Các loại cầu chì là gì?

Các loại cầu chì là gì?

Cầu chì là thiết bị ngắt dòng điện. Nó ngắt hoặc mở mạch bằng cách làm tan chảy phần tử cầu chì, do đó tách thiết bị hỏng khỏi mạch nguồn chính. Cầu chì chủ yếu được phân loại thành hai loại dựa trên điện áp cung cấp: cầu chì AC và cầu chì DC. Các loại cầu chì khác nhau được mô tả trong hình ảnh dưới đây.

Cầu chì DC

Cầu chì DC hoạt động để ngắt hoặc mở mạch khi có dòng điện quá lớn đi qua. Tuy nhiên, thách thức chính đối với cầu chì DC nằm ở việc dập tắt hồ quang do dòng điện một chiều tạo ra. Vì không có điểm tự nhiên nào mà dòng điện bằng không trong mạch DC, trái ngược với mạch AC, việc dập tắt hồ quang rất khó khăn. Để giảm thiểu điều này, các điện cực trong cầu chì DC được đặt cách xa nhau hơn. Do đó, kích thước của cầu chì DC lớn hơn so với cầu chì AC cùng công suất.

Cầu chì AC

Cầu chì AC được phân loại thành hai loại chính: cầu chì điện áp thấp và cầu chì điện áp cao. Dòng điện xoay chiều trong cầu chì AC có tần số làm cho biên độ của nó dao động từ 0° đến 60° trong vòng một giây. Đặc tính này của AC giúp dập tắt hồ quang dễ dàng hơn trong mạch AC so với mạch DC.

Cầu chì điện áp thấp có thể được phân loại thành bốn lớp, như được mô tả trong hình ảnh dưới đây. Cầu chì bán kín hoặc có thể tái sử dụng, cùng với cầu chì hoàn toàn kín hoặc dạng hộp, là những loại cầu chì được sử dụng phổ biến nhất.

Cầu chì có thể tái sử dụng

Cầu chì có thể tái sử dụng chủ yếu được sử dụng trong các mạch dòng điện nhỏ, như các mạch dây điện gia đình. Cầu chì có thể tái sử dụng bao gồm hai thành phần chính: vỏ cầu chì và bộ phận chứa cầu chì. Đế của cầu chì, thường được làm từ sứ, được thiết kế để giữ dây cầu chì. Các dây này có thể được làm từ vật liệu như chì, đồng mạ thiếc, nhôm hoặc hợp kim chì-thiếc. Một trong những ưu điểm của cầu chì có thể tái sử dụng là bộ phận chứa cầu chì có thể được dễ dàng đưa vào hoặc lấy ra khỏi đế mà không cần phải mở công tắc chính. Đặc điểm này cho phép thay thế dây cầu chì một cách thuận tiện khi nó bị cháy do dòng điện quá lớn, làm cho nó trở thành lựa chọn thực tế cho hệ thống điện gia đình, nơi đơn giản và dễ bảo dưỡng được đánh giá cao.

Cầu chì hoàn toàn kín hoặc dạng hộp

Trong cầu chì hoàn toàn kín hoặc dạng hộp, phần tử cầu chì được bọc hoàn toàn bên trong một vỏ kín, với các tiếp điểm kim loại được đặt ở cả hai đầu. Các cầu chì này có thể được phân loại thêm thành hai loại phụ: cầu chì dạng hộp D và cầu chì dạng hộp liên kết. Mỗi loại phụ có thiết kế và đặc điểm riêng, được điều chỉnh phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu điện khác nhau. Kết cấu kín của các cầu chì này cung cấp sự bảo vệ tăng cường chống lại các yếu tố môi trường và sự tiếp xúc tình cờ, làm cho chúng phù hợp cho nhiều hệ thống điện khác nhau, nơi an toàn và độ tin cậy là quan trọng.

Cầu chì dạng hộp D

Các thành phần chính của cầu chì dạng hộp D bao gồm đế, vòng nối, hộp, và nắp cầu chì. Hộp được chứa bên trong nắp cầu chì, và nắp cầu chì được gắn chắc chắn vào đế cầu chì. Khi hộp được vặn chặt vào đế, đầu hộp sẽ tiếp xúc với dẫn thể, do đó hoàn thiện mạch thông qua các đường dẫn cầu chì. Thiết kế này cho phép lắp đặt và thay thế hộp một cách dễ dàng, đảm bảo kết nối điện hiệu quả và bảo vệ trong mạch.

