Bạn có biết CB/ Aptomat là gì không? Đó là thiết bị điện rất quan trọng trong đời sống của chúng ta. Chúng giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi quá tải, ngắn mạch, dòng rò và các sự cố khác. Chúng cũng giúp tiết kiệm điện năng và tăng hiệu suất sử dụng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn về các loại CB/ Aptomat khác nhau và ứng dụng của chúng trong đời sống.

 

 

 CB và aptomat là gì?

       CB là viết tắt của cầu dao bảo vệ, còn aptomat là Aptomat là từ tiếng Nga dùng để gọi thiết bị đóng cắt tự động hay còn gọi là cầu dao tự động. Đây là những thiết bị điện thay thế cho cầu giao sứ tổng trước đây hay dùng.

       CB và aptomat là một dạng khí cụ điện dùng để ngắt hoặc kết nối mạch điện. CB và aptomat có chức năng bảo vệ mạch điện khỏi quá tải hoặc ngắn mạch, quá dòng, đoản mạch, đồng thời cũng có thể điều khiển mở hoặc đóng mạch điện theo ý muốn. CB và aptomat là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện của các công trình xây dựng, nhà máy, nhà ở, văn phòng, trường học, bệnh viện và nhiều nơi khác. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các loại CB và aptomat phổ biến hiện nay, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng, cũng như cách lựa chọn và sử dụng CB và aptomat an toàn và hiệu quả.

         Nhiệm vụ chính của CB/aptomat là cắt nguồn điện khi có sự cố xảy ra để tránh những thiệt hại cho các thiết bị điện và ngăn chặn nguy cơ chập cháy. Khác với cầu chì chỉ có thể hoạt động một lần rồi phải được thay mới, cầu dao có thể được khôi phục lại trạng thái ban đầu một cách thủ công ( cần một thao tác đơn giản là gạt cần ) hoặc tự động để tiếp tục hoạt động bình thường 

       CB và aptomat có nhiều loại và kích thước khác nhau, từ những thiết bị nhỏ dùng để bảo vệ các mạch điện yếu hoặc các thiết bị điện gia dụng đơn lẻ cho đến những thiết bị chuyển đổi lớn dùng để bảo vệ các mạch điện áp cao phục vụ cho toàn bộ khu vực.

Lịch sử phát triển của CB và aptomat ( Circle Breaker )

      Năm 1879, Thomas Edison phát minh ra cầu chì, một loại thiết bị bảo vệ điện đơn giản, dùng để ngắt mạch khi dòng điện quá tải.

       Năm 1898, Charles Vincent phát minh ra CB dạng cơ khí, dùng để ngắt mạch khi dòng điện ngắn mạch.

       Năm 1904, Hugo Stotz phát minh ra CB dạng điện từ, dùng để ngắt mạch khi dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch.

     Năm 1924, Brown, Boveri & Cie phát triển CB dạng không khí, dùng để ngắt mạch điện áp cao, bằng cách dùng không khí làm chất dập hồ quang.

      Năm 1930, Westinghouse phát triển CB dạng dầu, dùng để ngắt mạch điện áp cao, bằng cách dùng dầu làm chất dập hồ quang.

       Năm 1956, Siemens phát triển CB dạng chân không, dùng để ngắt mạch điện áp cao, bằng cách dùng chân không làm chất dập hồ quang.

      Năm 1964, General Electric phát triển CB dạng khí sulfur hexafluoride (SF6), dùng để ngắt mạch điện áp cao, bằng cách dùng khí SF6 làm chất dập hồ quang.

      Năm 1987, ABB phát triển CB dạng thế hệ mới, dùng để ngắt mạch điện áp cao, bằng cách kết hợp các công nghệ không khí, chân không và SF6.

      Năm 1991, Schneider Electric phát triển CB dạng Compact NSX, dùng để ngắt mạch điện áp thấp, bằng cách sử dụng các công nghệ điện tử và cơ khí.

