Tôi nhớ lần đầu tiên tôi đứng trước một cầu dao không khí lớn trong chuyến tham quan nhà máy cách đây nhiều năm. Nó có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh nhỏ, và người thợ điện chỉ cho tôi xung quanh nói: "Thứ này có thể ngắt dòng điện đủ để thắp sáng một thị trấn nhỏ. Nhưng bên trong, nó thực sự chỉ là một công tắc lạ mắt biết khi nào nên dừng."
Anh ấy không sai. Tại trái tim của nó,một máy cắt không khí– hay ACB như hầu hết chúng ta thường gọi – thực hiện chức năng mà bất kỳ cầu dao nào cũng làm: nó mang dòng điện khi mọi thứ bình thường và dừng dòng điện khi có sự cố. Nhưng làm thế nào nó thực hiện được điều đó, đặc biệt là với loại dòng điện mà chúng ta đang nói đến trong môi trường công nghiệp, thì rất đáng để hiểu.
Công việc cơ bản
ACB được thiết kế để hoạt động ở điện áp thấp-, thường dưới 600 vôn, mặc dù bạn sẽ thấy chúng trong mọi loại ứng dụng . Họ là những ông lớn trong thế giới thiết bị đóng cắt, xử lý dòng điện từ vài trăm ampe đến 6300 ampe trong một số trường hợp. Bạn sẽ thấy chúng bảo vệ máy biến áp, máy phát điện, bảng phân phối chính – những nơi mà nếu có sự cố xảy ra, bạn muốn nó xảy ra sự cố một cách an toàn.
Phần "không khí" trong tên cho bạn biết cầu dao sử dụng phương tiện nào để dập tắt hồ quang khi tiếp điểm mở. Không giống như máy cắt dầu hoặc máy cắt SF6 sử dụng vật liệu khác, ACB thực hiện công việc của mình ngay trong không khí bình thường ở áp suất khí quyển.
Vấn đề bên trong là gì
Trước khi bắt tay vào làm việc, hãy nói về những gì thực sự có bên trong một trong những thứ này.
Các tiếp điểm chính là thứ mang dòng điện trong quá trình hoạt động bình thường. Chúng được làm bằng bạc-vonfram hoặc hợp kim tương tự có khả năng chống hàn và ăn mòn. Khi cầu dao đóng, các tiếp điểm này được ép lại với nhau bằng áp suất lò xo và dòng điện chạy qua.
Phía trên hoặc xung quanh các tiếp điểm chính này, bạn sẽ tìm thấy các tiếp điểm phóng hồ quang. Chúng được thiết kế để chịu thiệt hại nặng nề khi cầu dao mở ra. Chúng tiếp xúc trước khi nguồn điện đóng và tách ra sau khi nguồn điện chính mở, do đó hồ quang hình thành trên chúng thay vì các bề mặt mang dòng điện chính. Thiết kế thông minh.
Sau đó là máng hồ quang - một chồng các tấm kim loại được sắp xếp sao cho hồ quang được hút vào sẽ được chia thành các đoạn nhỏ hơn và nguội đi cho đến khi nó không thể tự duy trì được. Hãy tưởng tượng nó giống như một mê cung mà vòng cung phải chạy qua, và khi đi đến cuối thì nó cạn kiệt năng lượng.
Cơ chế vận hành là thứ di chuyển mọi thứ. Trong các ACB lớn hơn, đây thường là một cơ chế năng lượng được lưu trữ - lò xo được sạc bằng tay hoặc bằng một động cơ nhỏ, sẵn sàng đóng hoặc mở các tiếp điểm với tốc độ nhất quán bất kể người vận hành di chuyển tay cầm như thế nào.
Hoạt động bình thường - Chỉ cần dòng điện đi qua
Khi mọi thứ đã ổn thì ACB chỉ ngồi đó làm công việc của mình. Dòng điện đi vào qua một cực, đi qua các tiếp điểm và đi ra phía bên kia. Bộ ngắt – cho dù là nhiệt, từ tính hay điện tử – sẽ giám sát dòng điện liên tục.
