Cầu dao là một loại thiết bị điện, được sử dụng để ngắt bất kỳ mạch điện nào bằng tay thông qua từ xa trong các trường hợp bình thường. Chức năng chính của cầu dao hoặc CB là ngắt mạch trong một số điều kiện sự cố như ngắn mạch, quá dòng, ... Nói chung, cầu dao đóng cắt hoặc bảo vệ hệ thống. Một số thiết bị được kết hợp với bộ ngắt mạch như công tắc rơ le, cầu chì,… cũng được sử dụng với mục đích tương tự. Các ứng dụng của bộ ngắt mạch chủ yếu bao gồm hệ thống điện và các ngành công nghiệp 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 được sử dụng trong các ngành công nghiệp có mạch không khí máy cắt là một loại. Bài viết này thảo luận tổng quan về bộ ngắt mạch không khí.

Air Circuit Breaker là gì?

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 Air Ngắt mạch .

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. Có một số loại thiết bị ngắt mạch không khí và chuyển đổi bánh răng có mặt trên thị trường hiện nay bền, hiệu suất cao, dễ lắp đặt và bảo trì. Các cầu dao không khí đã thay thế hoàn toàn các cầu dao 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, rung, nút nghỉ chuyến đi bị lỗi, kho lưu trữ rocker, v.v.

Xây dựng ACB

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, 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.

Nguyên tắc làm việc

Các nguyên lý làm việc của máy cắt không khí khác biệt 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 có 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. Có thể tăng điện áp cung cấp 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.
Khi nhiệt độ của plasma hồ quang và chuyển động của hạt bị giảm, thì sẽ cần bổ sung 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. Sau khi mở bộ ngắt mạch, 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 hồ quang sẽ bắt đầu. Bộ ngắt mạch đã lỗi thời đối với điện áp trung bình.

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 của máy cắt dầu. Chúng luôn được sử dụng cho các ngắt điện áp thấp và hiện nay có xu hướng thay thế các ngắt dầu cao áp. Hình bên dưới minh họa nguyên lý hoạt động của mạch ngắt 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 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 các tiếp điểm phóng điện hồ quang được tách ra. Mỗi tiếp điểm hồ quang được trang bị một bộ chạy hồ quang giúp ích.

“hoạt động MOSFET nâng cao kênh n ”

Hồ quang phóng điện lên trên do tác dụng nhiệt và điện từ như hình vẽ bên. Khi hồ quang hướng lên, nó đi vào máng hồ quang, bao gồm các mảnh văng. 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 bởi các thanh chắn của cùng một vật liệu. Ở dưới cùng của mỗi tấm chắn là một phần tử dẫn điện bằng kim loại nhỏ nằm giữa một bên của tấm chắn và bên kia. Khi hồ quang, do lực điện từ hướng lên, 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, như thể hiện ở trên, hình (b). 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.

Hình (a) cho thấy sự phát triển của hồ quang từ khi nó rời khỏi các tiếp điểm chính cho đến khi nó nằm trong máng hồ quang. Khi dòng điện tiếp theo ngừng ở mức dòng điện bằng không, không khí bị ion hóa trong đường dẫn của hồ quang đã được song song với các tiếp điểm mở và hoạt động như một điện trở shunt trên cả tiếp điểm và điện dung tự C, được hiển thị trong hình dưới đây hình với màu đỏ là điện trở R cao.

Khi dao động bắt đầu giữa C và L như được mô tả cho bộ ngắt mạch lý tưởng được hiển thị trong Hình dưới đây, lực cản này làm giảm 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

Mạch không khí cầu dao chủ yếu có bốn loại và được sử dụng rộng rãi để duy trì điện áp trung bình trong nhà và các bánh răng chuyển mạch 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

Loại ngắt mạch Máy cắt không khí

Bộ ngắt mạch phanh trơn là dạng bộ ngắt khí đơn giản nhất. Các điểm tiếp xúc chính được làm theo hình hai 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 vòng cung 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 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 các cuộn dây thổi.

Loại thiết bị ngắt mạch 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.

