Aptomat (CB): Cấu Tạo, Phân Loại, Nguyên Lý Hoạt Động và Các Thông Số Kỹ Thuật Quan Trọng

Aptomat, hay còn gọi là cầu dao tự động, là thiết bị đóng cắt tự động (Circuit Breaker – CB) không thể thiếu trong mọi hệ thống điện. Chức năng chính của aptomat là bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố quá tải và ngắn mạch. Một số loại aptomat còn được trang bị thêm khả năng chống dòng rò, thường được gọi là aptomat chống rò hoặc aptomat chống giật. Trong thực tế, aptomat còn được gọi tắt là “Át”.

Aptomat MCCB Schneider: Giải pháp bảo vệ toàn diện cho hệ thống điện công nghiệp, đảm bảo an toàn và liên tục vận hành.

Phân Loại Aptomat Chi Tiết

Aptomat được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng trong thực tế. Dưới đây là các cách phân loại phổ biến nhất:

1. Phân loại theo cấu tạo:

  • Aptomat dạng tép MCB (Miniature Circuit Breaker): Loại aptomat này thường được sử dụng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong các mạch điện nhỏ.

MCB LS: Thiết kế nhỏ gọn, bảo vệ hiệu quả cho các thiết bị điện dân dụng, dễ dàng lắp đặt và thay thế.

  • Aptomat dạng khối MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): MCCB thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi đòi hỏi khả năng chịu dòng lớn hơn và bảo vệ mạnh mẽ hơn.

MCCB Mitsubishi: Sự lựa chọn đáng tin cậy cho bảo vệ mạch điện công nghiệp, đảm bảo hiệu suất và độ bền cao.

2. Phân loại theo chức năng:

  • Aptomat thường (bảo vệ quá tải, ngắn mạch): MCB, MCCB là những đại diện tiêu biểu.
  • Aptomat chống rò: Bao gồm RCCB (Residual Current Circuit Breaker – aptomat chống dòng rò dạng tép), RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection – aptomat chống dòng rò và bảo vệ quá tải dạng tép), và ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker – aptomat chống dòng rò và bảo vệ quá tải dạng khối).

3. Phân loại theo số pha / số cực:

  • Aptomat 1 pha: 1 cực
  • Aptomat 1 pha + trung tính (1P+N): 2 cực
  • Aptomat 2 pha: 2 cực
  • Aptomat 3 pha: 3 cực
  • Aptomat 3 pha + trung tính (3P+N): 4 cực
  • Aptomat 4 pha: 4 cực

4. Phân loại theo dòng cắt ngắn mạch:

  • Dòng cắt thấp: Thường được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng. Ví dụ: MCCB NF125-CV 3P 100A của Mitsubishi có dòng cắt 10kA.
  • Dòng cắt tiêu chuẩn: Phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp. Ví dụ: MCCB NF125-SV 3P 100A của Mitsubishi có dòng cắt 30kA.
  • Dòng cắt cao: Dành cho các ứng dụng công nghiệp và các ứng dụng đặc biệt đòi hỏi khả năng chịu dòng cắt lớn. Ví dụ: MCCB NF125-HV 3P 100A của Mitsubishi có dòng cắt 50kA.

5. Phân loại theo khả năng chỉnh dòng:

  • Aptomat có dòng định mức không đổi: Ví dụ: MCCB NF400-SW 3P 400A của Mitsubishi có dòng định mức 400A cố định.
  • Aptomat chỉnh dòng định mức: Ví dụ: MCCB NF400-SEW 3P 400A của Mitsubishi cho phép điều chỉnh dòng định mức từ 200A đến 400A.

Bài viết này tập trung vào hai loại aptomat thông dụng nhất: MCB và MCCB.

Cấu Tạo Chi Tiết Của Aptomat

Aptomat (MCB hoặc MCCB) thường có hai hoặc ba cấp tiếp điểm: tiếp điểm chính và hồ quang (hai cấp) hoặc tiếp điểm chính, phụ và hồ quang (ba cấp).

