Giáo trình Khí cụ điện (Nghề: Điện - Nước - Trung cấp): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Bài 8: Cầu chì
Thời gian:5 giờ
Mục tiêu của bài
- Mơ tả cấu tạo, giải thích nguyên lý làm việc và trình bày được cơng dụng của cầu chì.
- Kiểm tra, tháo lắp, hiệu chỉnh và thay thế được các cầu chì.
- Tính, chọn chính xác dây chảy cho từng phụ tải cụ thể.
- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế cầu chì.
- Tích cực, nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an tồn.
Nội dung chính
1. Khái niệm và cơng dụng
1.1. Khái niệm
Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dịng điện ngắn
mạch. Cầu chì là loại KCĐ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được dùng bảo vệ cho
đường dây, máy biến áp, động cơ điện, mạng điện gia đình…
Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động, nhưng
khơng nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đó thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ ảnh
hưởng nghiêm trọng đến đường dây.
Các tính chất và u cầu của cầu chì:
- Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, khơng tác động khi có dòng điện mở máy
và dòng điện định mức lâu dài đi qua.
- Đặc tính A-s 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.
- Cơng suất của thiết bị càng tăng, cầu chì càng phải có khả năng cắt lớn hơn.
- Việc thay thế cầu chì bị cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian.

54


1.2. Cơng dụng
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.

Cầu chì thường dùng để bảo vệ ngắn mạch cho đường dây dẫn, máy biến áp, động
cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng….
2. Phân loại và ký hiệu
2.1. Phân loại
- Dựa vào khả năng bảo vệ, trong mạng điện hạ thế thường sử dụng các loại cầu
chì sau:
+ Cầu chì loại gG:
Các cầu chì loại này cho phép bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Các dòng qui
ước được tiêu chuẩn hố gồm dịng khơng nóng chảy và dịng nóng chảy: dịng qui ước
khơng nóng chảy Inf là giá trị dịng mà cầu chì có thể chịu được khơng bị nóng chảy
trong một khoảng thời gian qui định.
Dịng qui ước nóng chảy If là giá trị dịng gây ra hiên tượng nóng chảy trước khi
kết thúc khoảng thời gian qui định.
+ Cầu chì loại aM:
Cầu chì loại này chỉ đảm bảo bảo vệ chống ngắn mạch và đặc biệt được sử dụng
phối hợp với các thiết bị khác (Cơng tắc tơ, máy cắt) nhằm mục đích bảo vệ chống các
loại quá tải nhỏ hơn 4 Idm vì vậy khơng được sử dụng độc lập. Cầu chì khơng được chế
tạo để bảo vệ chống quá tải thấp.
- Dựa vào kết cấu, cầu chì hạ áp chia làm các loại sau:
+ Loại hở: Loại này khơng có vỏ bọc kín, thường chỉ có dây chảy. Đó là những
phiến làm bằng chì lá, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhơm lá hay đồng lá mỏng được dập cắt
thành các dạng như hình 10.1a. Sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực dẫn điện đặt
trên các bản cách điện bằng sứ, đá….

a)
Hình 8.1: Cầu chì hạ áp loại hở

Dây chảy cịn có dạng tiết diện trịn làm bằng chì (hình 10.1b), được thông dụng ở
các cỡ 5A, 10A, 15A, 30A.

55


+ Loại vặn: Thường có dạng như
hình vẽ 10.2: Dây chảy 1 nối với nắp 2
ở phía trong. Nắp 2 có dạng răng vít để
vặn chặt vào đế 3. Dây chảy bằng
đồng, có khi dùng bạc, có các cỡ định
mức 6A, 20A, 25A, 30A, 60A, 100A ở
điện áp 500V.
Hình 8.2: Cầu chì vặn

+ Loại hộp (cầu chì hộp): Hộp và nắp đều làm bằng sứ cách điện và đều bắt chặt
các tiếp xúc điện bằng đồng. Tiếp xúc có kết cấu kẹp chặt đơn hoặc kép. Loại kép kẹp
giữ chặt hơn, ít bị rơi nắp trong sử dụng vận hành.
Dây chảy được bắt chặt bằng vít vào phía trong nắp. Nó khơng được chế tạo sẵn
mà tùy nơi sử dụng, thường dùng dây chảy là dây chì trịn hoặc chì lá có kích thước
thích hợp.
Cầu chì hộp chế tạo theo các cỡ có dịng điện định mức là: 5A, 10A, 15A, 20A,
30A, 60A, 80A, 100A ở điện áp 500V.
+ Loại kín trong ống khơng có thạch anh:
Vỏ làm bằng chất hữu cơ (một loại xenlulơ) có dạng
hình ống, thường gọi là cầu chì ống phíp, có hình dạng
chung như hình 10.3.
Dây chảy được đặt trong ống kín bằng phíp 1, hai đầu
có nắp bằng đồng 3, có răng vít để vặn chặt kín. Dây chảy 5
được nối chặt với các cực tiếp xúc 6 bằng các vòng đệm
đồng 4.
Dây chảy của cầu chì này làm bằng kẽm là vật liệu có
nhiệt độ nóng chảy thấp (4200C), lại có khả năng chống gỉ.

