Một cầu chì là thiết bị được sử dụng trong các mạch điện để bảo vệ thiết bị điện khỏi quá tải và ngắn mạch. Đây là thành phần đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất để ngắt mạch điện khi gặp dòng điện ngắn mạch hoặc quá tải quá mức.
Cầu chì được sử dụng để bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch trong các hệ thống điện áp cao lên đến 66 kV và hệ thống điện áp thấp lên đến 400 V. Trong một số ứng dụng, việc sử dụng chúng bị giới hạn trong các tình huống mà đặc tính hiệu suất của chúng phù hợp độc đáo cho việc ngắt dòng điện.
Nguyên lý hoạt động của cầu chì
Cầu chì hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Trong điều kiện bình thường:
Phần tử cầu chì mang dòng điện hoạt động bình thường, tạo ra nhiệt lượng phát tán vào không khí xung quanh.
Điều này duy trì nhiệt độ của phần tử dưới điểm nóng chảy, đảm bảo hoạt động liên tục của mạch.
Khi có sự cố (ví dụ: ngắn mạch hoặc quá tải):
Dòng điện tăng lên rất nhiều so với mức bình thường.
Nhiệt lượng quá mức làm tan chảy nhanh chóng phần tử cầu chì, ngắt mạch và cách ly sự cố.
Điều này bảo vệ máy móc và thiết bị kết nối khỏi hư hỏng do dòng điện bất thường.
Thiết kế và chức năng
Chất liệu phần tử: Được làm từ kim loại dẫn điện được chọn cẩn thận (ví dụ: đồng, bạc, hoặc hợp kim thiếc-chì) có điểm nóng chảy thấp để đảm bảo tan chảy nhanh chóng trong điều kiện sự cố.
Bộ phận chứa: Bao bọc phần tử, cung cấp hỗ trợ cơ học và (trong các loại kín) vật liệu dập hồ quang (ví dụ: cát thạch anh) để ngăn chặn hồ quang trong quá trình ngắt.
Chức năng chính: Cho phép dòng điện bình thường lưu thông trong khi nhanh chóng ngắt dòng điện sự cố có cường độ lớn.
Lợi ích của cầu chì điện
Bảo vệ tiết kiệm chi phí: Hình thức bảo vệ mạch tiết kiệm nhất, không yêu cầu bảo dưỡng liên tục.
Hoạt động tự động: Phản ứng ngay lập tức với sự cố mà không cần can thiệp bên ngoài, thường nhanh hơn so với cầu dao tự động.
Giới hạn dòng điện: Phần tử cầu chì nhỏ tự nhiên giới hạn dòng điện sự cố bằng cách tan chảy nhanh chóng, giảm stress lên các thành phần hệ thống.
Đặc tính thời gian-dòng điện nghịch đảo: Khả năng tự nhiên phân biệt giữa quá tải (phản ứng chậm) và ngắn mạch (ngắt ngay lập tức), làm cho nó phù hợp cho bảo vệ quá tải.
Nhược điểm của cầu chì điện
Thời gian ngừng hoạt động để thay thế: Yêu cầu thay thế thủ công sau khi hoạt động, dẫn đến gián đoạn dịch vụ tạm thời.
Khó khăn trong việc phối hợp: Việc khớp đặc tính dòng điện-thời gian của cầu chì với các thiết bị bảo vệ khác (ví dụ: cầu dao tự động) có thể phức tạp, gây rủi ro về hoạt động sai hoặc chậm trễ trong việc dọn dẹp sự cố.
Ứng dụng
Hệ thống điện áp thấp: Bảo vệ cáp trong các mạch chiếu sáng và điện, thường lên đến 400 V.
Hệ thống điện áp trung bình: Được sử dụng trong mạng phân phối sơ cấp cho các biến áp có định mức lên đến 200 kVA, hoạt động ở điện áp lên đến 66 kV.
Các tình huống chuyên biệt: Tối ưu cho các mạch ít hoạt động hoặc nơi mà cầu dao tự động tốn kém, như trong các môi trường dân dụng, thương mại và một số môi trường công nghiệp.
Cầu chì vẫn là nền tảng của bảo vệ điện nhờ sự đơn giản, tin cậy và tiết kiệm chi phí, đặc biệt trong các ứng dụng mà tần suất xảy ra sự cố thấp và việc ngắt tự động nhanh chóng là quan trọng.
