III. KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
1. CẦU CHÌ (Fuse)
1.1 Định nghĩa
Cầu chì là một loại khí cụ dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh khỏi dịng
điện ngắn mạch. Nĩ thường được dùng để bảo vệ đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng.Từ cầu chì cĩ nguồn gốc
xuất phát từ tiếng latinh là ‘fusus’ cĩ nghĩa là tan ra. Cầu chì được sử dụng từ khi con người phát minh ra điện năng.
Cầu chì cĩ đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành thấp nên ngày nay vẫn được ứng dụng rộng rãi.
Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy (để cắt mạch điện cần bảo vệ) và thiết bị dập tắt hồ quang để dập tắt hồ quang phát sinh ra sau khi dây chảy bị đứt. Ở mạch điện hạ thế đơi khi người ta khơng cần dùng thiết bị dập tắt hồ quang.
1.2Các loại cầu chì
Cầu chì được sản xuất dưới nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Trên thị trường hiện nay cĩ rất nhiều loại cầu chì, nhưng về cơ bản thì cĩ hai loại chính:
a. Cầu chì ống
Cầu chì ống thường cĩ 4 loại cơ bản:
Loại 1: hai đầu được bọc sắt, thân làm bằng thuỷ tinh và dây chảy được làm bằng chì dùng để nối hai đầu cầu chì lại với nhau.
Loại 2: Tương tự như loại 1 nhưng thân được làm bằng các sợi thuỷ tinh.
Loại 3: Tương tự như loại 1 nhưng dây chảy được làm bằng vật liệu là ribbon.
Loại 4: Dây chảy là thanh hợp kim mỏng được làm từ kẽm và đồng thau.
Loại cầu chì ống hiện nay được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Hiện nay người ta đã chế tạo được cầu chì cĩ thể chịu được điện áp định mức gần 10.000 volt
và dịng điện định mức trong khoảng 0.002÷10.000ampe.
Ngồi ra, cầu chì ống cịn được dùng để bảo vệ quá nhiệt với nhiệt độ trong khoảng:
65÷410oF.
Hình 4.17 Các loại cầu chì hình ống.
b. Cầu chì loại vặn (Plug-type fuses)
Cầu chì loại vặn cĩ dây chảy được làm bằng vật liệu ribbon.
Hình 4.18 Cầu chì loại vặn.
Hình 4.19 Cầu chì cĩ hộp bằng bảo vệ làm từ lexan.
Loại cĩ dịng định mức 250A, điện áp định mức 32VDC:
Dây chảy tốt
Dây chảy bị đứt
Hình 4.20 Cầu chì cĩ bộ phận bảo vệ bằng nhựa.
Cầu chì hình chữ T
Hình 4.21 Cầu chì hình chữ T.
Cầu chì loại MEGA.
Dịng điện định mức của loại cầu chì này là 100÷250A. Điện áp định mức 32VDC.
Hình 4.22 Cầu chì loại MEGA.
Khi được lắp đặt trong hệ thống loại cầu chì này cũng cĩ vỏ bảo vệ bên ngồi;
Hình 4.23 Cầu chì loại MEGA cĩ vỏ bằng nhựa.
Cầu chì Maxi
Hình 4.24 Cầu chì Maxi
Điện áp định mức 32VDC. Dịng điện định mức 30÷80A. Loại cầu chì này cĩ giá
thành tương đối thấp. Dây chảy của cầu chì cĩ điện trở rất thấp và được cách ly với bên ngồi. Loại cầu chì này thích hợp cho các dịng điện nhánh.
1.3 Nguyên lý làm việc của cầu chì
Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dịng điện
chạy qua ( đặc tính ampe-giây). Để cĩ tác dụng bảo vệ, đường ampe-giây của cầu chì
(đường 1, hình 4.25) tại mọi thời điểm đều phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường 2, hình 4.25).
Đường đặc tính thực tế của cầu chì được biểu thị bằng đường cong 3.
Trong miền quá tải lớn (vùng B), cầu chì bảo vệ được đối tượng.
Trong miền quá tải nhỏ (vùng A), cầu chì khơng bảo vệ được đối tượng.
Hình 4.25 Đặc tính ampe-giây của cầu chì. Trong thực tế, khi quá tải khơng lớn (1.5-2Iđm) thì sự phát nĩng của cầu chì diễn ra
chậm và phần lớn nhiệt lượng đều tỏa ra mơi trường xung quanh. Do đĩ cầu chì khơng bảo
vệ được quá tải nhỏ.
Trị số dịng điện mà dây chảy của cầu chì bị chảy đứt khi đạt tới nhiệt độ giới hạn được
gọi là dịng điện giới hạn (Igh). Để dây chảy của cầu chì khơng chảy đứt ở dịng điện làm việc định mức Iđm, cần phải đảm bảo điều kiện Igh > Iđm .
Để bảo vệ tốt và nhạy, dịng điện giới hạn phải khơng lớn hơn dịng định mức nhiều.
Đối với đồng : Igh / Iđm = 1.6÷2 Đối với chì : Igh / Iđm = 1.25÷1,45 Đối với hợp kim chì thiết : Igh / Iđm = 1.15
Dịng điện định mức của cầu chì được lựa chọn sao cho khi chạy liên tục qua
dây chảy, chỗ phát nĩng lớn nhất của dây chảy khơng làm cho kim loại bị oxy hĩa quá
mức và biến đổi đặc tính bảo vệ; đồng thời nhiệt phát ra ở bộ phận bên ngồi của cầu chì cũng khơng vượt quá trị số ổn định.
Khi chọn mua cầu chì thì cần phải chú ý vào 3 yếu tố chính : Điện áp định mức.
Dịng điện định mức.
Thời gian trì hỗn của cầu chì.
Ngồi ra người sử dụng cần phải tham khảo phạm vi ứng dụng của và các
thơng tin hướng dẫn sử dụng do nhà sản xuất cung cấp….
Dịng định mức của cầu chì: là dịng điện lớn nhất đi qua cầu chì mà khơng
làm đứt cầu chì. Dịng định mức luơn luơn đựơc ghi trên vịng sắt ở hai đầu của cầu chì.
Thơng thường, các cầu chì được sử dụng trên tàu cĩ dịng định mức cĩ thể lên tới 200A, loại cầu chì này cĩ thể dễ dàng tìm thấy trong các nguồn chiếu sáng khẩn cấp.
Điện áp định mức của cầu chì: thể hiện khả năng dập tắt hồ quang tức thì khi cầu chì bị nĩng chảy và nĩ cũng chính là điện áp lớn nhất dùng để ngăn hiện tượng phĩng
điện.Nĩi cách khác, khi cầu chì bị đứt thì tất cả các điện áp mà nhỏ hơn điện áp định mức
đều khơng thể gây ra hiện tượng phĩng điện tại khoảng trống trong cầu chì. Vì vậy khi chọn cầu chì, ta phải chọn cầu chì cĩ điện áp định mức bằng hoặc cao hơn điện áp bảo vệ
trong mạch điện.