Cầu dao điện là công tắc điện tự động dùng để bảo vệ mạch điện trong trường hợp quá tải hoặc ngắn mạch. Chức năng đơn giản của cầu dao điện là phát hiện dòng điện sự cố và ngắt mạch điện. Không giống như cầu chì, cầu dao điện có thể đóng mở (bằng tay hoặc tự động) để khôi phục trạng thái điện bình thường.
Cầu dao điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Nguồn gốc
Thomas Edison đã mô tả một dạng sơ khai của cầu dao điện trong đơn xin cấp bằng sáng chế năm 1879, mặc dù hệ thống phân phối điện thương mại của ông sử dụng cầu chì. Mục đích của nó là để bảo vệ hệ thống dây điện chiếu sáng khỏi sự cố ngắn mạch và quá tải. Một thiết bị ngắt mạch thu nhỏ hiện đại tương tự như những thiết bị hiện đang được sử dụng đã được Brown, Boveri & Cie cấp bằng sáng chế vào năm 1924.
Hugo Stotz, một kỹ sư đã bán công ty của mình cho BBC, được ghi nhận là người phát minh ra DRP (Deutsches Reichspatent) 458392. Stotz’s phát minh là tiền thân của máy cắt nhiệt-từ hiện đại thường được sử dụng trong các trung tâm phụ tải gia đình cho đến ngày nay.
Việc kết nối nhiều nguồn máy phát điện vào lưới điện đòi hỏi sự phát triển của máy cắt điện với định mức điện áp ngày càng tăng và khả năng ngắt an toàn do dòng điện ngắn mạch ngày càng tăng do mạng tạo ra. Công tắc thủ công ngắt khí đơn giản tạo ra các vòng cung nguy hiểm khi ngắt điện áp cao; chúng nhường chỗ cho các tiếp điểm có dầu, và các dạng khác nhau sử dụng dòng không khí có điều áp, hoặc dầu có điều áp, để làm mát và ngắt hồ quang.
Đến năm 1935, các thiết bị ngắt mạch được chế tạo đặc biệt được sử dụng tại dự án Đập Boulder sử dụng tám lần ngắt nối tiếp và dòng dầu điều áp để ngắt các sự cố lên đến 2.500 MVA, trong ba chu kỳ của tần số nguồn AC.
Cấu tạo
Cấu tạo cầu dao điện.
Cầu dao điện có ba cấp tiếp điểm: tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang hoặc tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và tiếp điểm hồ quang. Nếu mạch được đóng, các tiếp điểm sẽ đóng theo trình tự.
Các tiếp điểm hồ quang được đóng đầu tiên, sau đó là các tiếp điểm phụ, và cuối cùng là các tiếp điểm chính. Ngược lại, khi ngắt mạch, tiếp điểm chính sẽ bị ngắt trước, sau đó đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.
Do đó, hồ quang chỉ cháy ở chỗ tiếp xúc với hồ quang, có thể bảo vệ tiếp điểm chính dẫn điện. Ngoài ra, bạn cần sử dụng thêm các tiếp điểm phụ để tránh hồ quang lan rộng và làm hỏng các tiếp điểm chính.
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của cầu dao điện.
Nguyên lý làm việc của cầu dao điện bảo vệ quá dòng rất đơn giản, dòng điện sẽ đi ra trên dây nóng theo chiều ngược lại và quay trở lại dây nối đất (và ngược lại: từ lạnh sang dây nóng). Tức là từ trường thay đổi tạo ra trong cuộn dây có chiều ngược lại, nếu hai dòng điện bằng nhau thì hai từ trường biến thiên sẽ tự động triệt tiêu nhau làm cho điện áp ra của cuộn thứ cấp = 0.
Nếu phát hiện một hiệu điện thế trên hai dây dẫn thì dòng điện trên hai dây sẽ khác nhau, do đó hai từ trường thay đổi tạo ra trong cuộn dây cũng sẽ khác nhau, gây ra phản ứng dòng điện cảm ứng trên cuộn dây. Dòng điện này sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng xem có lớn hơn dòng điện rò an toàn hay không?
Khi thao tác trên máy cắt, mạch DC được đóng cắt do hệ thống lưỡi cắt và hệ thống kẹp. Trong quá trình hoạt động của cầu dao, dao thường bị vòng cung, người sử dụng cần ngắt để hạn chế sinh ra hồ quang.
Công dụng của cầu dao
Công dụng của cầu dao điện.
Cầu dao điện là một thiết bị điện có chức năng đóng, ngắt mạch điện có cường độ trung bình và thấp. Không giống như một công tắc, một cầu dao điện ngắt kết nối dây pha và dây trung tính cùng một lúc. Ngoài ra cầu dao điện còn dùng để đóng cắt nguồn điện làm động cơ hoạt động ngược (1 pha và 3 pha). cầu dao điện không có chức năng tự động đóng mạch trong trường hợp ngắn mạch hoặc quá tải.