      Năm 2003, Siemens phát triển CB dạng Sentron, dùng để ngắt mạch điện áp thấp, bằng cách sử dụng các công nghệ điện tử và cơ khí.

Cấu tạo của CB/Aptomat

 

 

Cấu tạo của CB/Aptomat gồm có các bộ phận sau:

Vỏ CB

       Vỏ CB làm bằng nhựa chịu nhiệt, có vai trò bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi ảnh hưởng của môi trường.

Cuộn dây nam châm điện

       Cuộn dây nam châm điện là bộ phận phát hiện sự cố ngắn mạch, khi có dòng điện quá lớn chạy qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường kéo tiếp điểm di động ngắt mạch.

Cần gạt

       Cần gạt: là bộ phận dùng để bật tắt CB/aptomat thủ công, có thể chỉ thị trạng thái của CB là ON (đóng), OFF (ngắt) hoặc TRIP (tự động ngắt do sự cố). Cơ cấu truyền động cắt CB có 2 cách truyền động cắt CB, đó là bằng tay hoặc bằng cơ điện.

Khung bảo vệ

       Khung là phần giữ các bộ phận khác của CB/Aptomat ở vị trí cố định và bảo vệ chúng khỏi các tác động bên ngoài. Khung cũng có tác dụng cách điện, giúp ngăn chặn hiện tượng rò rỉ điện ra ngoài và giảm nguy cơ giật điện cho người sử dụng. Khung thường được làm từ vật liệu cách điện và chống va đập, như nhựa, gỗ, sứ, v.v.

Tiếp điểm cố định

       Tiếp điểm cố định là bộ phận kết nối với ngõ vào dây điện ( tiếp điểm trên ) và ngõ ra dây điện (tiếp điểm dưới), không di chuyển khi aptomat hoạt động. 

        Ngõ vào dây điện (tiếp điểm trên) là nơi kết nối dây điện vào aptomat, thường có ký hiệu L (line) hoặc P ( phase )

        Ngõ ra dây điện (tiếp điểm dưới) là nơi kết nối dây điện ra khỏi aptomat, thường có ký hiệu N (neutral) hoặc T (terminal)

Tiếp điểm bên trong ( tiếp điểm di động )

        Tiếp điểm bên trong hay còn gọi là tiếp điểm di động là phần chịu trách nhiệm đóng và cắt mạch điện. Tiếp điểm bên trong có thể có 2 hoặc 3 cấp, tùy theo loại CB/Aptomat. Cấp tiếp điểm đầu tiên là tiếp điểm hồ quang, dùng để chịu dòng hồ quang khi cắt mạch. Cấp tiếp điểm thứ hai là tiếp điểm chính, dùng để chịu dòng điện chính khi đóng mạch. Cấp tiếp điểm thứ ba là tiếp điểm phụ, dùng để kết nối với các thiết bị phụ trợ như relay, đèn báo, công tắc, v.v.

       Khi đóng mạch, thứ tự đóng của các cấp tiếp điểm là: tiếp điểm hồ quang -> tiếp điểm phụ -> tiếp điểm chính. Khi cắt mạch, thứ tự mở của các cấp tiếp điểm là: tiếp điểm chính -> tiếp điểm phụ -> tiếp điểm hồ quang.

Buồng dập hồ quang

       Buồng dập hồ quang là phần dùng để dập tắt hồ quang khi cắt mạch. Buồng dập hồ quang được chia thành nhiều ngăn bằng các tấm thép có khả năng chịu nhiệt cao. Mỗi ngăn có khe hở để cho hồ quang chạy qua và bị làm lạnh bởi không khí. Có hai loại buồng dập hồ quang thông dụng là buồng dập kiểu hở và buồng dập kiểu nửa kín.

       Buồng dập kiểu hở có khe hở rộng, cho phép hồ quang thoát ra ngoài và được làm lạnh bởi không khí xung quanh. Buồng dập kiểu hở thường được dùng cho CB/Aptomat có khả năng cắt dòng điện lớn (trên 50kA) hoặc điện áp cao (trên 1000V).