Nó được dập theo dạng phiến.
Q trình dập hồ quang như sau: Khi xảy ra ngắn Hình 8.3: Cầu chì
mạch, dây chảy sẽ đứt ra ở chỗ có tiết diện hẹp và phát sinh ống phíp
hồ quang.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao của hồ quang, vỏ xenlulô của ống bị đót nóng sẽ bốc
hơi, làm áp lực trong ống tăng lên rất lớn (40÷80 at) sẽ dập tắt hồ quang.

56


+ Loại kín trong ống có cát thạch
anh: Loại này có đặc tính bảo vệ tốt hơn
loại trên, có hình dạng cấu tạo như hình
10.4. Loại này cịn gọi là cầu chì ống sứ.
Vỏ cầu chì 1 làm bằng sứ có dạng là
hình hộp chữ nhật. Trong vỏ có trụ trịn
rỗng để đặt dây chảy 2 dạng lá, sau đó đổ
đầy cát thạch anh 3. Dây chảy được hàn
đính vào đĩa 4 và được bắt chặt vào phiến
5 có cực tiếp xúc 6. Các phiến 5 được bắt
Hình 8.4: Cầu chì ống có cát thạch anh
chặt vào ống sứ bằng vít 7.
Ký hiệu cầu chì:

2.2. Cấu tạo
Cầu 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 của dịng điện qua nó. Phần tử
này có giá trị điện trở suất rất 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 thủy tinh, 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 điều kiện dẫn nhiệt , và chịu đựng được các sự thay đổi 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 năng hấp thu được năng lượng
sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch.
- Các đầu nối : Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các
thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt.
2.3. Nguyên lý hoạt động
Khi có dịng điện ngắn mạch lớn q mức cho phép đạt tới dòng tác động của dây
chảy, dây chảy đứt làm hở mạch điện.
Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện
57


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 Lenx khi có dịng điện định mức chạy qua sẽ tỏa ra mơi trường và khơng gây nên sự
nóng chảy, sự cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà khơng gây sự già hóa
hay phá hỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì.
- Đối với dịng điện ngắn mạch của cầu chì: sự cân bằng trên cầu chì bị
phá hủy, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá hủy cầu chì.
Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện
chạy qua ( Đặc tính Ampe – giây, như hình 10.5).

8.5 Đặc tính Ampe-giây của cầu chì
Để có tác dụng bảo vệ đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì (đường 2) tại mọi

điểm phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường 1). Đường đặc
tính thực tế của cầu chì là (đường 3). Trong miền quá tải lớn (vùng B) cầu chì bảo vệ
được đối tượng. Trong miền q tải nhỏ (vùng A) cầu chì khơng bảo vệ được đối tượng.
Trong thực tế khi quá tải (1,5  2) Iđm sự phát nóng của cầu chì xảy ra chậm và phần lớn
nhiệt lượng đều toả ra môi trường xung quanh. Do đó cầu chì khơng bảo vệ được q tải
nhỏ.
3. Thơng số kỹ thuật của cầu chì
Bảng thơng số kỹ thuật của một số cầu chì.
Dịng chảy và khơng chảy của cầu chì
Dịng định mức Idm
Dịng qui ước
Loại
(A)
không chảy Inf
Idm  4A
1.50 Idm
41.50 Idm
gG
161.25 Idm
gM
631.25 Idm
1601.25 Idm
4001.25 Idm
58

Dòng qui ước
chảy If
2.1 Idm
1.9 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm

Thời gian qui
ước (giờ)
1
1
1
2
3
4


Điện áp và dịng điện của dây chảy cầu chì hạ áp do hãng ABB chế tạo
Điện áp xoay chiều (V)
230, 400, 500, 690, 750, 1000
Điện áp một chiều (V)
220, 440, 500, 600, 750, 1200, 1500, 2400, 3000
2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125,
Dòng định mức (A)
160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250
Số liệu kỹ thuật của dây chảy cầu chì trịn
Đường kính (mm)
Dịng điện định

