Sơ đồ cầu dao không khí (ACB): Hướng dẫn thực tế về cấu trúc, đấu nối và nguyên lý vận hành của ACB

Sơ đồ cầu dao không khí (ACB): Hướng dẫn thực tế về cấu trúc, đấu nối và nguyên lý vận hành của ACB

Một sơ đồ aptomat đường điện khí cho thấy cách một cầu dao không khí, còn được gọi là ACB , được cấu tạo và kết nối bên trong hệ thống phân phối điện áp thấp. Sơ đồ thường bao gồm đường dẫn công suất chính, tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, buồng dập hồ quang, cơ cấu vận hành, bộ ngắt, biến dòng, tiếp điểm phụ và mạch điều khiển dùng để đóng, mở và bảo vệ.

Đối với kỹ sư, nhà lắp ráp tủ điện, quản lý cơ sở và người mua, sơ đồ giúp trả lời ba câu hỏi thực tiễn sau:

1. ACB ngắt dòng sự cố như thế nào?
2. Các điểm đấu nối nguồn vào và nguồn ra nằm ở đâu?
3. Các thành phần bảo vệ, điều khiển và giám sát nào nên được lựa chọn cho ứng dụng này?

Sơ đồ cầu dao không khí cơ bản

Sơ đồ cầu dao không khí đơn giản có thể được hiểu gồm hai phần nối với nhau: phần mạch chính và độ mạch điều khiển/bảo vệ .

Incoming Power
     |
     |  L1 / L2 / L3
     v
+-----------------------------+
|      Air Circuit Breaker    |
|                             |
|  Fixed Contacts             |
|       |                     |
|  Moving Contacts            |
|       |                     |
|  Arc Chute                  |
|       |                     |
|  Current Transformers       |
|       |                     |
|  Electronic Trip Unit       |
|       |                     |
|  Operating Mechanism        |
|  Closing Coil / Shunt Trip  |
|  Auxiliary Contacts         |
+-----------------------------+
     |
     |  L1 / L2 / L3
     v
Outgoing Load

Trên bảng điện thực tế hoặc tủ phân phối, cầu dao không khí (ACB) cũng có thể bao gồm các phụ kiện như rơ-le mất áp, cơ cấu nạp điện cho động cơ, khóa liên động cơ khí, khóa liên động điện, mô-đun truyền thông và tiếp điểm chỉ thị vị trí.

Các bộ phận chính được thể hiện trên sơ đồ cầu dao không khí

1. Tiếp điểm chính

Tiếp điểm chính mang dòng điện định mức trong chế độ vận hành bình thường. Một cầu dao không khí thường sử dụng tiếp điểm cố định và tiếp điểm di động. Khi cầu dao đóng, dòng điện đi qua các tiếp điểm này. Khi cầu dao mở, các tiếp điểm tách rời nhau và hồ quang được tạo ra.

Chất lượng của hệ thống tiếp điểm ảnh hưởng trực tiếp đến độ tăng nhiệt, tuổi thọ điện và khả năng cắt mạch.

2. Buồng dập hồ quang

Bộ dập hồ quang là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong sơ đồ cầu dao không khí. Khi các tiếp điểm mở ra dưới tải hoặc trong điều kiện sự cố, một hồ quang điện hình thành giữa chúng. Bộ dập hồ quang chia nhỏ, làm nguội và dập tắt hồ quang trong không khí.

Đây là lý do thiết bị này được gọi là Áp tô mát khí nén cầu dao không khí.

3. Cơ cấu vận hành

Cơ cấu vận hành điều khiển chuyển động mở và đóng của cầu dao. Cơ cấu này có thể được vận hành bằng tay hoặc bằng động cơ.

Các bộ phận vận hành phổ biến bao gồm:

• Tay cầm nạp năng lượng bằng tay
• Cơ cấu nạp lò xo
• Nút đóng mạch
• Nút mở mạch
• Bộ sạc động cơ
• Đèn báo cơ học ON/OFF
• Đèn báo năng lượng được lưu trữ

Đối với các ACB loại rút ra, cơ cấu vận hành cũng được phối hợp với vị trí của bộ ngắt: kết nối, kiểm tra, cách ly hoặc rút ra.

4. Bộ ngắt điện tử

Bộ ngắt điện tử giám sát dòng điện và phát lệnh ngắt khi xảy ra các điều kiện bất thường. Thông thường, bộ này được kết nối với các biến dòng bên trong ACB.