Để thực hiện chức năng này, nhà sản xuất đã lắp một cầu chì trên đó giúp bảo vệ mạch cầu chì. Aptomat là cầu dao điện có thể tự động mở mạch điện trong trường hợp ngắn mạch hoặc quá tải nên còn được gọi là cầu dao điện tự động Aptomat.
Phân loại cầu dao điện
Cầu dao điện thông thường
Ở loại cầu dao điện truyền thống, việc đóng cắt mạch điện hoàn toàn bằng tay. Không giống như một công tắc, một cầu dao điện thông thường ngắt kết nối dây pha và đường dây trung tính cùng một lúc. Các cầu dao điện này thường được trang bị cầu chì để tự động ngắt mạch khi dòng điện quá tải. Khi đó, cầu chì sẽ bị xì và đứt mạch điện. Để khôi phục trạng thái nguồn, bạn cần thay cầu chì mới ở trạng thái ngắt mạch, sau đó đóng cầu dao điện lại.
Cầu dao điện phụ tải?
Công tắc ngắt tải LBS (Load Break Switch) là một thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện. Nó được sử dụng như một cầu dao điện liên động, nhưng so với các cầu dao điện thông thường, ưu điểm của nó là có thể tắt / mở khi có tải.
Ký hiệu: D (dao tải); N (lắp đặt ngoài trời); T (lắp đặt trong nhà); điện áp danh định (kV); dòng điện danh định (kV).
Phân loại cầu dao điện.
Cầu dao điện tự động – Cầu dao điện chống giật CB
Cầu dao điện hiện đại hơn ngoài chức năng đóng ngắt mạch bằng tay còn tăng thêm chức năng tự động ngắt mạch khi dòng điện quá tải, ngắn mạch. Một số chức năng bổ sung, chẳng hạn như chức năng phát hiện sự cố dòng điện, chống rò rỉ hoặc đóng mở tự động để khôi phục trạng thái điện bình thường. cầu dao điện tự động có nhiều loại, cầu dao điện một pha và ba pha.
Cầu dao điện tự động còn được gọi là Aptomat hoặc CB trong tiếng Việt (chữ cái đầu tiên của từ cầu dao điện trong tiếng Anh).
Việc chế tạo và thiết kế mỗi cầu dao điện chống ngược có một chức năng riêng, chủ yếu được chia thành các dòng chính như RCBO, RCCB và ELCB:
- RCCB: Đây là cầu dao điện chống va đập, với chức năng cơ bản là phát hiện và ngăn chặn dòng điện rò rỉ, đồng thời tự động ngắt mạch điện để bảo vệ an toàn cho hệ thống điện và người sử dụng.
- RCBO: Đây là dòng CB-một bộ ngắt mạch chống giật tương tự như bộ ngắt mạch tự động MCB. Nhưng tích hợp chức năng chống rò điện an toàn hơn, dòng định mức chỉ từ 6A đến 63A.
- ELCB: Đây là loại dây CB chống giật, có chức năng tự ngắt mạch điện an toàn khi phát hiện sự cố chập điện. Quá tải và dòng rò, thiết kế thêm mạch qua nó đến các thiết bị điện, có rơ le bảo vệ sự cố chạm đất, bảo vệ thiết bị điện hiệu quả hơn, an toàn tuyệt đối cho người sử dụng bảo vệ dòng rò chạm đất thường được lắp trên bình nóng lạnh. Đặc biệt, các loại cầu dao điện chống giật này có đặc tính chống rò rỉ điện rất quan trọng đối với các mạch điện âm tường, giúp hạn chế tốt nhất tình trạng cháy nổ do chập mạch, nóng máy.
Cầu dao điện chuyển mạch một pha
Máy cắt cổ góp một pha có 3 tiếp điểm điện, mỗi tiếp điểm có 2 cực. Cấu tạo cơ bản của cầu dao điện chuyển mạch bao gồm đế sứ cách điện, các vít và thanh điều khiển để nối dây. Và đậy lại bằng một lớp vỏ nhựa để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
Cầu dao điện 3 pha 2 chiều- Cầu dao điện đảo chiều 3 pha
Cầu dao điện đảo chiều có 3 đầu nối (3 tiếp điểm), mục đích để chuyển đổi nguồn điện tùy theo từng trường hợp cụ thể. Ví dụ, khi kéo lên thì lấy điện từ lưới, khi kéo về giữa thì cầu dao điện ngắt điện, khi kéo xuống thì lấy điện từ máy phát điện hoặc ổn áp. .
Chức năng chính của cầu dao điện chuyển mạch là bảo vệ máy phát điện. Không bao giờ kết nối dây của máy phát điện trực tiếp với cầu dao điện chính. Khi có điện lưới, nếu không kịp tắt máy phát điện thì phải mở cầu dao điện chính ngay. Khi đó tất cả các thiết bị điện sẽ bị cháy rụi và hư hỏng máy phát điện.
Trong một số trường hợp, người ta sử dụng cầu dao điện đảo chiều cùng với bộ điều chỉnh cho hai trường hợp: sử dụng bộ điều chỉnh hoặc không sử dụng bộ điều chỉnh.