Đường kính (mm)
mức (A)
0,2
0,5
1,2
0,3
1
1,4
0,4
1,5
1,6
0,5
2
1,8
0,6
2,5
2
0,7
3,5
2,2
0,8
4
2,4
0,9
5
2,6
1
6
Kích thước lá kẽm dùng làm dây chảy
Dòng điện định

Chiều rộng b,
Chiều dày e, (mm)
mức (A)
(mm)
100
5
0,5
125
8
0,5
160
12
0,5
200
17
0,5
225
8
1
260
10
1
300
13
1
350
5
2

Dịng điện định

mức (A)
9
11
14
16
19
24
28
32

Tiết diện (mm2)
2,5
4
6
8,5
8
10
13
10

Thơng số kỹ thuật cầu chì loại tác động nhanh
Dùng để bảo vệ chỉnh lưu bán dẫn đối với dòng điện ngắn mạch, cỡ dòng điện
định mức từ 10 đến 65A.
Dòng điện
định mức
10
16

d1
8,3

10,3

d2
13,3

Kích thước
d3
a
21,8

7
59

h1
5,8

h2
6,4
6,4

Màu
Màu sơn
Màu tro


20
25
35
50
63

11,3
13,3
15,7
17,7
19,7

17,7

Đặc tính kỹ thuật
Đặc tính kỹ Phần Đơn
thuật
yêu
vị
cầu
Điện áp định Tiếp
V
mức
điểm
chính
Dịng điện
Tiếp
A
định mức
điểm
chính
cos
Khả Hệ số
năng cơng
đóng suất.

A
và cắt Dịng
điện
định
mức.
A
Dịng
điện
đóng.
Dịng
A
điện
cắt.
Điện
V
áp
thử
Mã số
kG
trọng
lượng

27,3

9

5
5
6
6

6

6

Màu da trời
Vàng
Đen
Trắng
Xanh lá cây

Giá
ở dịng điện xoay chiều
500
10;16;25;35;50;63;80;100;125;160;200; 250;315
0,3
10÷25

35÷63

80÷200

250÷315

4000

8000

16000

20000

4000

8000

16000

20000

550
2300
0,02

2301
0,02

2302
0,03

2303
0,03

2304
0,05

2305
0,05

2306
0,05

2307
0,12

2308
0,12

2309
0,05

4. Tính tốn lựa chọn và lắp đặt cầu chì
Mục tiêu:Tính tốn, lựa chọn và lắp đặt được cầu chì cho phụ tải đảm bảo đúng thông số
và quy cách.
60


4.1. Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt

Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:
UđmCC  UđmLD
Iđm  Itt
Trong đó:
+ UđmCC : điện áp định mức của cầu chì.
+ Iđm: dòng định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo các bảng.
+ Itt: dịng điện tính tốn là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì (A).
Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị diện gia dụng), dịng tính tốn chính là dòng
định mức của thiết bị điện:
I tt  I đmtb 

pdm

U dm * cos 

Trong đó:

+ Idmtb: Là dịng định mức của thiết bị (A)
+ Uđm: điện áp pha định mức bằng 220V
+ cos: lấy theo thiết bị điện
Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = 1
Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8
Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dịng tính tốn xác định như sau:
I tt 

Pdm
3 * U dm * cos 

Trong đó:

Uđm: điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V
Cos: lấy theo thực tế

4.2. Cầu chì bảo vệ một động cơ
Cầu chì bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau:
I dm  I tt  K t *I dmD

I dm 

I mm





K mm * I dmD



Kt: hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy Kt = 1.
I dm  I dmD

IđmD: dòng định mức của động cơ xác định theo công thức:
I dmD 

PdmD
3 * U dm * cos  dm *

Trong đó:
Uđm= 380V là điện áp định mức lưới hạ áp của mạng 3 pha 380V.
Cos: hệ số công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho thường bằng 0,8.
: hiệu suất của động cơ.
Kmm: hệ số mở máy của động cơ do nhà chế tạo cung cấp, thường Kmm= (4 7)
 : hệ số lấy như sau:
61


Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại),

lấy  = 2,5

Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy nâng),

 =1,6

4.3. Cầu chì bảo vệ 2, 3 động cơ
Trong thực tế, cụm hai, ba động cơ nhỏ hoặc cụm động cơ lớn cùng một, hai động
cơ nhỏ ở gần có khi được cấp điện chung bằng một cầu chì. Trường hợp này cầu chì
cũng được chọn theo hai điều kiện sau:
n

I dm  K ti * I dmtbi
1

n 1

I dm 

I mm max   K ti * I dmtbi
1



: lấy theo tính chất của động cơ mở máy.

