Máy cắt không khí ACB là thiết bị đóng cắt hạ thế đầu nguồn, bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch và chập cháy. Với cấu trúc phức tạp nhưng nguyên lý hoạt động lại khá đơn giản cùng những dòng cắt lớn vượt trội hơn các thiết bị đóng cắt thông thường, ACB được sử dụng rộng rãi trong các công trình điện công nghiệp, các công trình xây dựng quy mô lớn,...Dưới đây là bài viết được Etinco tổng hợp thông tin chi tiết về ACB!
Máy cắt không khí ACB là gì?
Máy cắt không khí ACB (Air Circuit Breaker) là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để thực hiện việc đóng cắt nguồn điện hạ thế trong các hệ thống điện công nghiệp 3 pha với điện áp 380V. Sở hữu kích thước lớn cùng cơ chế ngắt tự động không qua cần gạt, thiết bị này nổi bật với sự khác biệt rõ rệt so với các dòng aptomat phổ biến hiện nay.
ACB được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế IEC/EN 60947-2, với khả năng làm việc ở điện áp lên tới 690V (AC 50/60Hz), mức dòng cắt tối đa 135kA. Dòng định mức của thiết bị dao động từ 630A đến 10000A, đồng thời khả năng chịu xung đạt 12kA, đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe của hệ thống điện công nghiệp.
Chức năng của máy cắt không khí
Máy cắt không khí ACB đóng vai trò then chốt trong việc điều khiển mạch điện, bảo vệ thiết bị và hệ thống trước các sự cố như quá tải hay ngắn mạch. Nhờ vào các thông số kỹ thuật vượt trội, ACB thường được sử dụng như thiết bị đóng ngắt mạch điện chính trong hệ thống điện công nghiệp hoặc đường dây ngoài trời. Đây là thiết bị không thể thiếu, đảm bảo an toàn cho các công trình sản xuất quy mô lớn, trạm điện khu vực và các công trường xây dựng.
Thông thường, máy cắt không khí ACB được lắp đặt trong tủ điện tổng. Tuy nhiên, với độ bền cao và khả năng chống chịu tốt, loại máy cắt này vẫn hoạt động ổn định khi được lắp đặt ngoài trời, không lo hư hỏng.
Cấu tạo của máy cắt không khí ACB
Cấu tạo của máy cắt không khí ACB bao gồm 2 thành phần chính là bên trong và bên ngoài:
Cấu tạo bên trong của ACB
Máy cắt không khí ACB có thiết kế phức tạp với nhiều bộ phận quan trọng hỗ trợ vận hành hiệu quả gồm 22 thành phần chính bên trong:
- Trạm kết nối mạch điều khiển
- Điểm đấu nối mạch điều khiển
- Công tắc phụ trợ
- Bộ cắt mạch song song, cuộn đóng
- Rơ le ngắt điện tử
- Tấm che bảo vệ phía trước
- Hệ thống đóng cắt
- Cơ chế nhả khóa
- Cơ chế nạp năng lượng
- Lò xo đóng cắt
- Cơ chế kéo máy ra ngoài
- Đế cách ly an toàn
- Buồng dập hồ quang
- Tiếp điểm động chính
- Tiếp điểm cố định chính
- Thanh dẫn phía dây nguồn
- Thanh dẫn phía tải
- Lò xo tiếp xúc
- Biến dòng (CT)
- Cuộn dây cảm biến dòng điện
- Lưới bảo vệ
- Mạch nối các thành phần
Cấu tạo bên ngoài của ACB
Bên ngoài máy cắt không khí ACB được trang bị các bộ phận điều khiển và hiển thị rõ ràng, đảm bảo dễ dàng sử dụng gồm 15 thành phần như sau:
- Buồng dập hồ quang
- Điểm đấu nối mạch điều khiển
- Khóa an toàn
- Rơ le ngắt điện tử
- Cần nạp năng lượng
- Nút ON
- Nút OFF
- Bộ hiển thị trạng thái ON/OFF
- Bộ hiển thị trạng thái nạp điện
- Lỗ kết nối cơ chế kéo
- Móc khóa bảo vệ
- Bộ hiển thị vị trí
- Bộ đếm hoạt động
- Tay cầm mở rộng
- Lỗ cố định vị trí thiết bị
Nguyên lý làm việc của máy cắt không khí
Máy cắt không khí (ACB) có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn hiện tượng tái lập hồ quang ngay khi dòng điện trở về mức 0. Chính vì nhiệm vụ này, nguyên lý vận hành của ACB được thiết kế khác biệt hoàn toàn so với các thiết bị đóng cắt khác. Đặc trưng nổi bật là các tiếp điểm của ACB được đặt trong môi trường không khí và phương pháp xử lý hồ quang cũng khác xa so với máy cắt dầu truyền thống.
