Chức năng

Cầu chỉ dùng để bảo vệ mạch khi quá dòng. Bộ phận chủ yếu của cầu chì bao gồm dây chảy và vỏ, cơ khí còn có cả bộ phận dập tắt hồ quang.

Nguyên lý làm việc của cầu chì là khi có dòng bình thường (từ định mức trở xuống), dây chảy không chảy ra nhưng khi có quá dòng, dây chảy phát nóng và chảy ra, hồ quang phát sinh rồi bị dập tắt, mạch điện bị ngắt. Quá dòng càng lớn thì cắt mạch càng nhanh. Quan hệ giữa thời gian cắt mạch của cầu chì và dòng qua nó gọi là đặc tính bảo vệ của cầu chì (hình dưới). Nếu chỉ xét thời gian chảy của dây chảy thì có đặc tính chảy của cầu chì chênh lệch thời gian giữ đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì chính là thời gian dập tắt hồ quang.

Đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ của cầu chì

Đặc tính chảy và đặc tính bảo vệ

Trên hình cho thấy rằng khi I = Iđm thì thời gian chảy cầu chì t = ∞, tức là cầu chì không bị chảy và cầu chì bị chảy khi cđ quá dòng (I > Iđm)

Các thông số chính của cầu chì bao gồm điện áp định mức Uđm dòng định mức Iđm và dòng cắt định mức Icđm

Để làm dây chảy của cầu chì, người ta dùng các kim loại khác nhau như chì, kẽm, nhôm, đồng, bạc, hợp kim của thiếc v.v.. Chì, kẽm và hợp kim của thiếc có nhiệt độ nóng chảy thấp (327°C, 420°C và 200°C tương ứng), điện trở suất lớn nên thiết diện dây cháy lớn do đó chỉ dùng cho điện áp 500V trở lại. Khi điện áp từ 1000V trở lên dùng chì, kẽm và hợp kim của thiếc làm dây chảy không tốt vì thiết diện của nó lớn nên dập hồ quang khó.

Khi đó nên dùng dây chảy bằng đồng hoặc nhôm. Chúng có nhiệt độ nóng chảy cao hơn (1080°C và 960°C tương ứng), điện trở suất nhỏ, nên thiết diện nhỏ, thuận lợi cho dập hồ quang.

Vỏ cầu chì làm bằng các chất cách điện như sứ, thủy tinh, phíp,… Cầu chì có ưu điểm là rẻ, đơn giản, kích thước nhỏ, có thể cắt dòng lớn không hạn chế; nhưng có độ nhạy kém, có thể cắt theo pha và phải thay thế mỗi lần cầu chì chảy. Trong một số trường hợp do cắt nhanh cầu chì có thể hạn chế được dòng ngắn mạch (cắt mạch nhanh trước khi dòng ngắn mạch kịp đạt đến giá trị cực đại)

Phân loại, cấu tạo

Dựa vào kết cấu, có thể chia cầu chì thành các loại: cầu chì kiểu hở, kiểu ống không có chất độn, kiểu ống có chất độn và cầu chì có bộ phận dập tắt hồ quang tự sinh khí. Tùy theo điện áp mà có thể dùng loại cầu chì này hay cầu chì khác. Sau đây giới thiệu một số loại cầu chì thường gặp.

Cầu chì dưới 1000V

Cầu chì điện áp dưới 1000V

Cầu chì điện áp dưới 1000V   1-vỏ; 2-dây chảy; 3-ống bọc; 4-nắp; 5-miếng đệm; 6-đầu nối với mạch điện; 7-chất độn; 8-viên thiếc; 9-rãnh

Ở điện áp này dùng cầu chì kiểu hở, kiểu ống không chất độn và kiểu ống có chất độn.

Cầu chì kiểu hở (hình a) không có vỏ, có kết cấu đơn giản, hồ quang được dập tắt trong không khí, chỉ dùng cho mạch công suất không lớn. Cấu tạo gồm vỏ sứ 1, dây chảy 2 nhiều sợi song song và đầu nối với mạch điện 6.

