Ngắn mạch là hiện t−ợng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách điện với đất) hoặc là hiện t−ợng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính trực tiếp nối đât). Nói cách khác đó là hiện t−ợng bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem nh− bằng không. Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tuỳ theo vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm xuống ít hay nhiều.
Khi ngắn mạch, trong mạng điện xuất hiện quá trình quá độ nghĩa là dòng điện và điện áp đều thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình th−ờng. Song song với sự biến thiên về dòng điện, điện áp trong mạng cũng giảm xuống. Mức độ giảm điện áp nhiều hay ít là tuỳ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch so với nguồn cung cấp. Thời gian điện áp giảm xuống xác định bằng thời gian tác động của rơle bảo vệ và của máy cắt điện đặt gần điểm ngắn mạch nhất.
Trong thực tế ta th−ờng gặp các dạng ngắn mạch sau: ngắn mạch ba pha, hai pha, một pha và hai pha chạm đất.
Thiết bị bảo vệ ngắn mạch ta có thể sử dụng là các cầu chảy, rơle, áptômat.... ở đây chúng tôi xin giới thiệu thiết bị bảo vệ ngắn mạch dùng cầu chảy.
Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ thiết bị điện và l−ới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch (hay còn gọi là đoản mạch, chập mạch).
Bộ phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy. Dây chảy th−ờng làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy thấp. Với những dây chảy trong mạch có dòng điện làm việc lớn, có thể làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy cao, nh−ng thiết diện nhỏ thích hợp. Do vậy dây chảy th−ờng là dây chì thiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng đ−ợc dập.
Dây chảy đ−ợc kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy. Cầu chảy th−ờng có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn ra xung quanh khi dây chảy đứt.
Đặc tính cơ bản của dây chảy là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt dây chảy theo dòng điện chạy qua nó. Hình: 4.1
t(s)
3
2 L K 1
0 Iđm Igh I(A) Hình 4.1: Đặc tính A- s của dây chảy
Đặc tính này còn gọi là đặc tính thời gian- dòng điện A- s (đ−ờng 1 hình 1). Dòng điện qua dây chảy càng lớn, thời gian chảy đứt càng nhỏ.
Để cầu chảy bảo vệ đ−ợc đối t−ợng cần bảo vệ với một dòng điện nào đó trong mạch, dây chảy phải đứt tr−ớc khi đối t−ợng bị phá huỷ. Nói cách khác , đ−ờng đặc tính A- s của dây chảy phải nằm d−ới đặc tính của đối t−ợng cần bảo vệ (đ−ờng 2 hình 1).
Thực tế thì dây chảy th−ờng có đặc tính nh− đ−ờng 3. Nh− vậy trong miền qua tải lớn (K∞), đ−ờng 3 thấp hơn đ−ờng 2: cầu chảy bảo vệ đ−ợc đối t−ợng. Trong miền quá tải nhỏ (đoạn LK), cầu chảy không bảo vệ đ−ợc đối t−ợng. Tr−ờng hợp này, dòng quá tải nhỏ, sự phát nóng của dây chảy toả ra môi tr−ờng xung quanh là chủ yếu nên không đủ làm chảy dây.
Trị số dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt đ−ợc gọi là dòng điện giới hạn. Rõ ràng cần có Igh> Iđm để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức.
Thông th−ờng đối với dây chảy chì thì: Igh/Iđm = 1.25 ữ 1.45
Các cầu chảy sử dụng trong kỹ thuật có nhiều dạng, kiểu khác nhau nh−ng nguyên lý làm việc hoàn toàn giống nhau, hình: 4.2 là ký hiệu cầu chảy trên sơ đồ điện.
Hình 4.2: Ký hiệu cầu chảy