Khi thực hiện nhiệm vụ dập tắt hồ quang, ACB thay thế nguồn điện áp bằng một mức điện áp hồ quang tối thiểu để duy trì quá trình phóng điện. Điện áp này được tăng cường nhờ vào việc làm mát plasma hồ quang, phân tách thành nhiều chuỗi nhỏ hoặc kéo dài đường dẫn hồ quang.
Máy cắt không khí thường được trang bị hai cặp tiếp điểm chính:
- Tiếp điểm chính được làm bằng đồng, chịu trách nhiệm dẫn dòng điện trong điều kiện tải trung bình.
- Tiếp điểm hồ quang được chế tạo từ carbon, đóng vai trò xử lý khi xuất hiện hồ quang.
Cơ chế tiếp xúc hay còn gọi là Contact Mechanism với bộ phận dẫn điện được thiết kế theo dạng module linh hoạt. Mỗi cực bao gồm các tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang, tất cả đều được tích hợp trong các vỏ bọc dạng module. Các tiếp điểm này sử dụng vật liệu hợp kim bạc để đảm bảo độ bền và dẫn điện tối ưu.
Trong quá trình vận hành, tiếp điểm hồ quang sẽ khởi động trước và ngắt sau so với tiếp điểm chính. Cơ chế này giúp hạn chế sự mài mòn của tiếp điểm chính, đặc biệt trong các tình huống hoạt động thông thường hoặc xảy ra ngắn mạch. Ngoài ra, bộ đo lường dòng điện được bố trí bên trong từng bộ cực, xung quanh phần đầu nối phía dưới, đảm bảo đo lường chính xác và ổn định.
Quá trình ngắt mạch bắt đầu khi cặp tiếp điểm chính tách ra trước. Lúc này, hồ quang chưa xuất hiện tại tiếp điểm chính và vai trò dập hồ quang được chuyển sang cặp tiếp điểm hồ quang. Khi cặp tiếp điểm hồ quang mở, một luồng hồ quang hình thành và nhanh chóng được dẫn vào máng dập hồ quang.
Dưới tác động của nhiệt và lực điện từ, hồ quang sẽ di chuyển lên phía trên, bị làm lạnh, kéo dài và chia nhỏ thành các đoạn. Nhờ đó, điện áp hồ quang vượt xa điện áp hệ thống tại thời điểm ngắt mạch tạo điều kiện để hồ quang bị dập tắt hoàn toàn khi dòng điện trở về 0.
Ưu và nhược điểm của máy cắt không khí
Máy cắt không khí ACB mang lại nhiều lợi thế trong vận hành, ưu điểm của ACB bao gồm:
- Hiệu suất hoạt động ổn định ngay cả trong môi trường yêu cầu tần suất làm việc cao, nhờ năng lượng hồ quang thấp.
- Khả năng giảm thiểu nguy cơ cháy nổ, đảm bảo an toàn tối ưu.
- Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt, tiết kiệm không gian hiệu quả.
- Tốc độ dập tắt hồ quang nhanh chóng, bảo vệ mạch điện toàn diện.
- Tuổi thọ bền bỉ và ít yêu cầu bảo trì, giúp tiết kiệm chi phí vận hành dài hạn.
- Tính năng dập tắt hồ quang đồng đều, không bị ảnh hưởng bởi mức độ dòng điện.