62


Bài 9: Áp tô mát
Thời gian: 6 giờ
Mục tiêu của bài
- Mơ tả cấu tạo, giải thích ngun lý làm việc và trình bày được cơng dụng của áp tơ
mát.

- Kiểm tra, lắp đặt, hiệu chỉnh và thay thế được các áp tơ mát.
- Tính, chọn chính xác dịng tác động của áp tô mát cho từng phụ tải cụ thể.
- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế áp tô mát
- Nghiêm túc trong công việc và ln tn thủ các quy tắc an tồn
Nội dung chính
1. Khái qt và cơng dụng
1.1. Khái qt
Áp tơ mát là khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện bảo vệ quá tải, ngắn
mạch, sụt áp… và là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha).
Áp tơ mát có tên tiếng Anh là: Circuit Breaker – viết tắt là CB, tên khác như :
Disjonteur (tiếng Pháp) ….

Hình 9.1: Hình ảnh của các laọi áp tơ mát bảo vệ dịng điện cực
đại và bảo vệ điện áp thấp 1 pha, 2 pha, 3 pha, 3 pha 4 dây

1.2. Công dụng
Áp tô mát được dùng để bảo vệ mạch điện hạ áp tránh khỏi trạng thái quá tải,
ngắn mạch, sụt áp, quá áp, chống công suất ngược…với các yêu cầu cơ bản sau:
- Chế độ làm việc định mức là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện
định mức chậy qua áp tô mát bao nhiêu lâu cũng được.
- Áp tô mát ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, đến vài chục kA. Sau khi
ngắt dòng điện ngắn mạch, áp tô mát phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện
định mức.

63


2. Phân loại, ký hiệu
2.1. Phân loại
+ Dựa vào chức năng bảo vệ, người ta chia áp tô mát thành các loại sau:

- Áp tơ mát bảo vệ dịng điện cực đại.
- Áp tơ mát bảo vệ dịng điện cực tiểu.
- Áp tô mát bảo vệ điện áp cực đại.
- Áp tô mát bảo vệ điện áp cực tiểu.
- Áp tơ mát bảo vệ dịng điện ngược.
+ Phân loại theo kết cấu, người ta chia áp tô mát thành các loại sau:
- Áp tô mát 1 cực (1P).
- Áp tô mát 2 cực (2P).
- Áp tô mát 3 cực (3P).
- Áp tô mát 4 cực (4P).
+ Theo thời gian thao tác người ta chia Áptômát ra làm 2 loại:
- Loại tác động tức thời (nhanh)
- Loại tác động không tức thời.
Trong một vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp (cực đại theo dòng điện,
cực tiểu theo điện áp) ta có loại áptơmát vạn năng.
2.2. Ký hiệu
Tương ứng với từng tiêu chuẩn khi vẽ mạch điện mà áp tơ mát có thể được ký hiệu như
sau:

Áp tơ mát 1 cực

2 cực

3 cực
Hình 9.2: Ký hiệu áp tơ mát

64

4 cực

3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
3.1. Cấu tạo

a)
2, 3 là các tiếp điểm chính
4 là các tiêp điểm phụ
5 là tiếp điểm hồ quang
6 Buồng dập hồ quang

b)
Hình 9.3: Cấu tạo Áptômát
a: Hệ thống tiếp điểm của một kiểu Áptômát
b: Các bộ phận của một kiểu Áptômát

- Tiếp điểm: Áp tơ mát thường được chế tạo có 2 cấp tiếp điểm (chính và hồ
quang), hoặc 3 cấp tiếp điểm (chính, phụ và hồ quang). Khi đóng mạch tiếp điểm hồ
quang đóng trước tiếp theo là tiếp điểm phụ và sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt
mạch thì ngược lại tiếp điểm chính mở trước rồi tiếp điểm phụ và sau cùng là tiếp điểm
hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang do đó bảo vệ được tiếp
điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm
hỏng tiếp điểm chính.
Tiếp điểm thường được làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như: Ag - W,
Cu - W, Cu - Ni v.v...
- Buồng dập hồ quang:
Để Áp tô mát dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện
người ta thường dùng 2 kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và kiểu hở.
+ Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của Áp tơ mát có lỗ thốt khí. Loại này có
dịng giới hạn cắt khơng q 50 kA.
+ Kiểu hở: được dùng khi dòng điện cắt lớn hơn 50 kA hoặc điện áp lớn hơn 1kV.

Trong buồng dập hồ quang thông thường người ta dùng những tấm thép xếp thành
lưới ngăn để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ
quang.
- Cơ cấu truyền động cắt Áp tô mát.
65


Truyền động cắt áp tơ mát thường có hai cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ).
Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áp tơ mát có dịng điện định mức
khơng lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các
Áp tơ mát có dịng điện lớn hơn (đến 1000A).

