Máy cắt không khí ACB là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Máy cắt không khí ACB là thiết bị chuyển mạch điện hạ thế được sử dụng phổ biến trong các tủ phân phối công nghiệp, các công trình xây dựng… Thiết bị này có mức dòng cắt rất lớn, vượt trội so với các thiết bị chuyển mạch điện thông thường. Trong bài viết tổng hợp dưới đây, KTH ELECTRIC sẽ giúp bạn hiểu thêm về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của ACB.

Máy cắt không khí ACB là gì?

Máy cắt không khí ACB (Air Circuit Breaker) là thiết bị chuyển mạch điện hạ thế sử dụng cho hệ thống điện công nghiệp 3 pha 380V. Thiết bị này có kích thước lớn, cơ chế ngắt tự động không cần cần gạt, cơ chế sử dụng cần gạt cũng khác biệt so với tất cả các dòng cầu dao phổ biến khác.

Tiêu chuẩn áp dụng cho ACB là IEC/EN 60947-2, trong đó quy định thiết bị có điện áp làm việc là 690V (AC 50/60Hz), mức dòng cắt lên tới 135kA, dòng định mức 630A đến tối đa 10000A và khả năng chịu xung 12kA.

Chức năng của máy cắt không khí

Chức năng chính của cầu dao không khí ACB là đóng mạch điện, bảo vệ hệ thống, thiết bị điện khỏi các sự cố quá tải, ngắn mạch. Với thông số kỹ thuật cao, ACB được sử dụng làm cầu dao chính cho mạng điện tiêu dùng hoặc đường dây điện ngoài trời. Đây là thiết bị đặc biệt quan trọng, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện sản xuất và các công trường lớn, các trạm điện khu vực.

Bộ ngắt mạch không khí được đặt trong tủ điện chung. Tuy nhiên, với độ bền cao, ACB có thể lắp đặt ngoài trời mà vẫn đảm bảo hoạt động tốt và không hư hỏng.

Cấu tạo của máy cắt khí ACB

Cấu tạo của máy cắt khí ACB gồm 2 phần chính: bên trong và bên ngoài:

Cấu trúc bên ngoài

1. Buồng dập hồ quang;
2. Khối đầu cuối mạch điều khiển;
3. Màn hình kỹ thuật số;
4. nút TẮT;
5. nút BẬT;
6. Đèn báo cơ chế lưu trữ năng lượng;
7. Đèn báo tiếp điểm chính;
8. Nút đặt lại (RST);
9. Đèn báo LED;
10. Người điều khiển;
11. Bảng dữ liệu kỹ thuật;
12. Lắc VÀO/OUT;

Ngoài ra còn có một số vị trí nút và thành phần khác như:

• Tay cầm lưu trữ năng lượng cơ học;
• Nút ngắt chuyến đi bị lỗi; kho lưu trữ rocker;
• Nút chặn vị trí kết nối;
• Kết nối chỉ báo vị trí;
• Khóa;…

Cấu trúc bên trong

1. Kết cấu đỡ bằng thép tấm;
2. Máy biến dòng bảo vệ máy cắt;
3. Hộp cách điện nhóm cực (nhóm cực);
4. Thiết bị đầu cuối ngang;
5. Buồng dập hồ quang;
6. Cầu dao bảo vệ;
7. hộp thiết bị đầu cuối;
8. Mùa xuân đóng cửa;
9. Điều khiển đóng/mở máy cắt;
10. Tấm để di chuyển các tiếp điểm chính và hồ quang;
11. Tấm cho các tiếp điểm hồ quang chính và cố định;
12. Phòng hồ quang;
13. Đầu nối (ACB cố định) – tiếp điểm trượt (ACB di động);…

Video trực quan:

Máy cắt không khí ACB được trang bị bộ điều khiển với mức hiệu suất bảo vệ phù hợp, linh hoạt theo nhu cầu sử dụng. Các đơn vị điều khiển phải kết hợp khả năng đo lường và giao tiếp tiêu chuẩn.

Tìm hiểu thêm về ngắt mạch song song – phụ kiện quan trọng của máy cắt khí

Nguyên lý hoạt động của máy cắt khí ACB

Nhiệm vụ chính của ACB là ngăn chặn hồ quang tự thiết lập lại sau khi dòng điện về 0. Vì vậy, ACB có nguyên lý hoạt động khác với các thiết bị chuyển mạch khác. Các tiếp điểm của ACB nằm tự do trong không khí. Bên cạnh đó, phương pháp điều khiển hồ quang trong thiết bị hoàn toàn khác với máy cắt dầu.