Cầu chì dạng hộp liên kết hoặc cầu chì dung lượng phá hủy cao (HRC)

Trong cầu chì dạng hộp liên kết hoặc HRC, phần tử cầu chì được thiết kế để chịu đựng dòng điện lỗi trong thời gian dài. Trong trường hợp lỗi kéo dài, phần tử cầu chì sẽ tan chảy, mở mạch và ngắt dòng điện. Một trong những ưu điểm đáng kể của cầu chì HRC là khả năng dập tắt cả dòng điện lỗi thấp và cao. Điều này làm cho chúng rất đáng tin cậy trong việc bảo vệ các hệ thống điện khỏi nhiều điều kiện dòng điện bất thường.

Cầu chì HRC được đặc trưng bởi tốc độ hoạt động cao. Chúng cũng đòi hỏi ít bảo dưỡng, điều này là một lợi ích lớn trong nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, sau mỗi lần hoạt động, phần tử cầu chì của cầu chì HRC cần được thay thế. Ngoài ra, trong quá trình xảy ra lỗi, các cầu chì này sinh nhiệt, có thể tác động đến hoạt động của các công tắc gần đó.

Vỏ của cầu chì HRC được lấp đầy bằng bột thạch anh tinh khiết, đóng vai trò là chất dập tắt hồ quang hiệu quả. Dây cầu chì trong cầu chì HRC thường được làm từ bạc và đồng. Dây cầu chì này bao gồm hai hoặc nhiều đoạn được nối bằng mối hàn thiếc. Mối hàn thiếc giúp giảm nhiệt độ trong điều kiện quá tải, nâng cao hiệu suất và độ bền tổng thể của cầu chì.

Để tăng khả năng ngắt mạch của cầu chì, hai hoặc nhiều dây bạc được kết nối song song. Các dây này được sắp xếp theo cách chỉ có một dây sẽ tan chảy tại một thời điểm. Cầu chì HRC có hai loại

Công tắc kiểu lưỡi dao

Trong công tắc kiểu lưỡi dao, việc thay thế dây cầu chì trong mạch đang hoạt động được hỗ trợ bằng cách sử dụng dụng cụ kéo cầu chì. Dụng cụ này cho phép tháo và thay thế dây cầu chì một cách an toàn mà không cần chạm trực tiếp vào nó, giảm thiểu nguy cơ bị điện giật. Mặt khác, cầu chì HRC kiểu vít có hai tấm dẫn điện được cố định chặt vào đế cầu chì. Tuy nhiên, khi tháo loại công tắc này, cần có thêm một mạch an toàn để ngăn người dùng bị điện giật. Mạch bổ sung này đảm bảo rằng dòng điện được cách ly đúng cách trước khi công tắc được tháo ra.

Cầu chì rơi

Cầu chì rơi hoạt động theo cách độc đáo. Khi phần tử cầu chì tan chảy do dòng điện quá lớn, nó sẽ rơi xuống dưới ảnh hưởng của trọng lực xung quanh điểm đỡ dưới. Đặc điểm này làm cho cầu chì rơi đặc biệt phù hợp để bảo vệ các biến áp ngoài trời. Trong môi trường ngoài trời, nơi biến áp tiếp xúc với nhiều điều kiện thời tiết và tiềm năng lỗi điện, cầu chì rơi có thể nhanh chóng và hiệu quả cách ly thành phần lỗi, bảo vệ biến áp và hệ thống điện tổng thể.

Cầu chì có bộ kích

Cầu chì có bộ kích là một thiết bị cơ khí có đủ lực và khả năng di chuyển. Điều này cho phép nó được sử dụng để đóng các mạch ngắt hoặc chỉ báo. Khi xảy ra lỗi trong hệ thống điện, cầu chì có bộ kích có thể được kích hoạt, và hành động cơ khí của nó có thể đóng mạch ngắt tương ứng, từ đó có thể ngắt nguồn điện để bảo vệ hệ thống. Ngoài ra, nó còn có thể kích hoạt mạch chỉ báo để tín hiệu về sự xảy ra lỗi, cung cấp một dấu hiệu thị giác hoặc âm thanh quan trọng cho nhân viên bảo trì.