       Buồng dập kiểu nửa kín có khe hở nhỏ, cho phép hồ quang chỉ thoát ra một phần và được làm lạnh bởi không khí trong buồng. Buồng dập kiểu nửa kín thường được dùng cho CB/Aptomat có khả năng cắt dòng điện nhỏ (dưới 50kA).

Thanh dẫn hồ quang

        Thanh dẫn hồ quang là bộ phận dẫn hồ quang từ tiếp điểm di động sang buồng dập hồ quang khi aptomat ngắt mạch.

Thanh lưỡng kim

       Thanh lưỡng kim: là bộ phận phát hiện sự cố quá tải, khi có dòng điện vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm nóng thanh lưỡng kim và làm cong thanh lưỡng kim, kéo theo tiếp điểm di động ngắt mạch.

Nguyên lý hoạt động của CB

 

 

        Khi mạch điện hoạt động bình thường, các tiếp điểm của CB và aptomat được nối với nhau bằng các móc nối để cho dòng điện lưu thông. CB và aptomat có thể được điều khiển bằng công tắc để mở hoặc đóng (ON/OFF) tùy theo nhu cầu bảo trì đường dây điện.

        Khi xảy ra rò điện, các tiếp điểm của CB và aptomat sẽ tự động tách ra do cơ chế. Tuy nhiên, dòng điện vẫn có thể tiếp tục lưu thông do hồ quang được hình thành trong quá trình. Để ngắt dòng điện hoàn toàn, cần phải dập tắt hồ quang bằng buồng dập hồ quang. Nếu không làm được, hồ quang sẽ gây chập cháy cuộn dây và mạch điện. Thời gian CB và aptomat ngắt dòng điện phụ thuộc vào thời gian dập tắt hồ quang.

      Nói một cách đơn giản, mỗi CB và aptomat có một giới hạn dòng cắt. Khi dòng điện qua CB và aptomat vượt quá giới hạn này, CB sẽ tự động Off. Ngược lại, khi dòng điện qua CB nhỏ hơn giới hạn này, CB và aptomat sẽ vẫn On.

Phân loại CB hiện có trên thị trường

      CB/aptomat trên thị trường hiện nay rất đa dạng và phong phú. Có thể kể đến một số loại CB/aptomat phổ biến như: CB/aptomat dòng xoay chiều, CB/aptomat dòng một chiều, CB/aptomat từ tính, CB/aptomat nhiệt, CB/aptomat kết hợp từ tính và nhiệt, CB/aptomat điện tử... Mỗi loại CB/aptomat có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

      Có nhiều loại CB khác nhau, có chức năng và cấu tạo khác nhau. Một số loại CB phổ biến là:

        CB tép (MCB) Miniature Circuit Breaker : CB loại tép, dùng để ngắt mạch quá tải thấp phù hợp để cắt dòng đến 100A hoặc hơn, Nó có thể đóng cắt tự động hoặc bằng tay khi có sự cố. Nó sử dụng không khí làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi đóng cắt. thường dùng cho các mạng điện hạ thế, dân dụng, công nghiệp nhỏ.

        CB khối (MCCB) Molded Case Circuit Breaker : CB loại khối, có dòng cắt ngắn mạch lớn, thường dùng cho các mạng điện công nghiệp, tòa nhà, nhà xưởng có thể cắt dòng đến 2400A.

        CB chống giật (RCCB) Residual Current Circuit Breaker : CB có chức năng nâng cao chống dòng rò, bảo vệ người sử dụng khỏi bị giật.

       CB 2 chức năng (RCBO) Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection : CB có khả năng chống dòng rò và bảo vệ quá dòng, tích hợp 2 chức năng của RCCB và MCB.