Khi dập hồ quang, ACB tạo ra điện áp hồ quang thay cho nguồn điện áp, với mức nhỏ nhất để duy trì hồ quang. Điện áp hồ quang có thể tăng lên bằng cách làm mát plasma hồ quang, chia hồ quang thành nhiều chuỗi hoặc tăng chiều dài đường hồ quang.

Máy cắt không khí thông thường có 2 cặp tiếp điểm:

• Cặp tiếp điểm chính làm bằng đồng, mang dòng điện có tải trung bình
• Cặp tiếp điểm hồ quang làm bằng carbon.

Khi ngắt ACB thì cặp tiếp điểm chính sẽ mở ra trước. Lúc này các tiếp điểm phóng điện vẫn chưa mở và không có hồ quang ở tiếp điểm chính. Khi cặp tiếp điểm phóng điện tách ra, một hồ quang mở sẽ được tạo ra. Mỗi tiếp điểm hồ quang được hỗ trợ bởi một bình chữa cháy hồ quang.

Do cả tác dụng nhiệt và điện từ, sự phóng điện của hồ quang di chuyển lên trên. Sau đó hồ quang bị đẩy vào máng hồ quang, trở nên lạnh hơn, kéo dài ra và tách ra. Từ đó, điện áp hồ quang trở nên lớn hơn rất nhiều so với điện áp hệ thống lúc máy hoạt động. Hồ quang cuối cùng sẽ bị dập tắt khi dòng điện đạt tới 0.

Ưu điểm và nhược điểm của máy cắt không khí

Máy cắt không khí là thiết bị đáng đầu tư cho tủ điện công nghiệp với những ưu điểm sau:

• Khả năng hoạt động liên tục với số lần chuyển mạch lớn,
• Giảm thiểu nguy cơ cháy nổ,
• Thiết kế tối ưu kích thước tủ điện,
• Tốc độ dập hồ quang nhanh, đảm bảo an toàn cho hệ thống,
• Tuổi thọ cao, không cần bảo trì thường xuyên.

Tuy nhiên, máy cắt không khí cũng có một số nhược điểm như:

• Chi phí đầu tư ban đầu lớn,
• Không hiệu quả với hệ thống điện công suất thấp,
• Rò rỉ không khí có thể xảy ra, đặc biệt là trong các ống dẫn,
• Chuyển động của hồ quang trong ống dẫn có thể chậm lại theo thời gian.

Xem ngay: Hướng dẫn đọc thông số và sử dụng máy cắt không khí ACB

Các loại máy cắt không khí phổ biến

Máy cắt không khí được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống điện công suất lớn và có thể sử dụng trong gia đình với 4 loại sau:

• Loại Break Plain ACB (ACB đơn giản) – Cross-Blast ACB (Cross-Blast ACB)
• Loại Thổi Từ ACB (Loại Thổi Từ ACB)
• Cầu dao ngắt khí máng gió (Máng dẫn khí ACB)
• Máy cắt khí nổ (Air Blast Circuit Breaker)

Máy cắt trơn loại ACB – Máy cắt gió đơn giản

ACB đơn giản hoặc chéo ACB có các điểm tiếp xúc chính có dạng sừng cong. Vòng cung của loại ACB này kéo dài từ đầu này đến đầu kia.

Buồng hoặc máng hồ quang được làm từ vật liệu chịu lửa, chức năng chính là làm mát. Bên trong máng có vách ngăn làm bằng các tấm kim loại đơn giản, chia đều. Mỗi khoảng trống giữa các tấm tương ứng với một máng hồ quang mini.

Hồ quang đầu tiên sẽ tách thành hàng loạt hồ quang nhỏ sao cho điện áp hồ quang đo được cao hơn điện áp hệ thống. Vì vậy, ACB dễ sử dụng cho hệ thống điện áp thấp.

Cầu dao thổi từ ACB – Cầu dao thổi khí từ

ACB thổi từ tính sử dụng ở điện áp đến 11kV. Hồ quang bên trong giãn nở nhờ từ trường được tạo ra bởi dòng điện trong cuộn dây kích nổ. Loại ACB này có khả năng điều khiển từ trường bằng mômen hồ quang để dập tắt hồ quang. Điều này được điều khiển thông qua từ trường được cung cấp bởi dòng điện trong cuộn phóng điện.