Công tắc cầu chì

Công tắc cầu chì được thiết kế để sử dụng trong các mạch điện áp thấp và trung bình. Các đơn vị cầu chì trong các công tắc này có công suất từ 30, 60, 100, 200, 400, 600, và 800 ampe. Chúng có cấu hình 3 pha và 4 pha, mang lại sự linh hoạt trong các thiết lập điện khác nhau. Khả năng đóng của các cầu chì này có thể đạt tới 46 kA. Tuỳ thuộc vào công suất, chúng có khả năng ngắt an toàn dòng điện khoảng 3 lần dòng tải. Điều này làm cho công tắc cầu chì trở thành thành phần đáng tin cậy để bảo vệ các mạch điện khỏi dòng điện quá tải và ngắn mạch trong các ứng dụng điện áp thấp đến trung bình.

Cầu chì HRC điện áp cao

Một trong những thách thức chính đối với cầu chì điện áp cao là vấn đề corona. Corona xảy ra khi cường độ điện trường xung quanh dây dẫn đủ lớn để ion hóa không khí xung quanh, dẫn đến phóng điện. Để giải quyết vấn đề này, cầu chì điện áp cao được thiết kế với các tính năng đặc biệt. Các cầu chì này chủ yếu được phân loại thành ba loại, mỗi loại được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của các ứng dụng điện áp cao, đồng thời giảm thiểu tác động của corona và đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy.

Cầu chì HRC điện áp cao dạng hộp

Trong cầu chì HRC điện áp cao dạng hộp, phần tử cầu chì được cuộn theo hình xoắn ốc. Thiết kế này hiệu quả trong việc giảm thiểu hiệu ứng corona ở điện áp cao. Cầu chì chứa hai phần tử cầu chì được bố trí song song: một có điện trở thấp và một có điện trở cao. Trong điều kiện hoạt động bình thường, dây điện trở thấp sẽ truyền dòng điện bình thường. Tuy nhiên, trong trường hợp xảy ra lỗi, dây này sẽ là dây đầu tiên bị cháy, giảm dòng điện ngắn mạch. Quá trình hoạt động tuần tự này giúp bảo vệ hệ thống điện bằng cách nhanh chóng hạn chế dòng điện quá mức.

Cầu chì HRC điện áp cao dạng lỏng

Cầu chì HRC điện áp cao dạng lỏng được lấp đầy bằng tetraclorua cacbon và có nắp kín ở cả hai đầu. Khi xảy ra lỗi và dòng điện vượt quá giới hạn cho phép, phần tử cầu chì sẽ tan chảy và bị thổi bay. Chất lỏng tetraclorua cacbon trong cầu chì đóng vai trò là chất dập tắt hồ quang hiệu quả cho cầu chì HRC. Các cầu chì này được sử dụng trong bảo vệ biến áp cũng như cung cấp bảo vệ dự phòng cho cầu chì. Khả năng dập tắt hồ quang nhanh chóng của chúng làm cho chúng trở thành thành phần đáng tin cậy trong các thiết lập điện áp cao.

Cầu chì loại đẩy điện áp cao

Cầu chì loại đẩy được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các đường dây cấp điện và biến áp do chi phí hiệu quả. Chúng thường được thiết kế cho hệ thống 11 kV và có khả năng phá hủy lên đến 250 MVA. Loại cầu chì này bao gồm một ống rỗng, có đầu mở, được làm từ giấy ép nhựa tổng hợp. Các phần tử cầu chì được chèn vào ống, và các đầu ống được nối với các khớp nối thích hợp. Khi hồ quang được tạo ra, nó bị đẩy vào lớp phủ bên trong ống. Các khí sản sinh trong quá trình này giúp dập tắt hồ quang, bảo vệ hiệu quả hệ thống điện khỏi các điều kiện dòng điện quá mức.