       CB 3 chức năng (ELCB) Earth Leakage Circuit Breaker : CB có khả năng chống dòng rò, bảo vệ quá dòng và ngắn mạch, tích hợp 3 chức năng của RCCB, MCB và MCCB.

       CB động cơ (MPCB) Motor Protection Circuit Breaker : CB chuyên dụng cho động cơ, có đặc tính bảo vệ động cơ, cho phép dòng vào nhưng ngăn chặn mọi tình trạng quá dòng.

       CB chuyển mạch không khí (ACB) Air Circuit Breaker : CB loại không khí, có buồng dập hồ quang là không khí, có khả năng ngắt mạch điện áp cao, thường dùng trong các tủ hạ thế, tủ máy biến áp, tủ hòa đồng bộ máy phát điện.

      CB chuyển mạch chân không (VCB) Vacuum Circuit Breakers : CB loại chân không, có buồng dập hồ quang là chân không, có khả năng ngắt mạch điện áp cao, thường dùng trong các tủ trung thế với điện áp từ 6.6kV trở lên. 

Những thông tin thêm về CB/Aptomat cần nắm:

       Một trong những yếu tố quan trọng của CB là cơ cấu truyền động cắt. Cơ cấu này giúp CB có thể ngắt hoặc kết nối mạch điện một cách nhanh chóng và an toàn. Có hai loại cơ cấu truyền động cắt phổ biến là:

      - Cơ cấu truyền động cắt bằng tay: Đây là loại cơ cấu đơn giản, dùng cho các CB có dòng cắt nhỏ (dưới 500A). Bạn có thể dùng tay để bật hoặc tắt CB bằng cách kéo hoặc đẩy thanh đòn trên thân CB.

      - Cơ cấu truyền động cắt bằng điện: Đây là loại cơ cấu phức tạp, dùng cho các CB có dòng cắt lớn (trên 500A). Bạn không thể dùng tay để bật hoặc tắt CB, mà phải dùng các thiết bị điều khiển như nút nhấn, công tắc, relay... Cơ cấu này sử dụng nguồn điện từ hoặc động cơ để kích hoạt thanh đòn trên thân CB.

       Ngoài ra, CB còn có chức năng bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố như quá dòng, ngắn mạch, sụt áp, thấp áp... Khi xảy ra các sự cố này, CB sẽ tự động ngắt mạch điện để bảo vệ các thiết bị điện và con người. Các chức năng bảo vệ của CB được thực hiện bởi các phần tử như:

      - Phần tử bảo vệ quá dòng: Đây là phần tử chính của CB, có nhiệm vụ ngắt mạch điện khi dòng điện vượt quá giới hạn cho phép. Phần tử này có thể là kim loại nóng chảy (dùng cho các CB nhỏ), lò xo (dùng cho các CB trung bình) hoặc từ trường (dùng cho các CB lớn).

      - Phần tử bảo vệ sụt áp, thấp áp: Đây là phần tử phụ của CB, có nhiệm vụ ngắt mạch điện khi điện áp lưới quá cao hoặc quá thấp so với ngưỡng cho phép. Phần tử này có thể là relay điện áp (dùng cho các CB thông minh) hoặc biến áp (dùng cho các CB đơn giản).

Ứng dụng cửa CB/Aptomat

 

       

       Các loại CB/ Aptomat trên đều có những ứng dụng riêng biệt trong đời sống. Chúng ta có thể thấy chúng ở các nơi như nhà ở, văn phòng, trường học, bệnh viện, nhà máy, xí nghiệp, trạm biến áp, trạm phân phối điện... Chúng giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi các sự cố có thể gây ra hỏng hóc, cháy nổ, mất an toàn cho người sử dụng. Chúng cũng giúp tiết kiệm điện năng và tăng hiệu suất sử dụng.

       Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu hơn về CB/ Aptomat và ứng dụng của chúng trong đời sống. Nếu bạn có thắc mắc hay góp ý gì, xin vui lòng để lại bình luận bên dưới. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này!