Bên cạnh những điểm mạnh, thiết bị này cũng tồn tại một số nhược điểm như:
- Yêu cầu bảo trì chuyên biệt từ nhà sản xuất trong một số trường hợp sử dụng dài hạn.
- Giá thành đầu tư cao do cần trang bị máy nén khí công suất lớn.
- Nguy cơ rò rỉ áp suất không khí, đặc biệt tại các điểm kết nối ống dẫn khí, có thể xảy ra trong quá trình sử dụng.
- Tốc độ tăng áp điện áp có thể vượt ngưỡng, gây ảnh hưởng tới hiệu suất ngắt dòng.
Phân loại máy cắt không khí phổ biến
Bộ ngắt mạch không khí (Air Circuit Breaker - ACB) là thiết bị phổ biến trong hệ thống điện công suất lớn và cũng có thể được ứng dụng trong các hộ gia đình. Các loại ACB chủ yếu bao gồm:
- ACB đơn giản (Plain Break Type ACB)
- ACB thổi từ (Magnetic Blowout Type ACB)
- ACB máng khí (Air Chute Air Break Circuit Breaker)
- ACB nổ khí (Air Blast Circuit Breaker)
ACB đơn giản (Plain Break Type ACB)
Đây là loại ACB có cấu trúc điểm tiếp xúc chính dạng sừng cong, giúp tạo ra và kéo dài hồ quang từ một điểm đầu đến một điểm cuối. Hồ quang được kiểm soát bởi buồng chịu nhiệt, được trang bị các vách ngăn kim loại. Những vách ngăn này tạo nên các hồ quang nhỏ, giúp nâng cao điện áp của hồ quang so với điện áp hệ thống. Vì vậy, loại ACB này thích hợp với các hệ thống điện áp thấp.
ACB thổi từ (Magnetic Blowout Type ACB)
Loại ACB này được thiết kế để làm việc với mức điện áp lên tới 11kV. Hồ quang sinh ra trong quá trình vận hành được kéo dài và làm mát nhờ từ trường tạo bởi dòng điện trong cuộn dây xả. Bằng cách này, hồ quang được dẫn hướng tới các máng làm mát, sau đó bị dập tắt nhanh chóng. Với khả năng kiểm soát mạnh mẽ, loại ACB thổi từ thường được ứng dụng trong các hệ thống yêu cầu hiệu suất cao.
ACB máng khí (Air Chute Air Break Circuit Breaker)
Cấu trúc của ACB máng khí bao gồm các tiếp điểm chính làm từ đồng được mạ bạc, giúp giảm điện trở tiếp xúc. Ngoài ra, còn có tiếp điểm hồ quang, chế tạo từ hợp kim đồng chịu nhiệt cao, đóng vai trò bảo vệ tiếp điểm chính khỏi tác động của hồ quang. Khi vận hành, các tiếp điểm hồ quang mở ra trước hoặc đóng sau các tiếp điểm chính, đảm bảo hoạt động ổn định và dễ dàng thay thế khi cần thiết.
ACB nổ khí (Air Blast Circuit Breaker)
Được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống điện áp cao từ 220 kV đến 440 kV hoặc hơn, ACB nổ khí đặc biệt hữu ích trong các trường hợp khẩn cấp. Các biến thể của loại này bao gồm: nổ chéo, nổ dọc trục và nổ dọc trục với tiếp điểm chuyển động trượt.
Ưu điểm nổi bật:
- Giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.
- Thời gian cắt mạch cực nhanh.
- Quá trình dập tắt hồ quang diễn ra tức thì và đồng nhất ở mọi giá trị dòng điện ngắt.
Ứng dụng của máy cắt ACB
Máy cắt không khí đóng vai trò kiểm soát hệ thống điện và các thiết bị phụ trợ trong nhà máy, đồng thời bảo vệ những thiết bị quan trọng như máy phát điện, tụ điện hay máy biến áp trong các hệ thống điện công nghiệp quy mô lớn.
Nguyên lý phanh hơi của hồ quang trong ACB phù hợp cho cả mạch điện một chiều và xoay chiều với mức điện áp lên tới 12kV. Máy cắt không khí còn được áp dụng cho các hệ thống phân phối điện có mức điện áp khoảng 15kV, đồng thời đảm bảo an toàn bằng cách ngăn chặn nguy cơ cháy nổ và hỏa hoạn trong khu vực hoạt động.