Hình 9.4: Cơ cấu truyền động cắt áp tơ mát

Hình 11.4 (a) cơ cấu điều khiển Áptômát cắt bằng nam châm điện có những khớp
tự do.
Khi đóng bình thường (khơng có sự cố), các tay đòn (2) và (3) được nối cứng vì
tâm xoay O nằm thấp hơn đường nối hai điểm O1 và O2. Giá đỡ (5) làm cho hai tay địn
khơng gập lại được. Ta nói điểm O ở vị trí chết.
Khi có sự cố, phần ứng (6) của nam châm điện (7) bị hút đập vào hệ thống tay địn
(2) , (3) làm cho điểm O thốt khỏi vị trí chết. Điểm O sẽ cao hơn đường nối O 1O2 lúc
này tay địn (2) , (3) khơng được nối cứng nữa. Các tiếp điểm sẽ nhanh chóng mở ra
dưới tác dụng của lị xo kéo tiếp điểm (hình 11.4 b). Muốn đóng Áp tơ mát lại ta phải
kéo tay địn (4) xuống phía dưới như (hình 11.4 c) sau đó mới đóng vào được.
- Móc bảo vệ.
Áp tơ mát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ, gọi là móc bảo vệ:
Móc bảo vệ q tải (cịn gọi là quá dòng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá
tải, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối
tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm móc bảo vệ
đặt bên trong áp tơ mát.

Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính. Khi dịng điện
vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ đập vào khớp rơi tự do, làm tiếp
điểm của áp tơ mát mở ra như (hình 11.4) ở trên. Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng
của lị xo, ta có thể điều chỉnh được giá trị dòng điện tác động. Để giữ thời gian trong
bảo vệ kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe răng như
trong cơ cấu đồng hồ).
Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần tử
66


đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép giản nở làm nhả khớp rơi tự
do để mở tiếp điểm của áptơmát khi có q tải. Kiểu này có nhược điểm là qn tính
nhiệt lớn nên khơng ngắt được dịng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ
được dịng điện ngắn mạch.
Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc bảo vệ kiểu điện từ và móc kiểu
rơle nhiệt trong một áp tô mát. Loại này thường được dùng ở áp tơ mát có dịng điện
định mức đến 600A.
Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ.
Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính.
3.2. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý cấu tạo của áp tơ mát như hình vẽ 11.5.
2

7
4
10

1

9

11

5

6

8

Hình 9.5: Nguyên lý cấu tạo áp tô mát
1. Bộ phận tiếp xúc 4. Tay địn
7. Trục quay
2. Móc răng 5. Rơle dịng điện
8, 9. Lá sắt non
Lúc mạng điện
bình
thường,
cácđiện
chi áp
tiết ở vị trí10,11.
như hình
3. Cần
răng
6. Rơle
Lị xovẽ, mạch được đóng kín.

Khi mạch bị ngắn mạch (hoặc q tải), dịng điện tăng cao nên Rơle dòng điện (5)
sẽ hút lá sắt non (8) làm tay đòn (4) tác động vào cần răng (3) làm nhã móc (2). Dưới lực
kéo của lị xo (11) bộ phận tiếp xúc sẽ mở ra và mạch bị cắt.
Tương tự khi sụt áp, Rơle điện áp (6) sẽ nhã lá sắt non (9). Dưới lực kéo của lò xo

(10) lá sắt non đảy tay đòn tác động vào cần răng và móc (2) cũng bị nhã, mạch điện
cũng bị cắt.
- Áp tơ mát bảo vệ dịng cực đại.
Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ dòng điện cực đại được trình bày trên hình vẽ
11.6.

67


Hình 9.6 : Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ q dịng điện

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái
đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 sinh ra lực từ
nhưng khơng thắng lực lị xo 6.
Khi mạch điện q tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn
lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 2
được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch
điện bị ngắt.
- Áp tô mát bảo vệ sụt áp.
Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ sụt áp được trình bày trên hình vẽ 11.7:

Hình 9.7: Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ sụt áp

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái
đóng tiếp điểm nhờ móc 7 khớp với móc 8 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10
hút lại với nhau thắng lực lò xo 9. Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần
ứng 10, lị xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các
tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.

- Áp tô mát bảo vệ quá áp.
68


Sơ đồ nguyên lý của CB bảo vệ quá áp được trình bày trên hình vẽ 11.8:
Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái
đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4
hút nhau nhưng không thắng lực lò xo 6. Khi điện áp tăng quá mức cho phép, nam châm
điện 5 sẽ hút phần ứng 4 thắng lực lị xo 6 làm bật móc chốt 3 lên, móc 2 thả tự do, lị xo
1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.