Các chức năng bảo vệ tiêu biểu bao gồm:

• Bảo vệ trễ dài hạn
• Bảo vệ trễ ngắn hạn
• Bảo vệ tức thời
• Bảo vệ lỗi mặt đất
• Bảo vệ quá tải

Các bộ điều khiển ngắt mạch nâng cao có thể hỗ trợ màn hình LCD, lưu trữ lịch sử sự cố, chức năng truyền thông, đo lường năng lượng và cài đặt bảo vệ có thể điều chỉnh.

5. Biến dòng

Biến dòng, thường được ký hiệu là CT trên sơ đồ cầu dao không khí (ACB), dùng để đo dòng điện chạy qua từng pha. Bộ điều khiển ngắt mạch sử dụng tín hiệu này để phát hiện quá tải, ngắn mạch và sự cố chạm đất.

Việc cấu hình biến dòng đúng là rất quan trọng nhằm đảm bảo hiệu suất bảo vệ chính xác.

6. Cuộn đóng mạch

Cuộn đóng mạch cho phép cầu dao không khí (ACB) đóng mạch bằng điện. Thiết bị này thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển từ xa, hệ thống chuyển nguồn tự động và tủ bảng điện, nơi mà người vận hành không thực hiện thao tác đóng mạch thủ công.

7. Cuộn cắt phụ

Cuộn cắt phụ mở cầu dao khi nhận được tín hiệu điện. Thiết bị này thường được kết nối với các hệ thống dừng khẩn cấp, hệ thống phòng cháy chữa cháy, lệnh cắt mạch từ xa hoặc rơ-le bảo vệ.

8. Khóa điện áp thấp

Bộ ngắt điện áp thấp sẽ kích hoạt cầu dao khi điện áp điều khiển giảm xuống dưới mức quy định. Thiết bị này ngăn chặn cầu dao duy trì ở trạng thái đóng trong các điều kiện điện áp bất thường.

9. Tiếp điểm phụ

Các tiếp điểm phụ cung cấp tín hiệu trạng thái của cầu dao tới các mạch điều khiển, bộ điều khiển lập trình PLC, đồng hồ đo, hệ thống cảnh báo và hệ thống quản lý tòa nhà.

Các tín hiệu phổ biến bao gồm:

• Cầu dao mở
• Cầu dao đóng
• Cầu dao nhảy (ngắt)
• Lò xo đã nạp năng lượng
• Trạng thái vị trí rút ra

Nguyên lý hoạt động của cầu dao không khí

Nguyên lý hoạt động của cầu dao không khí dựa trên việc tách rời tiếp điểm cơ học và dập hồ quang trong không khí.

Khi cầu dao không khí (ACB) ở trạng thái đóng, dòng điện đi qua các tiếp điểm chính. Nếu mạch hoạt động bình thường, cầu dao sẽ duy trì ở trạng thái đóng và liên tục cung cấp điện cho tải.

Khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch, bộ ngắt tự động phát hiện dòng điện bất thường thông qua các biến dòng (CT). Ngay khi dòng điện đo được vượt quá giá trị đặt bảo vệ, bộ ngắt tự động kích hoạt cơ cấu ngắt. Các tiếp điểm động tách khỏi các tiếp điểm cố định, làm ngắt mạch.

Trong quá trình tách rời này, một hồ quang hình thành giữa các tiếp điểm. Hồ quang được dẫn vào buồng dập hồ quang, nơi nó bị chia thành nhiều hồ quang nhỏ hơn, làm nguội và dập tắt. Sau khi hồ quang bị dập tắt, dòng điện ngừng chảy và thiết bị phía hạ lưu được bảo vệ.

Sơ đồ đấu nối điển hình của cầu dao không khí

Sơ đồ đấu nối điển hình của cầu dao không khí (ACB) bao gồm cả dây nối nguồn và dây nối điều khiển.

Power Circuit:

Transformer / Generator
        |
        v
Main Busbar
        |
        v
Air Circuit Breaker
        |
        v
Distribution Busbar
        |
        v
Loads / MCC / Panels

Control Circuit:

Control Power
     |
     +---- Closing Button ---- Closing Coil
     |
     +---- Trip Button ------- Shunt Trip
     |
     +---- Protection Relay -- Trip Input
     |
     +---- Auxiliary Contact - Status Signal
     |
     +---- Motor Operator ---- Spring Charging

Việc đi dây chính xác phụ thuộc vào model ACB, điện áp định mức, điện áp điều khiển, phụ kiện và thiết kế tủ đóng cắt.

