KHÁI NIỆM
Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh sự cố ngắn mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng. Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi.
Các tính chất và yêu cầu của cầu chì:
– Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, không tác động khi có dòng điện mở máy và dòng điện định mức lâu dài đi qua.
– Đặc tính A – S (Ampe – giây) của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng bảo vệ.
– Khi có sự cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc.
– Việc thay thế cầu chì bị cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian.
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
*** Cấu tạo chì bao gồm các thành phần sau:
+ Phần tử ngắt mạch: Đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử này phải có khả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng củ dòng điện qua nó. Phần tử này có giá trị điện trở suất bé (thường bằng bạc, đồng hay các vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với các giá trị nêu trên…). Hình dạng của phần tử có thể ở dạng là một dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng.
+ Thân của cầu chì: Thường bằng thuỷ tính, ceramic (sứ gốm) hay các vật liệu khác tương đương. Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải đảm bảo được hai tính chất:
– Có độ bền cơ khí.
– Có độ bền về điệu kiện dẫn nhiệt và chịu đựng được các sự thay đôi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng.
+ Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì): Thường bằng vật liệu Silicat ở dạng hạt, nó phải có khả ngăng hấp thụ được năng lượng sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch.
+ Các đấu nối: Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thởi phải đảm boả tính tiếp xúc điện tốt.
*** Nguyên lý hoạt động
Tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điẹn chạy qua (đặc tính Ampe – giây). Để có tác dụng bảo vệ, đường Ampe – giây của cầu chì tại mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đối tượng cần bảo vệ.+ Đối với dòng điện định mức của cầu chì: Năng lượng sinh ra do hiệu ứng Joule khi có dòng điện định mức chạy qua sẽ toả ra môi trường và không gây nên sự nóng chảy, sự cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây sự già hoá hay phá hỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì.
+ Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì: Sự cân bằng trên cầu chì bị
phá huỷ, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá huỷ cầu chì: Người ta phân thành hai giai đoạn khi xảy ra sự phá huỷ cầu chì:
– Quá trình tiền hồ quang (tp).
– Quá trình sinh ra hồ quang (ta).
** Quá trình tiền hồ quang: Giả sử tại thời điểm t0 phát sinh sự quá dòng, trong khoảng thời gian tp làm nóng chảy cầu chì và phát sinh ra hồ quang điện. Khoảng thời gian này phụ thuộc vào giá trị dòng điện tạo nên do sự cố và sự cảm biến của cầu chì.
** Quá trình phát sinh hồ quang: Tại thời điểm tp hồ quang sinh ra cho đến thời điểm t0 mới dập tắt toàn bộ hồ quang. Trong suốt quá trình này, năng lượng sinh ra do hồ quang làm nóng chảy các chất làm đầy tại môi trường hồ quang sinh ra; điện áp ở hai đầu cầu chì hồi phục lại, mạch điện được ngắt ra.
Khi chọn cầu chì yêu cầu nó phải thỏa mãn ba điều kiện
sau:
– Dây chảy cầu chì không chảy khi có dòng điện mở máy động cơ chạy qua.
– Cầu chì phải cắt có tính chất chọn lọc, nghĩa là thiết bị điện nào bị ngắn mạch, chỉ cầu chì bảo vệ thiết bị đó cháy, cầu chì bảo vệ đường dây chính, cung cấp cho nhiều thiết bị vẫn không bị cháy.
Để thỏa mạn điều kiện thứ nhất, dòng điện định mức dây chảy cầu chì Icc phải chọn lớn hoặc bằng dòng điện làm việc lâu dài Ilv của thiết bị điện, hoặc đường dây mà cầu chì bảo vệ:
Icc>Ilv (5.5)
Kinh nghiệm thấy rằng, nếu dùng điện mở máy các động cơ không quá 2,5 lần dòng điện định mức, thì dây chảy cầu chì chỉ cần chọn theo điều kiện làm việc lâu dài theo (5.5) mà không cần kể đến dòng điện mở máy động cơ vì rằng dòng điện mở máy ở điều kiện đó chua-kip làm cháy dây chảy.
Nhưng nếu động cơ có đòng điện mở máy Imở lớn hơn 2,5 lần dòng điện định mức, để cho cầu chì không cháy khi mở máy động cơ, thì dòng điện định mức dây chảy cầu chì phải chọn sao cho thỏa mãn điều kiện:
Như vậy khi chọn cầu chì bảo vệ các động cơ lồng sóc có dòng điện mở máy lớn, ta phải chọn dây chảy cầu chì có dòng điện định mức thỏa mãn hai điều kiện (5.5) và (5.6).
Nếu cầu chì bảo vệ đường dây cung cấp cho nhiều động cơ có dòng điện mở máy lớn. Dòng điện mở máy của đường dây sẽ
mở tính trong trường hợp động cơ có hiệu số
lớn nhất đang mở máy, còn các động cơ khác đang làm việc. Lúc đó, dòng điện định mức dây chảy cầu chì ngoài việc thỏa mãn điều kiện (5.5) còn phải thỏa mãn điều kiện:
trong đó rlv là dòng điện làm việc của đường dây khi tất cả các động cơ mà đường dây cung cấp đang làm việc, trừ động cơ mở máy; Imở là dòng điện mở máy của động cơ có
Để đảm bảo tính chất cắt chọn lọc của cầu chì, ta phải chọn cầu chì bảo vệ mạch đường dây chính có dòng điện định mức lớn hơn cầu chì bảo vệ mạch nhánh ít nhất là một cấp tính theo giá trị dòng điện định mức của cầu chì.
Dòng điện định mức của dây chảy cầu chì sản xuất theo tiêu chuẩn chế tạo của các nhà máy thông thường là: 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 60, 80, 100, 125, 160, 190, 225, 260, 300, 350, 400A…
*** Hướng dẫn sử dụng và tính toán cầu chì bán dẫn – cầu chì cắt nhanh:
http://www.mediafire.com/file/wwuw2r4cwtzl8ph/High_speed_fuses_guide.pdf
*** Hướng dẫn sử dụng và tính toán cầu chì thông thường:
http://www.mediafire.com/file/c9c974paha7wcca/General_Purpose_Fuses_guide.pdf
