CB là gì? Aptomat là gì? Cách hoạt động của cầu dao tự động

CB là gì? CB là ký tự được viết tắt từ “Circuit Breaker”. Đây cũng là tên tiếng Anh của CB hay aptomat nói chung. Ngoài ra, chữ aptomat là tên gọi có nguồn gốc từ tiếng Nga.

CB là gì? Aptomat là gì?

Là thiết bị điện ra đời nhằm thay thế cho cầu dao tổng ngày xưa. CB hay còn gọi là aptomat sẽ ngắt nguồn điện vào hệ thống hay phụ tải một cách tự động khi có sự cố ngắn mạch.

Ngày nay, CB là thiết bị điện quan trọng, không thể thiếu trong cung cấp, hệ thống điện dân dụng cũng như công nghiệp.

CB là viết tắt của từ gì? Aptomat tiếng Anh là gì?

CB là ký tự được viết tắt từ “Circuit Breaker”. Đây cũng là tên tiếng Anh của CB hay aptomat nói chung. Ngoài ra, chữ aptomat là tên gọi có nguồn gốc từ tiếng Nga.

CB ngoài được gọi là aptomat ra, thì còn được gọi với một số tên như: CB điện, cầu dao tổng, cầu dao tự động…Chúng đều có cùng chức năng như: ngắt mạch điện khi điện quá tải, ngắn mạch, thấp áp…

Cấu tạo aptomat như thế nào?

Xét về cơ bản thì một CB có cấu tại bao gồm 4 bộ phận liên quan với nhau. Chúng có những đặc điểm cụ thể như sau:

Tiếp điểm bên trong CB aptomat

Aptomat CB thường có hai cấp tiếp điểm:

• Tiếp điểm chính
• Tiếp điểm hồ quang

Hoặc ba cấp tiếp điểm:

• Tiếp điểm chính
• Tiếp điểm phụ
• Và tiếp điểm hồ quang

Nguyên lý:

– Khi đóng mạch: Tiếp điểm hồ quang đóng => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm chính.

– Khi cắt mạch: Tiếp điểm chính mở => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm hồ quang.

Buồng dập hồ quang

Về cấu tạo, thì một buồng dập hồ quang cơ bản bao gồm nhiều tấm thép xếp thành ngăn. Mục đích là chia nhỏ hồ quang để việc dập được tốt hơn.

Có 2 loại cấu tạo thông dụng là: Buồng dập kiểu hở và buồng dập kiểu nửa kín. Mỗi loại có đặc điểm khác nhau:

• Buồng dập kiểu hở: Dùng để cắt dòng lớn, tầm 50kA trở lên. Hoặc điện áp trên 1000V.
• Buồng dập kiểu nửa kín: Nó là dạng buồng kín nhưng có các lỗ thoát khí nên được gọi là nửa kín. Chỉ dùng để cắt dòng dưới 50kA.

Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở.

Cơ cấu truyền động cắt aptomat CB

Aptomat có cấu tạo cơ cấu truyền động cắt:

• Cắt bằng tay: Dùng để cắt dòng < 600A
• Hoặc bằng cơ điện: Cơ cấu điện từ cắt dòng lớn, lên đến 1kA

Phần tử bảo vệ trong CB là gì

Các phần tử bảo vệ thường gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện xảy ra các sự cố như: Ngắn mạch, sụt áp, quá tải,…

Một số tính năng, đặc điểm của phần tử bảo vệ như:

• Móc bảo vệ quá dòng: Bảo vệ thiết bị điện không bị quá tải và ngắn mạch.
• Móc kiểu điện từ: Có cấu tạo gồm cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính. Cuộn dây này được quấn ít vòng nhưng có tiết diện lớn cho mục đích chịu dòng tải. Khi dòng điện quá tải thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra.
• Móc kiểu rơle nhiệt: Có cấu tạo tương tự như rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi quá tải xảy ra, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB.
• Móc bảo vệ sụt áp, áp thấp: Giống như kiểu điện từ. Cuộn dây có cấu tạo ít vòng quấn và tiết diện dây nhỏ, mục đích để chịu điện áp nguồn. Cuộn dây này được mắc song song với mạch điện chính.

Để an toàn tối đa, người ta thường tích hợp cả kiểu móc điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong một CB.

