Cầu dao là một loại thiết bị điện để bảo vệ cũng như điều khiển các bộ phận khác nhau trong mạch điện như máy biến áp, bánh răng chuyển mạch, động cơ, máy phát điện, máy phát điện, v.v. Có nhiều loại cầu dao khác nhau. Bài viết này thảo luận tổng quan về bộ ngắt mạch không khí.
Mục lục bài viết
1. Máy cắt không khí ACB là gì?
– Khái niệm máy cắt không khí Air Circuit Breaker:
Bộ ngắt mạch không khí (ACB) là một thiết bị điện dùng để bảo vệ quá dòng và ngắn mạch cho các mạch điện trên 800 Amps đến 10K Amps. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp dưới 450V. Chúng ta có thể tìm thấy các hệ thống này trong Bảng phân phối (dưới 450V). Ở đây trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về hoạt động của Bộ ngắt mạch không khí.
Cầu dao không khí là thiết bị ngắt hoạt động trong không khí như một phương tiện dập tắt hồ quang, ở áp suất khí quyển nhất định. Hiện nay trên thị trường có một số loại cầu dao và bánh răng đóng cắt có độ bền cao, hiệu suất cao, dễ lắp đặt và bảo trì. Các bộ ngắt mạch không khí đã thay thế hoàn toàn bộ ngắt mạch dầu.
– Cấu tạo máy cắt không khí: Việc xây dựng một bộ ngắt mạch không khí có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ phận bên trong và bên ngoài khác nhau như sau.
Các bộ phận bên ngoài của ACB chủ yếu bao gồm nút ON & OFF, một chỉ báo cho vị trí của tiếp điểm chính, một chỉ báo cho cơ chế lưu trữ năng lượng, đèn báo LED, nút RST, bộ điều khiển, bảng tên định mức, tay cầm để lưu trữ năng lượng, màn hình, lắc, nút nghỉ chuyến đi bị lỗi, kho lưu trữ rocker, v.v.
Các bộ phận bên trong của ACB chủ yếu bao gồm kết cấu đỡ bằng thép tấm, biến dòng dùng để bảo vệ bộ phận hành trình, hộp cách điện nhóm cực, các đầu nối ngang, buồng phóng điện hồ quang, bộ phận bảo vệ hành trình, hộp đấu dây, lò xo đóng, điều khiển đóng mở CB , tấm để di chuyển hồ quang và các tiếp điểm chính, tấm để cố định các tiếp điểm chính & hồ quang.
2. Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý làm việc của bộ ngắt mạch không khí khác so với các loại CB khác. Chúng ta biết rằng chức năng cơ bản của CB là dừng việc khôi phục hồ quang ở bất cứ nơi nào khe hở giữa các tiếp điểm sẽ chống lại điện áp phục hồi của hệ thống.
Bộ ngắt mạch không khí cũng hoạt động tương tự nhưng theo một cách khác. Trong khi ngắt hồ quang, nó tạo ra điện áp hồ quang thay cho nguồn điện áp. Điện áp này có thể được định nghĩa là điện áp nhỏ nhất cần thiết để duy trì hồ quang. Nguồn cung cấp điện áp có thể được tăng lên theo ba cách khác nhau bằng bộ ngắt mạch. Điện áp hồ quang có thể được nâng cao thông qua plasma hồ quang làm mát.
Một khi nhiệt độ của plasma hồ quang và chuyển động của hạt giảm xuống, thì sẽ cần bổ sung thêm gradient điện áp để giữ hồ quang. Điện áp hồ quang có thể được tăng lên bằng cách tách hồ quang thành nhiều chuỗi. Khi đường dẫn hồ quang tăng lên thì điện áp hồ quang cũng có thể được tăng lên. Ngay khi chiều dài đường dẫn hồ quang được tăng cường thì đường dẫn của điện trở cũng sẽ tăng điện áp hồ quang được sử dụng trên đường dẫn hồ quang do đó điện áp hồ quang có thể được tăng lên.
Phạm vi điện áp hoạt động lên đến 1KV. Nó bao gồm hai bộ tiếp điểm trong đó cặp chính sử dụng dòng điện cũng như tiếp điểm được làm bằng đồng. Một cặp tiếp điểm khác có thể được làm bằng carbon. Khi bộ ngắt mạch được mở, tiếp điểm chính đầu tiên sẽ mở khóa. Trong khi mở tiếp điểm chính, tiếp điểm hồ quang vẫn được kết nối. Bất cứ khi nào các tiếp điểm hồ quang được phân chia thì quá trình phóng hồ quang sẽ bắt đầu. Bộ ngắt mạch đã lỗi thời đối với điện áp trung bình.
3. Chức năng máy cắt không khí làm việc:
Bộ ngắt mạch không khí hoạt động với các tiếp điểm của chúng trong không khí tự do. Phương pháp điều khiển dập tắt hồ quang của họ hoàn toàn khác với phương pháp điều khiển máy cắt dầu. Chúng luôn được sử dụng để ngắt điện áp thấp và hiện nay có xu hướng thay thế các thiết bị ngắt dầu cao áp. Hình bên dưới minh họa nguyên lý hoạt động của mạch ngắt không khí.
Máy cắt không khí nói chung có hai cặp tiếp điểm. Cặp tiếp điểm chính (1) mang dòng điện ở tải bình thường và các tiếp điểm này được làm bằng kim loại đồng. Cặp thứ hai là tiếp điểm phóng điện hồ quang (2) và được làm bằng carbon. Khi mở cầu dao, các tiếp điểm chính sẽ mở trước. Khi các số liên lạc chính được mở, các số liên lạc hồ quang vẫn liên lạc với nhau.
