Cơ chế bảo vệ của cầu dao điện là gì?

Trong hệ thống điện, cầu dao điện đóng vai trò vô cùng quan trọng, là “lá chắn” bảo vệ an toàn cho người sử dụng và thiết bị khỏi các nguy cơ tiềm ẩn như quá tải, ngắn mạch, rò rỉ điện,… Hiểu rõ cơ chế bảo vệ của cầu dao điện sẽ giúp chúng ta sử dụng thiết bị này một cách hiệu quả và an toàn nhất. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích chi tiết về cơ chế hoạt động của các loại cầu dao điện phổ biến hiện nay.

Aptomat hay còn gọi là cầu dao tự động, đây là một thiết bị điện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố quá tải, ngắn mạch và rò rỉ điện.

Các cơ chế bảo vệ của cầu dao điện

1, Bảo vệ quá tải

Cơ chế nhiệt

• Bên trong cầu dao aptomat, có một dải lưỡng kim (bimetal strip) được gắn song song với mạch điện.
• Dải lưỡng kim này gồm hai kim loại khác nhau, có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau, ghép chặt với nhau.
• Khi dòng điện chạy qua dải lưỡng kim vượt quá giá trị định mức trong một khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên khiến hai kim loại giãn nở khác nhau, làm cho dải lưỡng kim uốn cong.
• Khi dải lưỡng kim uốn cong đến mức nhất định, nó sẽ kích hoạt cơ chế ngắt mạch, làm mở các tiếp điểm và ngắt nguồn điện để bảo vệ cơ chế mạch.

2, Bảo vệ ngắn mạch

Cơ chế điện từ

• Cầu dao aptomat có một cuộn dây (solenoid) được nối song song với mạch chính.
• Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện tăng đột ngột và rất lớn chảy qua cuộn dây, tạo ra một từ trường mạnh.
• Từ trường này kéo lõi sắt từ (armature) bên trong cuộn dây về phía nó.
• Khi lõi sắt từ di chuyển, nó sẽ kích hoạt cơ chế ngắt mạch, làm mở các tiếp điểm và ngắt nguồn điện ngay lập tức.
• Quá trình này diễn ra rất nhanh, chỉ trong vài milli giây, ngăn chặn được hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống và thiết bị điện.

3, Bảo vệ chống rò điện 

Cơ chế vi sai 

• Cầu dao aptomat có tích hợp thiết bị bảo vệ dòng rò (Residual Current Circuit Breaker – RCCB) sử dụng một biến dòng vi sai.
• Biến dòng vi sai giám sát dòng điện đi qua dây pha (Live wire) và dây trung tính (Neutral wire).
• Trong điều kiện hoạt động bình thường, dòng điện trong dây pha và dây trung tính sẽ bằng nhau và ngược chiều, do đó biến dòng vi sai không tạo ra bất kỳ tín hiệu nào.
• Khi có dòng điện rò (dòng điện chạy qua người hoặc một phần nào đó không mong muốn), dòng điện trong dây pha và dây trung tính sẽ có sự chênh lệch.
• Biến dòng vi sai phát hiện sự chênh lệch này và tạo ra tín hiệu để kích hoạt cơ chế ngắt mạch, ngắt nguồn điện để bảo vệ an toàn cho con người và thiết bị.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat

Nguyên lý hoạt động của cầu dao dựa trên việc sử dụng một bộ cảm biến dùng để đo dòng điện và điện áp trong mạch. Khi có dòng điện vượt qua dòng điện định mức thì bộ cảm biến sẽ được tác động lên bộ phận truyền động sau đó sẽ cắt mạch điện.

Cụ thể hơn có thể hiểu khi dòng điện trong mạch điện nhỏ hơn dòng điện định mức thì tiếp điểm phụ cũng như chính sẽ đóng lại và tạo thành một mạch kín. Dòng điện chạy qua hai tiếp điểm chính và phụ, cung cấp điện cho tải.

Khi dòng điện ở trong mạch điện vượt quá định mức thì bộ cảm biến của aptomat sẽ phát hiện ra được sự cố và tác động lên bộ phận truyền động để cắt mạch điện. Sau đó tiếp điểm chính của aptomat sẽ được mở ra và ngăn chặn dòng điện chạy qua mạch điện. Còn tiếp điểm phụ sẽ đóng lại và tạo thành một mạch kín để giữ cho tiếp điểm chính được mở ra.

Hộp dập hồ quang sẽ được dập tắt hồ quang điện khi có tiếp điểm chính mở ra. Hồ quang điện chính là một hiện tượng điện khí sẽ được xảy ra khi có một dòng điện chạy qua một khe hở. Hồ quang điện có thể gây ra hiện tượng cháy nổ, hư hỏng thiết bị điện.

Lợi ích của cầu dao aptomat 

1, Bảo vệ an toàn:

Tự động ngắt mạch khi có sự cố: Aptomat có khả năng tự động phát hiện và ngắt mạch điện khi xảy ra các tình trạng nguy hiểm như quá tải, ngắn mạch, rò rỉ điện,… Nhờ vậy, aptomat giúp hạn chế nguy cơ cháy nổ, chập điện, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị điện.

Chức năng bảo vệ đa dạng: Aptomat được tích hợp nhiều chức năng bảo vệ khác nhau như bảo vệ chống sét lan, chống quá nhiệt,… giúp bảo vệ hệ thống điện toàn diện hơn.

Hoạt động chính xác và đáng tin cậy: Aptomat sử dụng cơ chế điện từ và nhiệt để ngắt mạch, đảm bảo độ chính xác và tin cậy cao trong quá trình hoạt động.

2, Dễ sử dụng và bảo trì:

Thiết kế đơn giản, dễ dàng thao tác: Aptomat có thiết kế đơn giản với nút đóng/mở và cửa sổ hiển thị trạng thái rõ ràng, giúp người dùng dễ dàng thao tác đóng/ngắt mạch điện.

Ít hỏng hóc, bảo trì đơn giản: Aptomat sử dụng các linh kiện chất lượng cao, ít hỏng hóc và có tuổi thọ cao. Việc bảo trì aptomat cũng khá đơn giản, chỉ cần vệ sinh định kỳ và kiểm tra hoạt động.

3, Nâng cao hiệu quả sử dụng điện:

Hạn chế sự cố mất điện: Aptomat giúp hạn chế các sự cố mất điện do quá tải, ngắn mạch,… đảm bảo nguồn điện cung cấp ổn định cho các thiết bị điện.

Tiết kiệm điện năng: Aptomat giúp tiết kiệm điện năng bằng cách ngắt mạch khi không sử dụng, tránh lãng phí điện năng do các thiết bị điện ở chế độ chờ.

Cầu dao Aptomat MCB 5SJ 6kA – 2P 400V

Xem thêm: Cấu tạo cầu dao aptomat gồm những thành phần nào?

Trên đây Thiết bị điện SIEMENS  mong rằng bạn sẽ có thêm những thông tin về cơ chế bảo vệ của cầu dao điện. Nếu bạn có thắc mắc hay muốn tham khảo về các thiết bị điện thì đừng ngại mà hãy liên hệ với chúng tôi qua Website: thietbidiensiemens.com hoặc qua Hotline: 035.740.6686 để được hỗ trợ nhanh nhất!