Các phần tử bảo vệ mạch điện | Cầu Chảy, Rơ le nhiệt, Aptomat

Các phần tử bảo vệ mạch điện gồm những loại nào ? Chức năng của các phần tử này là gì ? Các phần tử khống chế là các phần tử tham gia vào mạch khống chế để khống chế một hệ truyền động điện với chức năng điều khiển hoặc bảo vệ. Khống chế có thể là bằng tay hoặc tự động. Mỗi phần tử khống chế có thể chỉ giữ chức năng điều khiển hoặc chức năng bảo vệ hoặc giữ đồng thời cả hai chức năng.

Xem thêm ” Cảm biến nhiệt độ”

1. Cầu Chảy

Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lưới điện 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 thường 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 nhưng tiết diện nhỏ thích hợp.
Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình dạng như hình 5.1. Dây chảy được kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy, có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn tung tóe ra xung quanh khi dây chảy đứt.

Cầu chảy là gì ? 

Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lưới điện 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 thường 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 nhưng tiết diện nhỏ thích hợp.

Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình dạng như hình trên. Dây chảy được kẹp chặt bằng vít vào đế cầu chảy, có nắp cách điện để tránh hồ quang bắn tung tóe ra xung quanh khi dây chảy đứt.

Trị số dòng điện mà dây chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn. Rõ ràng cần có Igh > Idm để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức

2. Rơ Le Nhiệt 

Rơle nhiệt là phần tử dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải. Rơle nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một chiều tới 440V và
xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz.

Nguyên lý cấu tạo của rơle nhiệt được biểu diễn ở hình 5.4. Mạch lực cần bảo vệ quá tải được mắc nối tiếp với phần tử đốt nóng 1. Khi có dòng điện phụ tải chảy qua, phần tử đốt nóng 1 sẽ nóng lên và tỏa nhiệt ra xung quanh.  Băng kép 2 khi bị đốt nóng sẽ cong lên trên, ời khỏi đầu trên của đòn xoay 3. Lò xo 6 sẽ kéo đòn xoay 3 ngược chiều kim đồng hồ. Đầu dưới đòn xoay 3 sẽ quay sang phải và kéo theo thanh cách điện 7. Tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt mạch điều khiển đối tượng cần bảo vệ.

Khi sự cố quá tải đã được giải quyết, băng kép 2 nguội và cong xuống nhưng chỉ tỳ lên đầu trên của đòn xoay 3 nên tiếp điểm 4 không thể tự đóng lại được. Muốn rơle hoàn toàn trở về trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo vệ quá tải, phải ấn nút hồi phục 5 để đẩy đòn xoay 3 quay thuận chiều kim đồng hồ và đầu tự do của băng kép sẽ tụt xuống giữ đòn xoay 3 ở vị trí đóng tiếp điểm 4.

Đặc tính thời gian – dòng điện (A-s): Dòng điện quá tải càng lớn thì thời gian tác động của rơle nhiệt càng ngắn.

Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh định giá trị của dòng điện tác động là: Itđ = (1,2 ÷ 1,3)Iđm.

Tác động của rơle nhiệt bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, rơle nhiệt sẽ tác động sớm hơn nghĩa là dòng điện tác động bị giảm. Khi đó cần phải hiệu chỉnh lại Itđ.

Aptomat là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố như: Quá tải, ngắn mạch, sụt áp… Đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng Aptomat để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường. Kết cấu các áptômat rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: Aptomat dòng điện cực đại, áptômat dòng điện cực tiểu, Aptomat điện áp thấp, Aptomat công suất ngược…

Hình dưới trình bày nguyên lý làm việc của một áptômat dòng điện cực đại. Aptomat dòng điện cực đại được dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và khi ngắn mạch.

Sau khi đóng áptômat bằng tay, áptômat cấp điện cho mạch cần được bảo vệ. Lúc này mấu của các chốt ở đầu cần 4 và đòn 5 móc vào nhau để giữ tiếp điểm động tỳ vào tiếp điểm tĩnh. Khi dòng điện vượt quá chỉ số chỉnh định của áptômat qua lực căng của lò xo 3, cuộn điện từ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ đủ lực, thắng lực cản của lò xo 3 và hút nắp từ động 2, làm cần 4 quay nhả móc chốt. Lò xo 6 kéo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh để cắt mạch.

Chỉnh định dòng điện cực đại có thể bằng nhiều cách, chẳng hạn qua chỉnh lực căng lò xo 3 tăng theo dòng điện cực đại mà áptômat phải cắt.

Như trên là một số thông tin về Các phần tử bảo vệ mạch điện. Hy vọng rằng bài viết giúp ích cho các bạn.

Xem thêm ” cảm biến áp suất”

Cám ơn các bạn.