Khi dòng điện nhận được một đường dẫn điện trở thấp song song qua tiếp điểm phóng điện hồ quang. Trong quá trình mở các liên hệ chính, sẽ không có bất kỳ hồ quang nào trong liên hệ chính. Việc phóng điện hồ quang chỉ được bắt đầu khi cuối cùng đường dẫn hồ quang các hành vi được tách rời nhau. Mỗi tiếp điểm hồ quang được trang bị một bộ chạy hồ quang giúp ích.
Hồ quang phóng điện lên trên do tác dụng nhiệt và điện từ như hình vẽ bên. Khi hồ quang được hướng lên trên, nó đi vào máng hồ quang, bao gồm các mảnh bắn tung tóe. Hồ quang trong máng sẽ trở nên lạnh hơn, dài ra và tách ra do đó điện áp hồ quang trở nên lớn hơn nhiều so với điện áp hệ thống tại thời điểm hoạt động của máy cắt không khí, và do đó hồ quang bị dập tắt cuối cùng trong thời gian dòng điện bằng không.
Hộp mạch phanh khí được làm bằng vật liệu cách nhiệt và chống cháy và nó được chia thành các phần khác nhau bằng các thanh chắn của cùng một vật liệu. Ở dưới cùng của mỗi tấm chắn là một bộ phận dẫn điện bằng kim loại nhỏ nằm giữa một bên của tấm chắn và bên kia. Khi hồ quang, được dẫn lên bởi lực điện từ, đi vào đáy máng, nó bị chia thành nhiều phần bởi các thanh chắn, nhưng mỗi mảnh kim loại đảm bảo tính liên tục về điện giữa các vòng cung trong mỗi phần, do đó, một số vòng cung nằm trong chuỗi .
Các lực điện từ trong mỗi và mọi phần của máng làm cho hồ quang trong phần đó bắt đầu ở dạng xoắn. Tất cả các vòng xoắn này nối tiếp với nhau do đó tổng chiều dài của vòng cung đã được kéo dài ra rất nhiều và sức đề kháng của nó được tăng lên rất nhiều. Điều này sẽ ảnh hưởng đến việc giảm dòng điện trong mạch.
Khi dao động bắt đầu giữa C và L như được mô tả đối với bộ ngắt mạch lý tưởng được hiển thị trong Hình dưới đây, điện trở này sẽ giảm mạnh dao động. Chắc chắn, nó thường nặng đến mức độ tắt dần tới hạn, khi đó dao động hoàn toàn không thể diễn ra và điện áp khởi động lại, thay vì xuất hiện như một dao động tần số cao, lại tăng nhịp chết đến giá trị cuối cùng của điện áp máy phát đỉnh. Điều này được hiển thị bên dưới dạng sóng thấp hơn.
CB lý tưởng với dạng sóng: Các loại ngắt mạch ngắt khí: Bộ ngắt mạch không khí chủ yếu có bốn loại và được sử dụng rộng rãi để duy trì điện áp trung bình trong nhà và các bánh răng công tắc của gia đình.
Plain Break Loại ACB hoặc Cross-Blast ACB: Loại thổi từ tính ACB; Bộ ngắt mạch Air Chute; Bộ ngắt mạch thổi khí
Bộ ngắt mạch Plain Break Loại ngắt khí. Bộ ngắt khí phanh trơn là dạng bộ ngắt khí đơn giản nhất. Các điểm tiếp xúc chính được làm theo hình dạng của hai chiếc sừng. Hồ quang của các bộ ngắt mạch này kéo dài từ đầu này sang đầu kia. Loại cầu dao này còn được gọi là ACB nổ chéo. Việc sắp xếp điều này có thể được thực hiện thông qua một buồng (máng vòng cung) được bao quanh bởi tiếp điểm.
Buồng hoặc máng hồ quang giúp làm mát và nó được làm bằng vật liệu chịu lửa. Máng vòng cung có các bức tường bên trong và nó được ngăn thành các ngăn nhỏ bằng cách sử dụng các tấm ngăn cách bằng kim loại. Các tấm này là bộ chia hồ quang trong đó mỗi ngăn sẽ hoạt động như một máng vòng cung nhỏ.
Hồ quang đầu tiên sẽ chia thành một chuỗi các vòng cung để tất cả các điện áp hồ quang sẽ trở nên cao hơn so với điện áp hệ thống. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp.
– Loại máy thổi từ tính Máy cắt không khí: Máy cắt không khí thổi từ được sử dụng ở công suất điện áp đến 11KV. Sự kéo dài của hồ quang có thể nhận được bởi từ trường được cung cấp bởi dòng điện trong cuộn dây thổi.
Loại cầu dao này cung cấp khả năng điều khiển từ trường đối với mômen hồ quang để tạo ra sự tắt hồ quang trong các thiết bị. Vì vậy, sự tắt này có thể được kiểm soát thông qua một từ trường được cung cấp bởi dòng điện trong các cuộn dây xả. Việc kết nối các cuộn dây xả ra có thể được thực hiện nối tiếp thông qua mạch điện bị ngắt.
Như tên cho thấy, những cuộn dây này được gọi là “thổi ra cuộn dây”. Từ trường không quản lý hồ quang được tạo ra trong bộ ngắt mạch, tuy nhiên, nó chuyển hồ quang thành các rãnh hồ quang bất cứ nơi nào hồ quang được làm mát và kéo dài tương ứng. Các loại CB này được sử dụng đến 11kV.