Trong bộ ngắt từ-nhiệt, có một dải lưỡng kim nóng lên dựa trên dòng điện đi qua . Dòng điện bình thường giữ ấm nhưng không đủ để uốn cong. Ngoài ra còn có một cuộn dây từ tạo ra từ trường tỉ lệ với dòng điện.
Trong các bộ ngắt điện tử hiện đại, các máy biến dòng điện trên mỗi pha truyền tín hiệu đến bộ vi xử lý để theo dõi sự cố. Những điều này chính xác hơn nhiều và có thể được điều chỉnh cho các đường cong và chức năng hành trình khác nhau.
Khi mọi chuyện không như ý muốn – Chuỗi chuyến đi
Đây là nơi nó trở nên thú vị. Nói ngắn mạch xảy ra ở hạ lưu. Dòng điện bắn lên tới hàng nghìn ampe trong một phần nghìn giây.
Trong bộ ngắt từ-nhiệt, dòng điện cao đó ngay lập tức tạo ra một từ trường mạnh xung quanh cuộn dây. Từ trường kéo theo một phần ứng làm di chuyển cơ cấu, mở các tiếp điểm. Điều này xảy ra trong khoảng 10 mili giây – chưa đến nửa chu kỳ.
Trong cầu dao ngắt điện tử, bộ vi xử lý sẽ phát hiện tình trạng quá dòng và gửi tín hiệu đến cầu dao shunt hoặc nhả chốt từ. Dù thế nào thì cơ chế hoạt động cũng được giải phóng.
Vòng cung – Và làm thế nào để giết nó
Khi các tiếp điểm bắt đầu tách ra, điện áp sẽ cố gắng giữ dòng điện chạy qua khe hở. Không khí bị ion hóa, trở nên dẫn điện và hình thành vòng cung. Vòng cung này có thể đạt tới nhiệt độ vài nghìn độ. Còn lại, nó sẽ phá hủy các điểm tiếp xúc và tiếp tục dẫn điện cho đến khi có thứ gì đó tan chảy.
Đây là nơi mà máng vòng cung kiếm được tiền. Khi tiếp điểm chuyển động lùi ra xa, hồ quang bị kéo lên trên – hoặc được thổi từ trường bởi chính trường dòng điện hoặc được dẫn hướng cơ học – vào chồng các tấm kim loại. Mỗi tấm chia cung thành các cung nhỏ nối tiếp nhau. Mỗi lần phân chia sẽ làm giảm điện áp và các tấm làm mát hồ quang. Cuối cùng, điện áp cần thiết để duy trì tất cả các hồ quang nhỏ đó vượt quá mức mà hệ thống có thể cung cấp và hồ quang sẽ bị dập tắt.
Toàn bộ quá trình có thể mất từ 25 đến 40 mili giây đối với một ACB thông thường. Không phải ngay lập tức, nhưng đủ nhanh để hạn chế thiệt hại.
Năng lượng dự trữ – Tại sao những người thành công lớn không dựa vào cơ bắp
Nếu bạn đã từng vận hành một chiếc ACB lớn theo cách thủ công, bạn biết rằng bạn không chỉ lật một tay cầm. Trước tiên, bạn sạc lò xo bằng cách bơm cần gạt hoặc để động cơ chạy. Năng lượng dự trữ đó là thứ đóng các điểm tiếp xúc – nhanh và mạnh, bất kể bạn di chuyển chậm đến đâu.
Điều này quan trọng vì tốc độ tiếp xúc ảnh hưởng đến việc dập tắt hồ quang. Nếu bạn đóng từ từ, các điểm tiếp xúc có thể nảy lên hoặc hình vòng cung trước khi chúng hoàn toàn khép kín. Nếu bạn mở chậm, vòng cung sẽ bị treo quá lâu. Cơ chế năng lượng được lưu trữ đảm bảo tốc độ ổn định mọi lúc.