Hình 9.8: Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ quá điện áp

- Áp tô mát bảo vệ dòng điện thấp.
Sơ đồ nguyên lý CB bảo vệ thấp dịng như hình vẽ 11.9.

Hình 9.9: Sơ đồ ngun lý CB bảo vệ thấp dịng

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái
đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 sinh ra lực từ
hút phần ứng 4 thắng lực lò xo 6.
69


Khi dòng điện trong mạch xuống thấp quá mức cho phép, lực hút điện từ ở nam
châm điện 5 không thắng lực lò xo 6, dưới tác dụng lực lò xo 6 làm cho phần ứng 4 bị
kéo lên trên làm bật nhả móc 3, móc 2 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các
tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.

4.Một số loại áptơmát thường sử dụng
4.1. Áptơmát vạn năng có các phần tử bảo vệ điện tử, nhiệt
Loại này thường có bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ mất điện áp. Nó khơng có vỏ,
dùng để đặt trong các trạm hạ áp, các trạm phân phối.
Hình 11.10 trình bày nguyên lý cấu tạo của áptơmát vạn năng có dịng điện định
mức lớn hơn 200A ở trạng thái ngắt.
1. Tiếp điểm dập hồ quang
2. Buồng dập hồ quang
3. Tiếp điểm làm việc
4. Cuộn dây nóng
5. Rơle nhiệt
6,7. Cơ cấu tự do tuột khớp
8. Rơle dòng điện cực đại
9,10. Rơle điện áp
11. Cuộn dây cắt từ xa
12. Cần đóng cắt (tay gạt)
13. Gối tựa

Hình 9.10. Ngun lý cấu tạo áptơmát vạn năng

Nếu quay tay gạt 12 đi một góc (đến vị trí đóng) hoặc điều khiển từ xa bằng hệ
thống điện từ 4, thanh 6,7 sẽ ép lên thanh gắn các tiếp điểm quay quanh trục O 1. Lần
lượt các tiếp điểm hồ quang 1 và tiếp điểm làm việc 3 đóng, mạch điện được đóng hồn
tồn. Khi có sự cố các phần tử bảo vệ cần tác động sẽ đẩy cơ cấu tự do tuột khớp (thanh
6, 7) lò xo 9 sẽ kéo gắn thanh gắn tiếp điểm động, lần lượt tiếp điểm làm việc 3, sau đó
tiếp điểm hồ quang 1 mở ra. Hồ quang xuất hiện trên tiếp điểm 1 và nhanh chóng được
dập tắt nhờ buồng dập hồ quang 2.
4.2. áptơmát định hình
Loại áptơmát này thường có dịng điện định mức đến 1600A, dùng cho cả mạch
điện xoay chiều và một chiều. Hình 11.11 trình bày nguyên lý cấu tạo của áptơmát định

hình. Loại này thường chỉ có rơle nhiệt và rơle dòng điện cực đại để bảo vệ quá tải và
ngắn mạch.
70


1. Đầu nối
2. Đế
3. Buồng dập hồ quang
4. Tiếp điểm tĩnh
5. Cơ cấu truyền động
6. Cần điều khiển
7. Rơle nhiệt
8. Phần tử bảo vệ (RI)

Hình 9.11. Cấu tạo áptơmát định hình

4.3. Áp tơ mát bảo vệ dịng cực đại

Hình 9.12. Áp tơ mát bảo vệ dịng điện cực đại
a. Hình ảnh một số áp tơ mát bảo vệ dịng cực đại; b. Cấu tạo bên trong của áp tô mát dòng
điện cực đại
1. Lõi thép tĩnh rơ le dòng điện; 2. Lõi thép động; 3. Cuộn dây dòng; 4. Tiếp điểm động; 5.
Tiếp điểm tĩnh; 6. Buồng dập hồ quang; 7-9. Cầu đấu điện vào và ra; 8. Lẫy tác động

d. Áp tơ mát chống giật

Hình 9.13. Áp tơ mát
chống giật 3 pha

71

Hình 9.14: Cấu tạo của áp tơ mát chống giật 1 pha
(1) - lò xo
(5) - lõi thép

(2) - ngàm
(6) - cuộn dây

(3) - lẫy

(4) - lò xo

(7) – lõi thép

(8) - cuộn dây thứ cấp

5. Tính tốn lựa chọn áp tô mát
Việc lựa chọn Áptômát chủ yếu dựa vào:
+ Dịng điện tính tốn đi trong mạch.
+ Dịng điện q tải.
+ Điện áp mạng.
+ Tính thao tác có chọn lọc.
Ngồi ra lựa chọn áptơmát cịn phải căn cứ vào tính chất làm việc của phụ tải là
áptômát không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xẩy ra trong điều kiện làm
việc bình thường như dịng điện khởi động dòng điện đỉnh của phụ tải.
Yêu cầu chung là dịng điện là dịng điện định mức của móc bảo vệ I CB khơng
được bé hơn dịng điện tính tốn Itt của mạch.
UđmCB  Umạng
I đmCB  I tt