Nguyên lý làm việc của aptomat CB

Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về cách vận hành, hoạt động của 2 dòng aptomat là: 1 pha và 3 pha.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat 1 pha

Bằng cơ chế so sánh dòng điện cảm ứng sinh ra để phát hiện sự cố trên đường dây.

Nếu điện áp qua 2 dây bị rò, sinh ra dòng điện trên 2 dây khác nhau, hai từ trường biến thiên sinh ra trong lõi sắt khác nhau làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trên cuộn thứ cấp của biến dòng, dòng điện này được đưa vào IC để so sánh với chỉ số chống dòng rò ấn định trên aptomat có lớn hơn chỉ số an toàn không.

Nếu lớn hơn 15 mA hay 30 mA (tùy loại) thì IC sẽ cấp điện cho triac kích cuộn hút của Aptomat. Mục đích là để ngắt nguồn điện khỏi tải hay ngắt lưới điện khỏi hệ thống điện nhà chúng ta. Đồng thời ngắt điện nuôi mạch điều khiển của Aptomat. Khi Aptomat bị tác động thì điện áp cấp cho mạch điều khiển phải ngắt ngay nếu không sẽ cháy cuộn dây và mạch điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat 3 pha

Tương tự như trên: Aptomat tiến hành so sánh chỉ số dòng điện chạy trên 3 dây Pha, nếu phát hiện dòng điện chênh lệch là 15mA hay 30mA thì Aptomat sẽ ngắt nguồn điện AC ra khỏi tải hay ngắt lưới điện ra khỏi hệ thống điện nhà ngay lập tức.

Tìm hiểu các thông số trên aptomat CB

Các thông số chính của thiết bị đóng cắt hạ thế gồm có những thông số bên dưới, và chúng được giải thích:

• Tần số
• Rated service voltage Ue: Điện áp làm việc định mức
• Rated impulse withstand voltage Uimp: Điện áp chịu xung định mức
• Rated insulation voltage Ui: Điện áp cách điện định mức
• Rated uninterrupted current Iu: Dòng cắt định mức
• Rated ultimate short-circuit breaking capacity Icu: khả năng cắt được dòng ngắn mạch Icu
• Rated service short-circuit breaking capacity Ics=%Icu, (khoảng từ 75% đến 100%Icu), cắt được dòng ngắn mạch định mức
• Rated short-time withstand current Icw: Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch của tiếp điểm trong thời gian 1s hoặc 3s tùy vào nhà sản xuất.

Có những loại CB gì trên thị trường? Công dụng của aptomat?

Cùng với sự phát triển của công nghệ, và yêu cầu về an toàn điện, CB được phát triển với nhiều đặc điểm và tính năng khác nhau, vượt trội hơn, phù hợp với nhiều tình huống sử dụng hơn.

Phân loại CB aptomat trên thị trường:

• ACB: (Air Circuit Breaker) được gọi là máy cắt không khí
• VCB: (Vacuum Circuit Breaker) là máy cắt chân không
• MCCB: (Moulded Case Circuit Breaker) là aptomat khối, thường có dòng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 80kA)
• MCB: (Miniature Circuit Breaker) là aptomat loại tép, thường có dòng cắt định mức và dòng cắt quá tải thấp (100A/10kA)
• RCCB: (Residual Current Circuit Breaker) chống dòng rò loại có kích thước cỡ MCB 2P, 4P
• RCBO: (Residual Current Circuit Breaker with Over current Protection) chống dòng rò loại có kích thước cỡ MCB 2P có thêm bảo vệ quá dòng
• ELCB: (Earth Leakage Circuit Breaker) Thiết bị chống dòng rò, thực chất là loại MCCB hay MCB bình thường có thêm bộ cảm biến dòng rò. Loại này vừa bảo vệ ngắn mạch, vừa bảo vệ quá tải, vừa bảo vệ dòng rò.
• RCD: (Residual Current Device) là một thiết bị luôn gắn kèm với MCCB hay MCB để bảo vệ chống dòng rò.

Nếu xét trên phương diện bảo vệ thì chúng ta thấy RCCB và ELCB có tính năng hoàn toàn giống nhau (bảo vệ chống dòng rò – dòng dư thừa, chống giật), chỉ khác nhau về tên gọi. Mặt khác ELCB có loại cấu tạo như MCCB, còn RCBO chỉ có cấu tạo dạng tép như MCB.