Các loại sơ đồ cầu dao không khí phổ biến

Sơ đồ ACB kiểu cố định

ACB kiểu cố định được lắp đặt trực tiếp bên trong tủ đóng cắt. Các đầu cực vào và ra được nối với thanh cái hoặc hệ thống cáp. Loại này phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu rút ra thường xuyên.

ACB kiểu cố định thường được sử dụng trong các tủ phân phối nhỏ gọn và các dự án nhạy cảm về chi phí.

Sơ đồ ACB kiểu rút ra

ACB kiểu rút ra bao gồm thân cầu dao và giá đỡ (cradle). Cầu dao có thể di chuyển giữa các vị trí: kết nối, kiểm tra, cách ly và rút ra.

Cấu trúc này nâng cao độ an toàn và tiện lợi trong bảo trì. Loại này thường được sử dụng trong các tủ phân phối chính, tủ đóng cắt công nghiệp, trung tâm dữ liệu và các hệ thống điện thương mại quy mô lớn.

sơ đồ ACB ba pha

Một Aptomat không khí 3 cực bảo vệ các mạch ba pha mà không ngắt dây trung tính. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối điện áp thấp ba pha tiêu chuẩn.

sơ đồ aptomat không khí 4 cực

Một aptomat không khí 4 cực ngắt cả ba pha và dây trung tính. Thiết bị thường được sử dụng trong các trường hợp yêu cầu cách ly dây trung tính, ví dụ như trong hệ thống máy phát điện, hệ thống chuyển nguồn và một số hệ thống lắp đặt thương mại hoặc công nghiệp nhất định.

Các tình huống ứng dụng của aptomat không khí

Aptomat không khí chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống phân phối điện áp thấp, nơi yêu cầu khả năng mang dòng cao, bảo vệ đáng tin cậy và dễ bảo trì.

Các tình huống ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Aptomat đầu vào chính cho tủ điện hạ thế
• Bảo vệ phía thứ cấp của máy biến áp
• Bảo vệ đầu ra máy phát điện
• Bảo vệ tủ phân phối chính
• Hệ thống Công tắc Chuyển đổi Tự động
• Phân phối điện cho nhà máy công nghiệp
• Phòng điện tòa nhà thương mại
• Phân phối điện trong trung tâm dữ liệu
• Bảo vệ đầu vào trung tâm điều khiển động cơ
• Hệ thống điện hàng hải và cơ sở hạ tầng

Đối với các ứng dụng dòng điện cao, cầu dao không khí (ACB) thường được ưu tiên hơn cầu dao tự động kiểu vỏ đúc vì ACB cung cấp khả năng cắt cao hơn, thiết lập bảo vệ linh hoạt hơn và dễ bảo trì hơn.

Cách chọn cầu dao không khí

Khi lựa chọn cầu dao không khí (ACB), sơ đồ chỉ là một phần trong quyết định. Thông số kỹ thuật phải phù hợp với hệ thống điện và yêu cầu bảo vệ.

1. Dòng điện định mức

Chọn dòng điện định mức dựa trên dòng tải, dự phòng thiết kế hệ thống và điều kiện nhiệt độ. Các giá trị dòng điện định mức phổ biến của ACB bao gồm 630A, 800A, 1000A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A, 3200A, 4000A và cao hơn.

2. Điện áp làm việc định mức

Điện áp định mức phải phù hợp với điện áp hệ thống. Cầu dao không khí thường được sử dụng trong các hệ thống xoay chiều điện áp thấp như 400V, 415V, 440V, 480V hoặc 690V.

3. Khả năng cắt

Khả năng cắt phải cao hơn dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp đặt. Đây là một trong những thông số an toàn quan trọng nhất.

Kiểm tra các giá trị như:

• Icu: khả năng cắt ngắn mạch cực đại
• Ics: khả năng cắt ngắn mạch định mức
• Icw: dòng chịu đựng trong thời gian ngắn

4. Số cực

Chọn loại 3P hoặc 4P tùy theo phương pháp nối đất hệ thống, yêu cầu về dây trung tính, ứng dụng máy phát điện và đặc tả kỹ thuật của dự án.

5. Kiểu lắp đặt

Chọn loại cố định hoặc loại rút ra được dựa trên yêu cầu bảo trì, thiết kế tủ điện, không gian lắp đặt và ngân sách.

6. Chức năng bảo vệ

Chọn bộ ngắt mạch theo nhu cầu bảo vệ của hệ thống. Bảo vệ cơ bản có thể đủ cho hệ thống phân phối đơn giản, trong khi các hệ thống quan trọng có thể yêu cầu bảo vệ nâng cao, đo lường, truyền thông và ghi lại sự kiện.