Khi đóng mạch, thứ tự đóng của các tiếp điểm là: tiếp điểm hồ quang, tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính. Ngược lại, khi cắt mạch, tiếp điểm chính mở trước, sau đó đến tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Thiết kế này đảm bảo hồ quang chỉ phát sinh trên tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm chính khỏi bị hư hại do hồ quang và duy trì khả năng dẫn điện của tiếp điểm chính. Việc sử dụng tiếp điểm phụ giúp ngăn chặn hồ quang lan sang và làm hỏng tiếp điểm chính.

Cấu tạo MCB Schneider: Thiết kế tinh xảo đảm bảo ngắt mạch nhanh chóng và an toàn, bảo vệ tối ưu cho hệ thống điện.

Cấu tạo MCCB Schneider: Khả năng chịu dòng cắt lớn, bảo vệ hiệu quả cho mạch điện công nghiệp, đảm bảo an toàn và độ tin cậy cao.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Aptomat

Trong điều kiện bình thường, sau khi aptomat được đóng điện, nó duy trì trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 trên cùng một cụm tiếp điểm động. Khi bật aptomat sang vị trí ON, dòng điện định mức chạy qua, nhưng nam châm điện 5 và phần ứng 4 không bị hút.

Khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch, lực hút điện từ của nam châm điện 5 tăng lên, hút phần ứng 4 xuống. Điều này làm bật nhả móc 3, giải phóng móc 5. Lò xo 1 được thả lỏng, làm mở các tiếp điểm của aptomat, và ngắt mạch điện.

Các Thông Số Kỹ Thuật Quan Trọng Của Aptomat

  • In: Dòng điện định mức, là giá trị dòng điện mà aptomat có thể chịu đựng liên tục mà không bị tác động. Ví dụ: MCCB 3P 250A 36kA, In = 250A.
  • Ir: Dòng hoạt động, có thể điều chỉnh trong một phạm vi nhất định tùy theo thiết kế của aptomat. Ví dụ, một aptomat chỉnh dòng 250A có thể điều chỉnh từ 125A đến 250A.
  • Ue: Điện áp làm việc định mức.
  • Icu: Dòng cắt ngắn mạch, là khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất của tiếp điểm trong khoảng thời gian ngắn (thường là 1 giây).
  • Icw: Khả năng chịu dòng ngắn mạch trong một khoảng thời gian xác định.
  • Ics: Khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố. Giá trị này phụ thuộc vào công nghệ chế tạo của từng nhà sản xuất. Ví dụ, cùng một hãng sản xuất có thể có hai loại MCCB với Ics = 50% Icu và Ics = 100% Icu.
  • AT: Ampe Trip (dòng điện tác động), là giá trị dòng điện mà khi vượt quá, aptomat sẽ tác động và ngắt mạch.
  • AF: Ampe Frame (dòng điện khung), cho biết kích thước vật lý của aptomat và khả năng chịu dòng của khung. Ví dụ, NF250A 3P 200A và NF250A 3P 250A đều có AF = 250A, nhưng aptomat 200A sẽ tác động khi dòng vượt quá 200A, trong khi aptomat 250A sẽ tác động khi dòng vượt quá 250A. Thông số AT/AF cho biết độ bền của tiếp điểm đóng cắt. Aptomat 250AT/400AF sẽ có độ bền cao hơn Aptomat 250AT/250AF, kích thước aptomat 400AF cũng lớn hơn, và giá thành cao hơn.
  • Characteristic curve: Đường cong đặc tính bảo vệ của CB, thể hiện mối quan hệ giữa thời gian và dòng điện tác động. Đây là thông số quan trọng để lựa chọn CB phù hợp cho từng vị trí trong hệ thống điện. Đường cong này giúp đảm bảo tính chọn lọc, tức là CB gần điểm sự cố nhất sẽ tác động trước, tránh gây mất điện trên diện rộng.
  • Mechanical/electrical endurance: Số lần đóng cắt cơ khí cho phép (khi không có dòng điện chạy qua) / số lần đóng cắt điện cho phép (khi có dòng điện chạy qua). Thông số này thể hiện tuổi thọ của aptomat.

Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số kỹ thuật của aptomat là yếu tố then chốt để lựa chọn và sử dụng thiết bị này một cách an toàn và hiệu quả, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và các thiết bị sử dụng điện.