Cầu chì kiểu ống không chất độn (hình b) dùng cho điện áp 220 ÷ 500V, dòng từ 15 ÷ 1000A, dòng cắt 1200-2000A. Cấu tạo gồm ống phíp 1, ống bọc 3, nắp 4, dòng chạy 2 và đầu nối với mạch điện 6. Để đầu nối không bị quay dùng miếng đệm 5 có rãnh. Dây chảy làm bằng thiếc có thiết diện thay đổi. Khi chảy, phần có thiết diện nhỏ bị đứt ra trước. Tại Liên Xô cầu chì kiểu này có loại Π P.

Cầu chì kiểu ống cổ chất độn (hình c) dùng cho điện áp xoay chiều 500V trở lại và điện áp một chiều 440V, dòng định mức 100-600A. Cấu tạo loại cầu chỉ này như cầu chì ống không chất độn nhưng khác ở chỗ là trong vỏ chứa đầy cát thạch anh 7 là chất độn dập tắt hồ quang. Khi hồ quang cháy, dây chảy bị chảy tạo khí và hồ quang bị dập tắt. Dây chảy làm bằng đồng với các rãnh 9. Để giảm nhiệt độ chảy người ta còn gắn các viên thiếc 8 ở giữa dây chảy.

Liên Xô chế tạo các loại cầu chì kiểu ống có chất độn sau: ΠH (dòng 100-600A), HΠH (dòng 60A), HΠE-2 (dòng 40-600A), ΠA và ΠΔC (điện áp xoay chiều 380V, một chiều 350V, dòng tới 600A).

Cầu chì trên 1000V

Cầu chì kiểu ống có chất độn điện cao áp

Cầu chì kiểu ống có chất độn điện cao áp  a, Dòng dưới 7,5A; b, Dòng trên 7,5A   1-nắp đáy; 2-nắp ngoài; 3-ống sứ; 4-cát thạch anh; 5-dây chảy; 6-viên thiếc; 7-chỉ thị tình trạng cầu chì

Ở điện áp này dùng cầu chì kiểu ống có chất độn và cầu chì có bộ phận dập tắt hồ quang tự sinh khí.

Cầu chì kiểu ống có chất độn ở điện áp cao (3 ÷ 35kV) cổ các dây chảy là các sợi bằng đồng hay bằng bạc (Hình trên). Để đảm bảo dập tắt hồ quang, dây chảy phải dài, thiết diện nhỏ quấn trên trục sứ (hình a) hay quấn kiểu lò xo (hình b). Trên dây chảy, có gắn các viên thiếc. Nguyên lý làm việc của cầu chì ở điện áp này như cầu chì cùng loại ở cấp điện áp dưới 1000V.

Ở Liên Xô có các loại cầu chì kiểu ống có chất độn điện áp 3 ÷ 35kV sau : ΠK, ΠKH, ΠK∋.

Cầu chì kiểu ống có bộ phận dập tắt hồ quang bằng chất tự sinh khí

Cầu chì kiểu ống có bộ phận dập tắt hồ quang bằng chất tự sinh khí

Cầu chì có bộ phận dập hồ quang bằng chất tự sinh khí (hình trên) dùng cho điện áp 10kV và cao hơn. Phần chính của cầu chì là ống tự sinh khí A, phía trong là các dây chảy bằng đồng 4 nối với dây dẫn mềm 3 và đầu tiếp xúc 1. Thanh thép 5 cùng với lò xo để làm căng dây mềm 3 (Hình b). Bốtrí cầu chì trên sứ như (hình a). Trên sứ đế 6 có dao 7. Ở đó có lò xo xoắn để có thể kéo dao 7 tới vị trí 7′. Dao 7 kẹp lấy cổ của đầu tiếp xúc 1. Khi ngắn mạch, trước hết dây chảy 4 chảy ra; dựới tác dụng của lò xo lưỡi dao 7 quay, kéo dây dẫn mềm 3, hồ quang xuất hiện nhưng bị thổi dọc theo ống do áp suất khí trong ống (1000 – 2000 N/cm2) rồi bị dập tắt.

Tương ứng với loại cầu chì này Liên Xô có loại ΠOH.

Trích: Nhà máy điện và trạm biến áp

Phân loại, cấu tạo và chức năng của cầu chì
4 (80%) 4 votes