy đúng, CP vẫn không đạt hiệu năng mong đợi nếu vượt nhiệt độ định mức trong tủ hoặc điều kiện lắp sát nhau. Hãy kiểm tra dải nhiệt độ môi trường, mức giảm dòng cần thiết (derating), tư thế lắp và khoảng cách với thiết bị bên cạnh trong tài liệu của model bạn chọn.

Loại đầu nối, cỡ dây phù hợp, đầu cos, mô-men siết và nắp che đầu nối cũng là một phần của việc chọn. Kích thước nhỏ vừa chỗ cũ là chưa đủ; hãy kiểm tra không gian uốn dây và chỗ thao tác dụng cụ để lắp được mà không bị gò ép.

Bảng kiểm để không bỏ sót các điều kiện còn lại sau khi đã chọn số ampe.

← Cuộn ngang để xem đủ bảng →

Thông số	Cần kiểm tra	Thông tin cần có
Nguồn và điện áp	AC/DC, điện áp làm việc, cực tính và cách đấu quy định	Thông số bộ nguồn và sơ đồ một sợi / sơ đồ đấu dây
Định mức và đặc tính thời gian	Dòng liên tục, dòng khởi động bình thường, mức tải chịu được	Dạng sóng dòng của tải và đường cong nhảy
Khả năng cắt	Dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp, điều kiện thử	Điều kiện hệ thống và bảng định mức của model
Phối hợp bảo vệ	Thiết bị phía nguồn, giới hạn dòng của bộ nguồn, các nhánh còn lành	Dữ liệu tổ hợp của hãng
Môi trường và cách lắp	Nhiệt độ trong tủ, lắp sát nhau, tư thế, rung	Bản vẽ bố trí và điều kiện sử dụng
Đấu nối	Dây, đầu nối, siết, nắp che	Hướng dẫn lắp đặt và thông số linh kiện
Reset và tín hiệu	Reset tay/từ xa, tiếp điểm cảnh báo/phụ, điều kiện chạy lại	Thông số vận hành và trình tự dừng – phục hồi

Nếu điều kiện chưa chốt, đừng quyết định bằng cách chỉ tăng dòng định mức của ứng viên. Hãy thu thập thông tin về tải và bộ nguồn rồi hỏi hãng.

Tiếp điểm phụ và tiếp điểm cảnh báo làm việc khác nhau: tiếp điểm phụ thường báo trạng thái ON/OFF của tiếp điểm chính, còn tiếp điểm cảnh báo báo việc đã nhảy. Hãy kiểm tra loại tiếp điểm và trạng thái của nó khi bình thường và khi sự cố, định mức tín hiệu, và điều gì xảy ra với tín hiệu nếu mất nguồn cấp.

Màn hình trên tủ không báo động không chứng minh CP chưa tác động. Hãy kiểm tra trên mã model và sơ đồ trình tự xem tín hiệu chỉ báo việc nhảy hay cả khi gạt OFF bằng tay, và tiếp điểm phụ có thực sự được lắp hay không.

Sau khi nhảy: reset CP khác với khởi động lại máy

Sau khi nhảy, hãy tìm và loại bỏ nguyên nhân, chẳng hạn tải hỏng hoặc dây bị hư, trước khi reset CP. Đóng lại nhiều lần khi nguyên nhân còn đó có thể lặp lại sự cố và làm hư hại lan sang CP và thiết bị.

Có CP reset bằng tay, có CP tự reset, và có loại điện tử reset bằng tín hiệu ngoài, nên hãy làm theo hướng dẫn sử dụng của model. Loại nhiệt có thể cần nguội trước khi reset được; đừng cho rằng mọi model đều sẵn sàng sau cùng một khoảng chờ.

"Auto reset" (自動リセット, jido risetto) không nhất thiết có nghĩa mạch chính tự đóng lại. Mitsubishi Electric dùng thuật ngữ này cho CP30-BA vì tay gạt chuyển về OFF khi nhảy. Với tùy chọn tiếp điểm cảnh báo (AL), tay gạt dừng ở vị trí nhảy, nằm giữa ON và OFF.