Bộ ngắt mạch Air Chute

Trong máy cắt không khí máng trượt không khí, các tiếp điểm chính thường được làm bằng đồng và dẫn dòng điện ở các vị trí đóng. Máy cắt không khí máng trượt khí có điện trở tiếp xúc thấp và được mạ bạc. Các tiếp điểm hồ quang là rắn, chịu nhiệt và được làm bằng hợp kim đồng.

“các loại máy bơm nước ”

Bộ ngắt mạch này bao gồm hai loại tiếp điểm như chính và hồ quang hoặc phụ. Việc thiết kế các tiếp điểm chính có thể được thực hiện bằng đồng cũng như các tấm bạc có điện trở ít hơn và dẫn dòng điện trong vị trí đóng. Các loại khác như hồ quang hoặc phụ trợ được thiết kế bằng hợp kim đồng vì chúng có khả năng chịu nhiệt.

Chúng được sử dụng để tránh gây hại cho các liên hệ chính vì phóng điện hồ quang và chúng có thể được thay đổi một cách đơn giản khi cần thiết. Trong khi vận hành bộ ngắt mạch này, cả hai tiếp điểm được mở sau và trước khi đóng các tiếp điểm chính trong bộ ngắt mạch.

Bộ ngắt mạch thổi khí

Các loại cầu dao này được sử dụng cho điện áp hệ thống 245 KV và 420 KV & thậm chí nhiều hơn nữa, đặc biệt khi cần vận hành cầu dao nhanh. Các lợi ích của bộ ngắt mạch này so với loại dầu được liệt kê dưới đây.

Không thể gây ra nguy cơ hỏa hoạn
Tốc độ ngắt cao trong suốt quá trình hoạt động của bộ ngắt mạch này.
Việc dập tắt hồ quang nhanh hơn trong suốt quá trình hoạt động của thiết bị ngắt này.
Thời lượng hồ quang là tương tự đối với tất cả các giá trị của sự gián đoạn dòng điện.
Khi thời lượng hồ quang ít hơn, do đó lượng nhiệt có thể được nhận ra từ hồ quang đến các tiếp điểm ít hơn, do đó tuổi thọ của tiếp điểm kéo dài hơn.
Việc duy trì tốt sự ổn định của hệ thống vì nó phụ thuộc vào tốc độ hoạt động của bộ ngắt mạch.
Nó cần ít bảo dưỡng hơn so với cầu dao loại dầu.
Các loại máy cắt nổ không khí có ba loại như máy nổ dọc trục & máy nổ dọc trục có tiếp điểm chuyển động trượt & máy nổ chéo.

Bảo trì bộ ngắt mạch khí

ACB hoạt động giống như các thiết bị bảo vệ mạch cho một loạt các ứng dụng điện áp thấp lên đến 600V AC như UPS, máy phát điện, trạm điện mini, bảng phân phối MCCB, v.v. và kích thước của chúng nằm trong khoảng từ 400A đến 6300A nếu không thì lớn hơn.

Trong bộ ngắt mạch này, gần 20% sự cố trong hệ thống phân phối điện xảy ra do ít được bảo dưỡng, dầu mỡ bám lâu, bụi bẩn, ăn mòn & các bộ phận đông lạnh. Vì vậy bảo dưỡng cầu dao là lựa chọn lý tưởng để đảm bảo hoạt động ổn định cũng như kéo dài tuổi thọ.

Việc bảo trì bộ ngắt mạch không khí là rất quan trọng. Đối với điều đó, nó nên được tắt trước, và sau đó tách khỏi cả hai mặt bằng cách mở bộ cách ly điện cần thiết. Bộ ngắt mạch phải được làm việc ở điều kiện không bị cô lập này đối với các khu vực hạn chế và xa trong mỗi năm. Bộ ngắt mạch phải được làm việc bằng điện từ giới hạn và cách ly sau đó khỏi giới hạn cơ học. Loại quá trình này sẽ làm cho bộ phận phá vỡ nhất quán hơn bằng cách tách bất kỳ lớp bên ngoài nào được phát triển giữa các mặt trượt.