RCBO = ELCB = RCCB + MCB (MCCB)

Cách phân biệt Aptomat và Contactor

Contactor là gì?

Contactor là một công tắc điều khiển chuyển đổi mạch điện. Contactor được điều khiển bởi một mạch điện có dòng thấp hơn rất nhiều mạch điện mà nó đóng cắt.

Điểm giống và khác nhau giữa Aptomat và Contactor

Điểm giống

Về cơ bản, hai thiết bị này đều dùng để đóng ngắt, chuyển mạch điện dòng điện.

Điểm khác nhau

• Contactor:là thiết bị đóng cắt làm nhiệm vụ đóng mở nguồn điện cho các động cơ, có thể chịu được dòng lớn ở mạng hạ áp.  Công tắc tơ được cấu tạo bởi cuộn hút, các tiếp điểm chính phụ và có thể sử dụng điều khiển từ xa. Việc đóng cắt contactor có thể thực hiện được bằng nam châm điện, khí nén hoặc thủy lực. Loại contactor thông dụng nhất bằng nam châm điện. Tần số đóng cắt của contactor rất lớn có thể đạt tới 1800 lần trong 1 giờ.
• Aptomat: còn được gọi là CB hay cầu dao tự động. Aptomat làm nhiệm vụ cấp nguồn và bảo vệ quá tải và ngắn mạch, sụt áp. Aptomat dùng đóng cắt ở mạch điện 1 pha hay 3 pha đều được. Bên cạnh đó aptomat được chia ra thành rất nhiều chức năng và thiết kế khác nhau như: MCB, MCCB,…nên tùy mục đích sử dụng mà người tiêu dùng có thể lựa chọn được loại aptomat phù hợp nhất.

Cách chọn cầu dao tự động CB (circuit breaker)

Aptomat hoạt động như 1 thiết bị bảo vệ chống quá dòng, quá tải và ngắn mạch. Vì thế, khi chọn lựa cầu dao tự động, chúng ta cần lưu ý các vấn đề sau:

– Chọn đúng điện áp

– Chọn dòng định mức bằng 120-150% dòng điện sử dụng. Ví dụ: Phụ tải có dòng 20A thì chúng ta chọn CB aptomat có dòng định mức khoảng 25A.

– CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức.

– Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB.

Ứng dụng của CB trong đời sống là gì

Các thiết bị đóng cắt hạ thế ACB, VCB, MCB, RCCB, RCBO, ELCB, RCD tuỳ vào đặc điểm của mình mà có những ứng dụng khác nhau. Thường dùng cho các mục đích:

• VCB thường dùng với điện áp từ 6.6kV trở lên
• ACB thường dùng với điện áp hạ áp, dùng cho các tải có dòng lớn, thường thì lớn hơn 400A có thể chọn ACB, <400A thì chọn MCCB
• MCCB thường dùng với mạng hạ áp, hiện nay một số dòng MCCB có thể cắt dòng đến 2400A. MCCB có hai loại: Giá trị cố định và giá trị biến đổi, với mỗi loại này cũng có hai loại là: TM (thermal & magnetic contact) dùng cho tải không có động cơ và MO (magnetic contact only) dùng cho tải động cơ.

• MCB thường dùng cho phụ tải nhỏ, xuất hiện nhiều trong hệ thống điện gia đình. Chúng có thể cắt dòng đến 100A hoặc hơn
• ACB, MCCB, MCB là những thiết bị đóng cắt (switchgear) ở mạng hạ thế có đầy đủ chức năng nhất của một thiết bị đóng cắt
• RCCB, RCBO, ELCB là loại dùng đóng cắt và bảo vệ chống dòng rò để bảo vệ chống giật cho người, chống cháy nổ cho thiết bị.

Bài viết gói gọn một số thông tin về thiết bị CB là gì? Cũng như giới thiệu đến các bạn những thiết bị trong dòng CB, cầu dao tự động và chức năng của từng loại.

Hy vọng những thông tin sẽ giúp ít cho các bạn trong việc tìm hiểu các thiết bị công nghiệp.

Hãy giúp mình chia sẻ bài viết nhé! Cảm ơn các bạn!