Nói cách khác, cơ cấu sẵn sàng cho thao tác tiếp theo và mạch chính tự đóng lại là hai sự việc khác nhau. Một số CP điện tử cũng phân biệt "sẵn sàng reset" với "đầu ra ON", nên hãy đọc phần mô tả trạng thái trong hướng dẫn.

Ngay cả khi dừng lâu gây tốn kém, như máy bơm oxy bể cá, tự phục hồi cũng không phải câu trả lời cho mọi trường hợp. Hãy cân nhắc nguy hiểm khi chạy lại lúc sự cố còn đó với ảnh hưởng của việc dừng, rồi quyết định thiết kế cùng với cảnh báo, giám sát và hệ dự phòng.

Máy khoan dừng vì quá dòng cho thấy mặt còn lại: nếu dụng cụ quay ngay khi bảo vệ được reset thì có người bị thương. Phục hồi thiết bị bảo vệ, phục hồi nguồn điều khiển, xác nhận an toàn và cấp lệnh chạy cần là các bước riêng, tùy theo rủi ro của máy.

Trong ví dụ máy khoan, thiết kế giữ trục chính đứng yên ngay cả khi đã có điện trở lại.

← Cuộn ngang để xem đủ hình →

Biểu đồ minh họa việc giữ các thao tác tách biệt. Đây không phải sơ đồ đấu dây của mạch an toàn và không quy định mức tính năng an toàn yêu cầu; thiết kế theo đánh giá rủi ro của từng máy và các tiêu chuẩn áp dụng.

Phát hiện thấp áp hoặc cắt bằng cuộn shunt, cùng chức năng không cho máy chạy lại khi có điện trở lại, cũng là các chức năng riêng. CP không nhất thiết có chúng theo tiêu chuẩn, nên hãy kiểm tra trong thông số sản phẩm xem phụ kiện có không, điện áp làm việc, điều kiện giữ và mạch vận hành.

Nhả nút dừng khẩn cấp và bắt đầu vận hành bình thường được xử lý theo thiết kế an toàn của máy. CP chỉ đảm nhiệm một phần bảo vệ quá dòng. Chống giật điện và chống khởi động lại bất ngờ có được nhờ kết hợp đúng thiết bị và đúng mạch điều khiển.

Trước khi chốt thiết kế, hãy xác nhận khởi động bình thường, dừng, cảnh báo và trình tự reset khi đã nối tải dự kiến. Không tạo ngắn mạch cố ý ngoài hiện trường và không bỏ qua (bypass) thiết bị bảo vệ; phạm vi và cách kiểm chứng theo quy trình thử của hãng và của nhà máy.

Đối chiếu với tiêu chuẩn Việt Nam và an toàn lao động

Nhiều tiêu chuẩn TCVN về thiết bị điện hạ áp được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn IEC. Tuy nhiên bài này chưa xác nhận được số hiệu TCVN tương ứng của IEC 60934 / JIS C 4610, nên bên dưới chỉ dùng tên tiêu chuẩn IEC và JIS. Nếu khách hàng hoặc đơn vị kiểm tra yêu cầu hồ sơ theo TCVN, hãy hỏi nhà cung cấp và đừng tự quy đổi số hiệu.

Về an toàn lao động, Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015 yêu cầu cơ sở sử dụng lao động nhận diện và kiểm soát các nguy cơ. Việc reset CP, khởi động lại máy sau khi nhảy và khóa – treo thẻ (LOTO) nên được ghi thành quy định nội bộ của nhà máy, dựa trên đánh giá rủi ro của từng máy. Bài này không thay thế các quy định đó.