7. Điện áp điều khiển

Xác nhận điện áp cho cuộn đóng, cuộn cắt phụ, rơ-le mất điện áp và cơ cấu sạc động cơ. Các mức điện áp điều khiển phổ biến bao gồm AC 110 V, AC 220 V, DC 110 V và DC 220 V, tùy thuộc vào dự án.

8. Phụ kiện

Các phụ kiện thường dùng cho MCCB/ACB bao gồm:

• Cuộn cắt phụ
• Cuộn dây đóng
• Rơ-le giảm áp
• Bộ vận hành bằng động cơ
• Tiếp điểm phụ
• Tiếp điểm báo động
• Khóa cơ học
• Liên động điện
• Mô-đun giao tiếp
• Khóa cửa
• Tiếp điểm chỉ thị vị trí

9. Tiêu chuẩn và Chứng nhận

Kiểm tra xem ACB có tuân thủ các tiêu chuẩn điện áp yêu cầu đối với thị trường dự án hay không. Các tài liệu tham khảo phổ biến bao gồm tiêu chuẩn IEC dành cho cầu dao tự động hạ áp và các yêu cầu chứng nhận địa phương liên quan.

Sơ đồ ACB so với sơ đồ MCCB

Sơ đồ cầu dao tự động (ACB) thường phức tạp hơn sơ đồ MCCB vì ACB được thiết kế để vận hành ở dòng điện định mức lớn hơn, khả năng cắt cao hơn, các thông số bảo vệ linh hoạt hơn và hỗ trợ nhiều phụ kiện hơn.

Món hàng	Áp tô mát khí nén	Áp tô mát vỏ đúc
Sử dụng phổ biến	Phân phối chính, hệ thống dòng điện cao	Mạch nhánh, phân phối nhỏ hơn
Đánh giá hiện tại	Cao hơn	Thấp đến Trung bình
Các thông số bảo vệ	Điều chỉnh được nhiều hơn	Từ cơ bản đến nâng cao, tùy thuộc vào mẫu
Bảo trì	Dễ hơn, đặc biệt là loại có thể rút ra	Thường bị giới hạn
Phụ kiện	Nhiều tùy chọn	Ít lựa chọn hơn
Lắp đặt	Thiết bị đóng cắt và tủ điều khiển chính	Tủ phân phối và tủ điều khiển

Đọc sơ đồ cầu dao không khí từng bước một

Để đọc sơ đồ cầu dao không khí, trước tiên hãy theo dõi luồng điện, sau đó kiểm tra mạch điều khiển.

1. Xác định các đầu cực cấp điện đầu vào.
2. Theo dõi đường đi chính của dòng điện qua các tiếp điểm.
3. Xác định vị trí các biến dòng (CT) và bộ ngắt tự động (trip unit).
4. Kiểm tra buồng dập hồ quang và hệ thống tiếp điểm.
5. Xác định các đầu ra nối tới tải.
6. Kiểm tra cuộn đóng và mạch ngắt phụ (shunt trip).
7. Xác nhận tín hiệu từ tiếp điểm phụ.
8. Kiểm tra điện áp điều khiển và nhãn dây dẫn.
9. Đối chiếu các phụ kiện với yêu cầu của dự án.
10. Kiểm tra sơ đồ so với hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

Sơ đồ cầu dao tự động không khí là gì?

Sơ đồ cầu dao tự động không khí là bản vẽ kỹ thuật thể hiện cấu trúc, mạch điện lực, mạch điều khiển và các thành phần bảo vệ của cầu dao tự động không khí (ACB). Sơ đồ này giúp người dùng hiểu cách cầu dao được kết nối, vận hành, ngắt mạch và bảo vệ hệ thống điện.

Chức năng của cầu dao tự động không khí là gì?

Chức năng chính của bộ ngắt mạch không khí là bảo vệ các hệ thống điện áp thấp khỏi quá tải, ngắn mạch và sự cố chạm đất. Thiết bị này ngắt dòng điện bằng cách mở các tiếp điểm và dập tắt hồ quang trong không khí.

Các bộ phận chính của bộ ngắt mạch không khí là gì?

Các bộ phận chính của bộ ngắt mạch không khí bao gồm: tiếp điểm cố định, tiếp điểm di động, buồng dập hồ quang, cơ cấu vận hành, bộ ngắt điện tử, biến dòng, cuộn đóng mạch, thiết bị ngắt phụ (shunt trip), tiếp điểm phụ và đầu nối.