Từ trường từ cuộn dây phóng điện không quản lý hồ quang được tạo ra nhưng có thể chuyển hồ quang thành máng hồ quang nơi hồ quang nguội đi và giãn nở tương ứng. Việc kết nối dây phóng điện được thực hiện thông qua bộ ngắt mạch.

Máy cắt ống gió – Máy cắt ống gió

Bên trong máng gió ACB, các tiếp điểm chính được làm bằng đồng, điện trở tiếp xúc thấp và được mạ bạc. Các tiếp điểm hồ quang rất chắc chắn, được làm từ hợp kim đồng chịu nhiệt. Máng khí ACB có hai loại tiếp điểm: tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang hoặc tiếp điểm phụ. Các điểm tiếp xúc chính được làm bằng đồng cũng như các tấm bạc có điện trở thấp hơn.

Các tiếp điểm còn lại được làm từ hợp kim đồng để tăng khả năng chịu nhiệt. Chúng có nhiệm vụ hạn chế hư hỏng tiếp điểm chính do phóng điện hồ quang và có thể dễ dàng thay đổi khi cần thiết. Khi vận hành loại ACB này, cả tiếp điểm hồ quang và tiếp điểm phụ đều được mở trước và sau khi tiếp điểm chính đóng.

Cầu dao nổ khí – Cầu dao nổ khí

ACB nổ khí được sử dụng cho hệ thống có điện áp từ 220 kV và 440 kV trở lên, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp. Loại ACB này có 3 loại: nổ chéo, nổ dọc trục và nổ dọc trục tiếp xúc trượt.

Một số ưu điểm của nổ khí ACB:

• Ngăn chặn hoàn toàn nguy cơ cháy nổ.
• Tốc độ cắt vượt trội.
• Quá trình dập tắt hồ quang diễn ra rất nhanh.
• Thời gian hồ quang là như nhau đối với tất cả các giá trị dòng điện gián đoạn.

=>> Đọc thêm: Sự khác nhau giữa MCB, MCCB, RCCB, RCBO, ELCB và RCD

Ứng dụng của máy cắt khí ACB

Máy cắt không khí được sử dụng để điều khiển hệ thống điện, thiết bị phụ trợ trong các nhà máy điện và hệ thống điện sản xuất công nghiệp quy mô lớn, bảo vệ các thiết bị quan trọng như máy phát điện, tụ điện, máy biến áp.

• Nguyên lý phanh hơi hồ quang ACB được sử dụng cho mạch DC và mạch AC đến 12kV.
• Điện trở cao ACB giúp tăng khả năng chống hồ quang bằng cách tách hồ quang, làm mát và kéo dài hồ quang.
• Máy cắt không khí cũng được sử dụng cho các hệ thống chia sẻ nguồn điện khoảng 15kV.
• ACB bảo vệ khu vực xung quanh khỏi nguy cơ cháy nổ.

Giới thiệu máy cắt không khí ACB của KTH ELECTRIC

Điện lực ACB BTB Đáp ứng tiêu chuẩn IEC/EN 60947-2, có tính linh hoạt cao với dải dòng điện từ 630A đến 6300A và có độ tin cậy cao khi chịu được điện áp lên đến 12kV. Công suất cắt ấn tượng lên tới 135kA. Ngoài ra, KTH ELECTRIC trang bị 3 kích thước khung cho máy cắt không khí: 2000A, 4000A và 6300A.

Các linh kiện đi kèm với ACB KTH ELECTRIC bao gồm:

• Dây Shunt
• Dây ngắt mạch điện áp thấp
• Bộ ngắt mạch điện áp thấp với thời gian trễ
• Bộ sạc điều khiển động cơ
• Liên hệ phụ
• Đầu nối dây thứ cấp
• Khóa
• Khóa phím
• Khóa liên động
• Thiết bị kiểm tra khóa
• Nhãn dán cửa

KTH ELECTRIC đã tổng hợp những thông tin quan trọng về máy cắt không khí ACB. Với những thông tin cơ bản trên, bạn có thể nhận biết, phân biệt và bước đầu lựa chọn dòng ACB phù hợp với nhu cầu của mình và nâng cao độ an toàn cho hệ thống điện.