Checklist trước khi thay hoặc đổi định mức CP

• Đã xác định loại thiết bị từ datasheet: CP (JIS C 4610 / IEC 60934 / UL 1077) hay aptomat dây dẫn (JIS C 8201-2-1 / IEC 60947-2 / UL 489)
• Đã đọc đầy đủ mã model: số cực, phần tử (ví dụ 2P1E), phụ kiện bên trong, đặc tính nhảy, dòng định mức
• AC hay DC, điện áp làm việc, cực tính và cách đấu quy định
• Dòng bình thường của từng nhánh cùng đỉnh và thời gian của dòng khởi động
• Đã đối chiếu đường cong nhảy với dòng khởi động và với mức tải chịu được
• Dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp so với khả năng cắt theo đúng tiêu chuẩn và điện áp
• Đã kiểm tra thiết bị phía nguồn và giới hạn dòng của bộ nguồn để phối hợp bảo vệ
• Nhiệt độ trong tủ, derating, tư thế lắp và khoảng cách
• Đầu nối, cỡ dây, mô-men siết và nắp che
• Tiếp điểm phụ hoặc cảnh báo: có lắp không, đã đấu chưa, báo điều gì
• Cách reset, và điều kiện chạy lại được quyết định riêng khỏi việc reset CP, dựa trên đánh giá rủi ro của máy
• Đã tìm ra nguyên nhân của các lần nhảy lặp lại trước khi đổi sang định mức lớn hơn

Câu hỏi cho nhà cung cấp Nhật

• Mã model chính xác của từng CP trên bản vẽ là gì, và nó có những tiêu chuẩn, chứng nhận nào (JIS C 4610, IEC 60934, UL 1077, CSA)?
• Mỗi nhánh được chọn đường cong nhảy nào (tức thời, trung bình, chậm, trễ quán tính) và vì sao?
• Dòng bình thường, đỉnh và thời gian dòng khởi động của từng tải là bao nhiêu?
• Công suất định mức và cách giới hạn dòng của bộ nguồn DC là gì, và đã xác nhận bảo vệ chọn lọc của các CP với bộ nguồn đó chưa?
• Cần khả năng cắt bao nhiêu tại từng vị trí CP? CP nào dựa vào bảo vệ dự phòng, và nếu có thì từ thiết bị phía nguồn nào, theo điều kiện kết hợp nào?
• Tiếp điểm phụ hoặc cảnh báo có được lắp không, và chúng được dùng ra sao trong trình tự điều khiển?
• Sau khi CP nhảy và được reset, cần điều kiện và lệnh gì trước khi máy chạy lại?
• Nếu mua hàng trong nước, các CP địa phương nào được các anh chị chấp thuận làm hàng thay thế?

Mẫu email hỏi hàng (viết bằng tiếng Anh để gửi cho nhà cung cấp)

Dưới đây là mẫu bằng tiếng Anh, vì nhà cung cấp Nhật thường làm việc bằng tiếng Anh hoặc tiếng Nhật với đối tác nước ngoài. Chỉ cần thay phần trong ngoặc vuông.

Subject: Circuit protector CP3 on drawing E-012: replacement and trip question

Hello [Name],

On the [machine name] control panel, circuit protector CP3 (24 V DC branch to the solenoid valves, drawing E-012) trips at almost every startup. Before we change anything, could you please confirm the following?

• The exact model code of CP3, including its trip curve, and its certifications
• The normal and inrush current of the loads on this branch
• Whether a different trip curve or rating is acceptable, and which models you approve if we source locally
• The rated output and current-limiting behavior of the 24 V power supply

We will not increase the rating or change the device until we hear from you. Photos of the nameplate and the trip indication are attached.

Best regards,
[Your name]

Tên máy, số bản vẽ và số CP trong email này chỉ là ví dụ giả định.

Giới hạn của bài viết

• Bài này giải thích thuật ngữ và những điểm cần kiểm tra. Đây không phải phương pháp thiết kế hay quy trình thao tác. Thiết kế bảo vệ, reset và quyết định chạy lại thuộc về nhà chế tạo thiết bị và những người phụ trách an toàn điện tại nhà máy của bạn
• Mã model, định mức và chứng nhận khác nhau theo hãng, dòng sản phẩm và ấn bản catalog. Các ví dụ của Mitsubishi Electric và Omron ở đây chỉ minh họa loại thông tin cần tìm; luôn dùng datasheet hiện hành của đúng model
• Một tiêu chuẩn của CP không đảm bảo được chấp nhận theo quy định điện tại nơi bạn. Thiết bị theo UL 1077 hoặc IEC 60934 có được chấp nhận ở một vị trí nhất định hay không phụ thuộc quy định hiện hành và đơn vị kiểm tra
• Chưa xác nhận được số hiệu TCVN tương ứng; chỉ nên coi mối liên hệ với tiêu chuẩn Việt Nam là điều cần hỏi nhà cung cấp
• Các phép tính dòng điện và dạng sóng trong bài là ví dụ giả định

Câu hỏi thường gặp

CP có thay được NFB (MCCB) không?