Ichỉnh định = (1,25  1,5). Itt
Tùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ bằng 125%,
150% hay lớn hơn với dịng điện tính tốn mạch .
Sau cùng Áptômát được chọn theo các số liệu kỷ thuật đã cho của nhà chế tạo.
Áptômát được chọn theo các tiêu chuẩn sau:
72


- Hệ tiêu chuẩn
- Số cực.
- Điện áp vận hành
- Dòng điện vận hành
- Tần số
- Dung lượng cắt.
- Loại mạch điện bảo vệ (đặc tính cắt)
- Các chức năng phụ.
Áptômát tự động ngắt mạch loại B đảm nhận bảo vệ dây dẫn. Áp tô mát tự động
ngắt mạch loại C sử dụng để bảo vệ các thiết bị có dịng điện đóng mạch lớn. Thí dụ các
động cơ nhỏ, máy biến áp hoặc nhóm đèn huỳnh quang lớn với tụ bù. Áptômát tự động
ngắt mạch loại B ngắt mạch ngay lập tức ở dòng điện lớn gấp 3 đến 5 lần dòng định
mức, loại C ở dòng điện lớn gấp 5 đến 10 lần dòng định mức.
6. Lắp đặt và hiệu chỉnh áp tô mát
Mục tiêu: Lắp đặt, thay thế được áp tô mát
Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng áp tô mát
6.1 Hiện tượng, nguyên nhân gây hư hỏng thường gặp đối với áp tômát
TT Hiện tượng
Nguyên nhân gây ra hư hỏng
1 Một pha của áptômát khơng Do tiếp xúc tại vị trí tiếp điểm động
thơng mạch
và tĩnh của một pha gây ra

2 Thông mạch ở hai pha cạnh nhau Do cách điện của vỏ giữa pha bị đánh
thủng
3 Áptơmát thường xun tác động Do lị xo phản kháng bị kéo dãn nên
ở chế độ dòng điện làm việc nhỏ lực cản của lò xo giảm
hơn định mức
6.2. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu
- Dụng cụ tháo lắp, dụng cụ làm sạch
- Đồng hồ vạn năng, đồng hồ Ơmmet, đồng hồ Mêgơmmét
6.3. Các bước sửa chữa áptômát
Bước 1: Tháo áptômát ra khỏi bảng điện:
- Tháo dây đấu vào áptơmát
- Tháo vít giữ đế áptơmát
- Đưa áptơmát ra ngoài
Bước 2: Làm sạch bên ngoài:
- Dùng dụng cụ làm sạch, giẻ lau… để làm sạch bên ngoài
- Yêu cầu làm sạch hết bụi bẩn, dầu mỡ bám vào áptômát nhiệt
- Đảm bảo nơi làm việc khô ráo, sạch sẽ
73


Bước 3: Tháo các chi tiết ra ngoài:
TT Bước thực hiện
Hình vẽ
1 Tháo buồng dập hồ
quang

2

Tháo cần tác động

3

Tháo hệ thống lẫy
tác động

4

Tháo hệ thống tiếp
điểm động

Chú ý: Không được tháo khối bảo vệ bằng rơle dịng, vì phần này nhà sản xuất đã hiệu
chỉnh và định sẵn.
Bước 4: Làm sạch các chi tiết sau khi tháo:
- Làm sạch vỏ
- Làm sạch các tiếp điểm, rơle dòng, cần tác động
Chú ý: Cẩn thận không làm biến dạng các chi tiết rất nhỏ nên khi tháo cần để áp tô mát
trên một tấm bìa khổ A0.
Bước 5: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của áptômát
- Kiểm tra vỏ áptômát: kiểm tra cách điện của vỏ
- Kiểm tra hệ thống bảo vệ áptơmát:
+ Dùng đồng hồ Ơmmét kiểm tra: kiểm tra điện trở của rơle dòng
74


