Điều gì là Arc Extinction Circuit Breaker?

Khi các tiếp điểm dẫn điện của cầu chì tự động tách ra, một hồ quang hình thành và tồn tại trong thời gian ngắn sau khi tiếp điểm tách. Hồ quang này nguy hiểm do năng lượng nhiệt mà nó tạo ra, có thể sản sinh lực nổ.

Cầu chì tự động phải dập tắt hồ quang mà không làm hỏng thiết bị hoặc đe dọa an toàn cho nhân viên. Hồ quang ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của cầu chì. Ngắt hồ quang DC tự nhiên khó khăn hơn so với hồ quang AC. Trong hồ quang AC, dòng điện tự nhiên đạt đến zero trong mỗi chu kỳ sóng, khiến hồ quang biến mất tạm thời. Điểm zero-crossing này tạo cơ hội để ngăn chặn hồ quang tái kích, tận dụng khoảng thời gian ngắn dòng điện vắng mặt để deion hóa khe hở và ngăn chặn tái kích.

Độ dẫn của hồ quang tỷ lệ thuận với mật độ electron (ion trên centimet khối), bình phương đường kính hồ quang, và nghịch đảo chiều dài hồ quang. Để dập tắt hồ quang, cần giảm mật độ electron tự do (ion hóa), thu nhỏ đường kính hồ quang, và tăng chiều dài hồ quang.

Các Phương Pháp Dập Tắt Hồ Quang

Có hai phương pháp chính để dập tắt hồ quang trong cầu chì tự động:

Phương Pháp Điện Trở Cao

• Nguyên lý: Điện trở hiệu quả của hồ quang được tăng lên theo thời gian, giảm dòng điện xuống mức mà việc sinh nhiệt không còn duy trì được hồ quang, dẫn đến sự dập tắt.

• Tán nhiệt: Do tính chất điện trở của hồ quang, hầu hết năng lượng hệ thống được tán nhiệt bên trong cầu chì tự động, đây là nhược điểm lớn.

• Các Kỹ Thuật Tăng Điện Trở Hồ Quang:

• Làm Mát: Giảm khả năng di chuyển của ion và mật độ electron.

• Mở Rộng Chiều Dài Hồ Quang: Tách rời các tiếp điểm tăng chiều dài đường đi, nâng cao điện trở.

• Giảm Diện Tích Khéo Léo: Thu hẹp đường kính hồ quang làm giảm độ dẫn.

• Chia Hồ Quang: Chia hồ quang thành các đoạn nhỏ hơn (ví dụ: qua lưới kim loại hoặc máng) tăng tổng điện trở.

Phương Pháp Điện Trở Thấp (Ngắt Dòng Không)

• Ứng Dụng: Chỉ áp dụng cho mạch AC, tận dụng các điểm zero tự nhiên của dòng điện (100 lần mỗi giây cho hệ thống 50 Hz).

• Cơ Chế:

• Điện trở hồ quang được duy trì ở mức thấp cho đến khi dòng điện đạt zero.

• Tại điểm zero-crossing, hồ quang tự dập tắt. Độ bền điện môi được khôi phục nhanh chóng qua các tiếp điểm để ngăn chặn tái kích, tận dụng khoảng thời gian ngắn không có dòng điện để deion hóa khe hở.

• Lợi Ích: Giảm thiểu tán nhiệt trong cầu chì bằng cách sử dụng các điểm zero tự nhiên của sóng AC, làm cho nó rất hiệu quả để ngắt hồ quang.