Không, không thể chỉ vì cùng số ampe. NFB bảo vệ dây dẫn còn CP bảo vệ thiết bị. Trước khi chọn loại nào, hãy kiểm tra mạch cần bảo vệ gì, tiêu chuẩn áp dụng, điện áp, khả năng cắt và điều kiện kết hợp.

Nếu CP ghi "auto reset", máy có tự chạy lại không?

Chưa chắc. "Auto reset" có thể chỉ việc tay gạt hoặc cơ cấu bên trong trở về trạng thái sẵn sàng, chứ không phải mạch chính tự đóng lại. Sau khi loại nguyên nhân, hãy kiểm tra thao tác reset và trạng thái đầu ra của đúng model.

2P1E và 2P2E khác nhau thế nào?

Cả hai đều có hai cực. P là số cực đóng cắt, E là số phần tử cắt quá dòng, nên 2P1E phát hiện quá dòng ở một cực còn 2P2E ở cả hai cực. Hãy chọn theo hệ thống nối đất và sơ đồ đấu dây bên trong, kể cả phụ kiện.

Vì sao chỉ một nhánh có sự cố mà các thiết bị khác cũng dừng?

Thiết bị phía nguồn có thể đã nhảy cùng lúc, hoặc bộ nguồn DC dùng chung đã giới hạn dòng và làm tụt điện áp. Hãy kiểm tra cùng nhau công suất nguồn, dây dẫn và đặc tính CP, không chỉ nhánh bị sự cố.

CP cứ nhảy mãi, tôi lắp loại lớn hơn một cấp được không?

Hãy tìm nguyên nhân trước: ngắn mạch, quá tải, dòng khởi động hay nhiệt độ. Định mức lớn hơn có thể hết nhảy nhưng cũng làm CP không ngắt đủ nhanh khi sự cố để bảo vệ tải hay dây dẫn, nên cần xem lại việc chọn từ thông số.

Nguồn tham khảo

• Hiệp hội Tiêu chuẩn Nhật Bản (JSA), bản xem trước JIS C 4610:2005 (tiếng Nhật): tên, phạm vi, cơ sở là IEC 60934:2000
• BSI, Circuit-breakers for equipment (CBE) và SIS, IEC 60934:2019: phạm vi của IEC 60934
• Mitsubishi Electric Automation, CP30 circuit protectors, Low Voltage Power Distribution Selection Guide, ấn bản 18 (2018): mã model, dải định mức, khả năng cắt theo UL 1077 và IEC/JIS
• Mitsubishi Electric, catalog circuit protector, tháng 10/2019 (tiếng Nhật): thông số, đặc tính nhảy, tiếp điểm phụ
• Mitsubishi Electric FAQ, vị trí tay gạt CP30-BA sau khi nhảy (tiếng Nhật): auto reset và chỉ thị nhảy
• Mitsubishi Electric FA e-learning, circuit protector (tiếng Nhật): mục đích chính của CP
• Mitsubishi Electric, aptomat chống dòng rò (tiếng Nhật): phát hiện bằng ZCT
• Fuji Electric FAQ, circuit protector và bảo vệ dây dẫn (tiếng Nhật)
• Fuji Electric FAQ, miniature circuit breaker và circuit protector (tiếng Nhật)
• Fuji Electric FAQ, 2P1E và 2P2E (tiếng Nhật)
• Schneider Electric FAQ, supplementary protector theo UL 1077: không dùng cho bảo vệ mạch nhánh
• Omron, định mức và tính năng S8V-CP (tiếng Nhật): CP điện tử và chọn bộ nguồn
• E-T-A Nhật Bản (trang chủ), mục circuit protector loại nhiệt và loại điện tử (tiếng Nhật): cơ cấu nhiệt, ảnh hưởng nhiệt độ, cách ly cơ khí ở loại điện tử
• Oriental Motor, thiết bị bảo vệ động cơ (tiếng Nhật)
• Omron, reset thủ công và reset tự động (tiếng Nhật): khởi động bất ngờ và đánh giá rủi ro