+ Kiểm tra thơng số tác động của rơle dịng
- Kiểm tra hệ thống tiếp điểm
+ Quan sát, kiểm tra sự rạn nứt, rỗ, biến dạng của tiếp điểm động và tĩnh
+ Kiểm tra gen của vít và đai ốc, độ tiếp xúc giữa hai cặp tiếp điểm tĩnh
+ Kiểm tra hệ thống dập hồ quang
+ Kiểm tra hệ thống lò xo phản hồi và hệ thống điều chỉnh dòng

Bước 6: Sửa chữa các hư hỏng.
6.4. Ra quyết định
TT Các hư hỏng
Biện pháp khắc phục
1
Khi buông tay khỏi núm tác động, Do lẫy tác động bị hỏng
áptômát trở lại trạng thái mở
2
Một pha áptômát không thông mạch
Do tiếp xúc của pha trên đoạn từ đầu
vào đến đầu ra của áptômát
e. Lắp áptơmát
Trình tự lắp áptơmát ngược lại với trình tự tháo

75


Bài 10: Rơ le nhiệt
Thời gian: 6 giờ
Mục tiêu của bài
- Mơ tả cấu tạo, giải thích ngun lý làm việc và trình bày được cơng dụng của rơ le
nhiệt.
- Kiểm tra, lắp đặt, hiệu chỉnh và thay thế được các rơ le nhiệt.
- Tính, chọn chính xác thơng số rơ le nhiệt cho từng phụ tải cụ thể.
- Tuân thủ quy tắc lắp đặt, sửa chữa và thay thế rơ le nhiệt
- Có tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
Nội dung chính
1. Khái qt và cơng dụng
1.1. Khái qt
Rơle nhiệt là một loại khí cụ điện để bảo vệ động cơ và mạch điện khi bị quá tải, thường

kết hợp với Công tắc tơ. Nó được dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz.
Một số kết cấu mới của rơle nhiệt có dịng điện định mức đến 150A, có thể dùng ở lưới
điện một chiều có điện áp đến 440V.
Rơle nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện vì nó có qn tính nhiệt
lớn, phải có thời gian để phát nóng. Do đó nó chỉ tác động sau vài giây đến vài phút khi
bắt đầu có sự cố. Vì vậy nó khơng thể dùng để bảo vệ ngắn mạch.
Thường khi dùng rơle nhiệt bảo vệ quá tải, ta phải dùng kèm cầu chì loại "aM"
để bảo vệ ngắn mạch.

Rơ le nhiệt LS

Rơ le nhiệt của SIEMENS

Hình 10.1: Hình dạng bên ngồi của rơ le nhiệt

1.2. Cơng dụng
Rơ le nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp cũng như dân dụng. Rơ
le nhiệt dùng trong công nghiệp để bảo vệ quá tải cho động cơ và dùng trong dân dụng
76


bảo vệ mạch điện khỏi bị quá tải, quá nhiệt như trong bếp từ, nồi cơm điện, siêu điện….
2. Phân loại, ký hiệu
2.1. Phân loại
- Theo kết cấu: rơ-le nhiệt chia thành hai loại: kiểu hở và kiểu kín.
- Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực.
- Theo phương thức đốt nóng:
+ Đốt nóng trực tiếp: dịng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép. Loại
này có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dịng điện định mức phải thay đổi tấm kim
loại kép, loại này khơng tiện dụng.

+ Đốt nóng gián tiếp: dịng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả
ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên. Loại này có ưư điểm là muốn thay đổi dịng điện
định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Khuyết điểm của loại này là khi có quá
tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì khơng khí truyền
nhiệt kém, nên tấm kim loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt.
+ Đốt nóng hỗn hợp: loại này tương đối tốt vì vừa đốt trực tiếp vừa đốt
gián tiếp. Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn.
2.2. Ký hiệu
Rơ le nhiệt có phần tử đốt nóng và tiếp điểm được ký hiệu riêng biệt như hình
vẽ 10.2:

Hình 10.2: Ký hiệu rơ le nhiệt

3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
3.1. Cấu tạo
Cấu tạo rơ le nhiệt như hình vẽ 10.3.
77


Hình 10.3: Cấu tạo của rơ le nhiệt
a.Cấu tạo mặt ngồi
b.Cấu tạo bên trong

- Phần tử đốt nóng (dây đốt nóng) lắp nối tiếp trên mạch động cơ
- Thanh lưỡng kim gồm hai lá kim loại có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau được
gắn chặt và ép sát nhau. Thông thường để bảo vệ phụ tải 3 pha chỉ cần 2 thanh lưỡng
kim.
- Cơ cấu ngắt (lẫy tác động) nhận năng lượng trực tiếp từ sự co dãn của thanh
78