Bộ ngắt mạch không khí được sử dụng ở đâu?

Bộ ngắt mạch không khí được sử dụng trong tủ phân phối điện áp thấp, tủ phân phối chính, bảo vệ máy biến áp, bảo vệ máy phát điện, hệ thống điện công nghiệp, tòa nhà thương mại, trung tâm dữ liệu và các dự án hạ tầng.

Sự khác biệt giữa ACB và MCCB là gì?

Một CBAC thường được sử dụng cho các ứng dụng có dòng điện cao và phân phối chính, trong khi một CBMC thường được dùng cho các đường cấp điện nhỏ hơn và các mạch nhánh. Các CBAC thường cung cấp khả năng bảo trì tốt hơn, dung lượng cắt cao hơn và các tùy chọn bảo vệ tiên tiến hơn.

Sự khác biệt giữa CBAC loại cố định và loại rút ra là gì?

CBAC loại cố định được lắp đặt trực tiếp vào tủ điện, trong khi CBAC loại rút ra có thể di chuyển ra vào khung đỡ (cradle). CBAC loại rút ra dễ bảo trì hơn và thường được sử dụng trong các hệ thống phân phối điện quan trọng.

Có thể sử dụng cầu dao không khí để bảo vệ máy phát điện không?

Có. Cầu dao không khí thường được sử dụng để bảo vệ đầu ra máy phát điện, đặc biệt trong các hệ thống máy phát điện điện áp thấp. Việc lựa chọn CBAC phải phù hợp với công suất định mức của máy phát điện, mức ngắn mạch, các thông số cài đặt bảo vệ và hệ thống điều khiển.

Tại sao CBAC lại sử dụng buồng dập hồ quang?

Một bộ ngắt mạch ACB sử dụng buồng dập hồ quang để dập tắt hồ quang sinh ra khi các tiếp điểm tách ra dưới tải hoặc dòng sự cố. Buồng dập hồ quang chia nhỏ và làm nguội hồ quang để bộ ngắt mạch có thể ngắt dòng điện một cách an toàn.

Gợi ý liên kết nội bộ

• Liên kết đến một Áp tô mát khí nén trang danh mục sản phẩm với văn bản neo: `Air Circuit Breaker`
• Liên kết đến một Áp tô mát điện áp thấp trang với văn bản neo: `low voltage circuit breaker`
• Liên kết đến một MCCB trang sản phẩm với văn bản neo: `Molded Case Circuit Breaker`
• Liên kết đến một Thành phần của thiết bị công tắc trang với văn bản neo: `switchgear components`
• Liên kết đến một Hướng dẫn chọn cầu dao tự động bài viết với văn bản neo: `how to choose a circuit breaker`
• Liên kết đến một LIÊN HỆ CHÚNG TÔI hoặc Yêu cầu báo giá trang với văn bản neo: `request an ACB quotation`

Kết luận

Một sơ đồ aptomat đường điện khí giúp người dùng hiểu rõ cấu trúc, sơ đồ đấu nối và nguyên lý bảo vệ của bộ ngắt mạch ACB. Các bộ phận chính bao gồm tiếp điểm chính, buồng dập hồ quang, rơ-le bảo vệ, biến dòng, cơ cấu vận hành và phụ kiện điều khiển.

Khi lựa chọn bộ ngắt mạch không khí (ACB), cần tập trung vào các thông số: dòng định mức, điện áp, khả năng cắt, số cực, kiểu lắp đặt, chức năng bảo vệ, điện áp điều khiển và phụ kiện yêu cầu. Đối với các hệ thống phân phối chính, thiết bị đóng cắt công nghiệp, tòa nhà thương mại và ứng dụng máy phát điện, việc lựa chọn đúng ACB sẽ đảm bảo khả năng bảo vệ đáng tin cậy, thao tác thuận tiện và bảo trì an toàn hơn trong thời gian dài.

Gợi ý hình ảnh

• Hình ảnh: https://shopcdnpro.grainajz.com/category/393259/3085/cb3888cd0728341249a6cd45f750b3ac/Low%20Voltage%20Switchgear.jpg
• ALT: sơ đồ bộ ngắt mạch không khí: Hướng dẫn thực tế về cấu trúc, đấu nối và nguyên lý hoạt động của ACB
• Hình ảnh: https://shopcdnpro.grainajz.com/category/393259/3085/0d8eff1a4b0aa9d0ae08ae3e4251e524/Medium%20Voltage%20Switchgear.jpg
• ALT: gói thiết bị phân phối điện Enwei Electric