Quy trình kiểm tra máy cắt không khí

Kiểm tra ngắt mạch chủ yếu được sử dụng để kiểm tra từng hoạt động của hệ thống chuyển mạch cũng như lập trình của cấu trúc vấp hoàn chỉnh. Vì vậy, kiểm tra là rất cần thiết đối với bất kỳ loại cầu dao nào để đảm bảo hiệu suất an toàn và nhất quán. So với các thiết bị khác, việc thực hiện thử nghiệm khó hơn.

Khi xảy ra sự cố ở cầu dao có thể dẫn đến đoản mạch các cuộn dây, hoạt động không chính xác, làm hỏng các kết nối cơ khí, ... Vì vậy, cầu dao cần phải kiểm tra thường xuyên để khắc phục tất cả các lỗi này.

Các loại thử nghiệm khác nhau được thực hiện trong bộ ngắt mạch chủ yếu bao gồm cơ, nhiệt, điện môi, đoản mạch, v.v. Các thử nghiệm thông thường của bộ ngắt mạch là thử nghiệm đi lại, điện trở cách điện, kết nối, điện trở tiếp xúc, vấp quá tải, vấp từ tức thời, v.v.

Làm thế nào Kiểm tra có thể được thực hiện?

Để kiểm tra bộ ngắt mạch, các loại thiết bị kiểm tra khác nhau được sử dụng để xác minh tình trạng của bộ ngắt mạch trong bất kỳ hệ thống điện nào. Thử nghiệm này có thể được thực hiện thông qua các phương pháp thử nghiệm khác nhau cũng như các loại thiết bị thử nghiệm. Các thiết bị kiểm tra là máy phân tích, micro ohmmeter, máy kiểm tra tiêm chính với dòng điện cao, vv Có một số lợi ích của kiểm tra ngắt mạch như sau.

Hiệu suất của bộ ngắt mạch có thể được nâng cao.
Mạch có thể được kiểm tra khi tải hoặc giảm tải.
Nhận biết yêu cầu bảo trì
Các vấn đề có thể tránh được
Các dấu hiệu sớm về lỗi có thể được xác định

Ưu điểm

Các ưu điểm của bộ ngắt mạch không khí bao gồm những điều sau đây.

Cơ sở đóng cửa lại tốc độ cao
Được sử dụng để hoạt động thường xuyên
Cần ít bảo trì hơn
Hoạt động tốc độ cao
Nguy cơ cháy nổ có thể được loại bỏ không giống như trong bộ ngắt mạch dầu
Thời gian hồ quang nhất quán và ngắn, do đó việc ghi danh bạ ít hơn

Hạn chế

Những nhược điểm của bộ ngắt mạch không khí bao gồm những điều sau đây.

Một hạn chế của nguyên lý máng hồ quang là không hiệu quả ở dòng điện thấp, nơi trường điện từ yếu.
Bản thân máng không nhất thiết kém hiệu quả hơn trong hoạt động kéo dài và khử ion so với dòng điện cao, nhưng chuyển động hồ quang vào máng có xu hướng trở nên chậm hơn và không nhất thiết phải có được sự gián đoạn tốc độ cao.

Các ứng dụng của Máy cắt không khí

Bộ ngắt mạch không khí được sử dụng để điều khiển các thiết bị phụ trợ của trạm điện và các nhà máy công nghiệp. Chúng bảo vệ các nhà máy công nghiệp, máy điện như máy biến áp , tụ điện và máy phát điện.

Chúng chủ yếu được sử dụng để bảo vệ thực vật, nơi có nguy cơ cháy hoặc nổ.
Nguyên tắc hãm khí của hồ quang mạch ngắt khí được sử dụng trong Mạch DC và mạch AC lên đến 12KV.
Không khí bộ ngắt mạch có công suất điện trở cao giúp tăng điện trở của hồ quang bằng cách tách, làm mát và kéo dài.
Máy cắt không khí cũng được sử dụng trong hệ thống chia sẻ điện và NGD khoảng 15kV

Vì vậy, đây là tất cả về Máy cắt không khí (ACB), hoạt động của nó và các ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc để thực hiện bất kỳ dự án điện và điện tử nào , vui lòng đưa ra phản hồi của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, đó là chức năng của ACB là gì?