So sánh ACB và MCCB
Dù đều là các dòng CB chức năng tương đương nhau trong hệ thống điện, ACB và MCCB vẫn có rất nhiều điểm khác biệt về thông số kĩ thuật, kích thước, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và giá thành.
| So sánh | MCCB | ACB |
| Thông số kĩ thuật | Có dòng định mức tối đa 1600A | Dòng điện định mức lên đến 6300A |
| Kích thước | Dễ dàng lắp đặt với thiết kế nhỏ hơn ACB, phù hợp với các không gian hạn chế như các xưởng sản xuất cũng như bảng điều khiển tòa nhà. | Kích thước lớn hơn, phù hợp lắp đặt trong tủ phân phối đầu nguồn. |
| Nguyên lý hoạt động | Hoạt động theo cơ chế cảm ứng điện từ hoặc cảm ứng nhiệt | Hoạt động theo cơ chế dập hồ quang bằng không khí |
| Ứng dụng | Được lắp đặt đa phần ở các công trình thương mại hoặc công nghiệp | Ứng dụng trong hệ thống điện công nghiệp công suất cao. |
| Giá thành | Rẻ hơn ACB | Giá cao hơn MCCB |
Xem chi tiết bài so sánh tại: So sánh ACB và MCCB: Những điểm giống và khác nhau
Các thương hiệu máy cắt không khí trên thị trường
Máy cắt không khí ACB có 2 dòng phổ biến là cố định và di động. Trên thị trường đang có rất nhiều những hãng sản xuất máy cắt ACB, trong đó có một vài thương hiệu nổi tiếng về sự uy tín và chất lượng hàng đầu như LS, BTB Electric, Mitsubishi, Hyundai,...
- ACB LS
ACB LS là sản phẩm cao cấp từ LS Electric Hàn Quốc. Sản phẩm nổi bật với thiết kế bền bỉ, tích hợp bảo vệ vi xử lý, giám sát từ xa và khả năng chịu nhiệt tốt từ -25°C đến +70°C.
- ACB BTB Electric
ACB BTB Electric - thương hiệu từ Thổ Nhĩ Kỳ, mang đến giải pháp đáng tin cậy cho các hệ thống điện công nghiệp. ACB BTB nổi bật với độ bền cơ học cao, khả năng ngắt mạch mạnh mẽ tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế IEC 60947-2.
- ACB Mitsubishi
ACB Mitsubishi Electric - thương hiệu hàng đầu từ Nhật Bản, được đánh giá cao về độ ổn định và công nghệ tiên tiến. Điểm nổi bật của ACB Mitsubishi là tích hợp công nghệ bảo vệ kỹ thuật số tiên tiến (Digital Protection Relay) cùng khả năng tiết kiệm năng lượng.
- ACB Hyundai
ACB của Hyundai Electric là thương hiệu danh tiếng đến từ Hàn Quốc, nổi bật với thiết kế mạnh mẽ và khả năng chịu tải cao. Điểm khác biệt của ACB Hyundai là tích hợp công nghệ chống rung và chịu nhiệt đặc biệt, cho phép hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt như nhà máy thép, đóng tàu và năng lượng tái tạo.
Đây là những thương hiệu nổi bật cung cấp các sản phẩm, dòng sản phẩm ACB trên thị trường hiện nay. Hân hạnh Etinco là đại lý cấp 1 chuyên cung cấp các dòng Máy cắt không khí ACB của các thương hiệu trên.
Liên hệ 0904.99.88.77 để nhận những báo giá ACB chi tiết và được tư vấn hỗ trợ nhanh chóng!
Qua bài viết trên, Etinco đã cung cấp cho bạn đầy đủ các thông tin về Khái niệm, cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của ACB. Mong rằng những thông tin này sẽ giúp giải đáp những thắc mắc của bạn. Hãy theo dõi chúng tôi để có thể thêm nhiều thông tin hữu ích qua các bài viết khác!.