Sự khác biệt giữa ACB và máy cắt nhỏ hơn
Đôi khi người ta nhầm lẫn ACB vớimáy cắt trường hợp đúchoặc MCCB. Theo một nghĩa nào đó, cả hai đều là máy cắt không khí, nhưng ACB thường lớn hơn, có xếp hạng dòng điện liên tục cao hơn và thường bao gồm tính năng bảo vệ và giám sát phức tạp hơn.
ACB cũng được thiết kế để có thể sử dụng được. Bạn có thể mở chúng ra, kiểm tra danh bạ, thay thế máng hồ quang và điều chỉnh cài đặt. Bộ phận ngắt vỏ đúc thường được niêm phong - khi hoàn thành, bạn thay thế toàn bộ thiết bị.
Một điểm khác biệt nữa là cách họ xử lý dòng điện lỗi. MCCB được thiết kế để hạn chế dòng điện - chúng ngắt nhanh đến mức dòng điện sự cố không bao giờ đạt đến mức tối đa. ACB được thiết kế để chịu lỗi trong thời gian ngắn trong khi các thiết bị hạ lưu khắc phục sự cố. Tính chọn lọc này rất quan trọng trong các hệ thống lớn, nơi bạn không muốn cầu dao chính bị ngắt do mọi lỗi nhỏ trên mạch nhánh.
Những quan niệm sai lầm phổ biến
Tôi nghe người ta nói ACB đã lỗi thời, được thay thế bằng chân không hoặc SF6. Không đúng với điện áp thấp. Không khí tự do, không rò rỉ và không cần xử lý đặc biệt. Đối với điện áp dưới 1000V, máy cắt không khí vẫn là thiết bị chính.
Một điều nữa: tất cả các ACB đều giống nhau. Họ không phải vậy. Một số sử dụng các chuyến đi nhiệt đơn giản, một số khác có bộ điều khiển vi xử lý hoàn chỉnh với khả năng liên lạc với hệ thống quản lý tòa nhà. Nguyên tắc cơ bản là như nhau, nhưng mức độ phức tạp rất khác nhau.
Và điều khiến tôi phát điên: "Nếu nó bị vấp, chỉ cần đặt lại và bật lại." Không. Bạn tìm hiểu tại sao nó bị vấp trước tiên. Máy cắt không bị ngắt mà không có lý do.
Kết thúc
Vậy máy cắt không khí hoạt động như thế nào? Nó mang dòng điện khi cần thiết, phát hiện khi dòng điện vượt quá mức an toàn, mở các tiếp điểm để ngắt dòng điện đó và sử dụng các đặc tính của không khí cũng như thiết kế cơ học thông minh để dập tắt hồ quang tạo thành. Nó thực hiện điều này một cách đáng tin cậy, lặp đi lặp lại và không cần dùng khí hoặc dầu đặc biệt.
Lần tới khi bạn đi ngang qua một cái trong trạm biến áp hoặc nhà máy, bạn sẽ biết điều gì đang xảy ra bên trong chiếc hộp kim loại đó. Và bạn sẽ đánh giá cao kỹ thuật cho phép nó ngồi yên lặng trong nhiều năm, chờ đợi trong tích tắc khi nó cần thực hiện công việc của mình.
Nếu bạn đang làm việc vớimáy cắt không khívà bạn thấy mình không chắc chắn về kiểu máy nào phù hợp với thiết lập của mình, cách quay số trong cài đặt bảo vệ hoặc chỉ muốn giải quyết một tình huống khó khăn với người đã từng ở đó, tôi rất vui được trợ giúp. Không quá nhiều thuật ngữ kỹ thuật, không nói chuyện bán hàng huênh hoang – chỉ là lời khuyên chân thành, thiết thực từ nhiều năm kinh nghiệm thực tế.
Cho dù bạn đang định cỡ thiết bị cho một dự án mới, theo đuổi một chuyến đi phiền toái hay đang nghĩ đến việc nâng cấp hệ thống lắp đặt hiện có, vui lòng liên hệ. Hãy đảm bảo cầu dao của bạn thực hiện chính xác những gì chúng phải làm khi điều đó quan trọng nhất.
Email: luna@yawei-electric.com
WhatsApp: +86 15206275931
