Aptomat là một thiết bị phổ biến trong đời sống có chức năng bảo vệ mạch điện và các thiết bị khỏi nguy cơ ngắn mạch hay quá tải. Hãy cùng Etinco tìm hiểu cụ thể về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng của aptomat qua bài viết dưới đây!
Aptomat là gì?
Aptomat hay còn gọi là cầu dao tự động - là thiết bị điện chuyên dụng được sử dụng để đóng cắt mạch điện dân dụng hoặc công nghiệp. Trong tiếng Anh, aptomat được biết đến với tên gọi Circuit Breaker (viết tắt là CB).
Nhiệm vụ chính của aptomat là bảo vệ hệ thống điện trước nguy cơ quá tải và ngắn mạch, giúp đảm bảo an toàn cho người dùng và thiết bị. Một số dòng aptomat còn tích hợp chức năng chống rò, mang lại giải pháp toàn diện cho hệ thống.
Thiết bị này không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động ổn định của mạng lưới điện mà còn là lựa chọn hàng đầu để đảm bảo an toàn điện trong các công trình điện dân dụng và điện công nghiệp.
Chức năng của Aptomat
Aptomat có chức năng cơ bản là bảo vệ hệ thống điện khỏi nguy cơ ngắn mạch và quá tải điện. Ngày nay, aptomat đã phân loại thêm các dòng sản phẩm đa dạng với đầy đủ các chức năng khác nhau:
- Chức năng của Aptomat MCB, MCCB: chống rò quá tải và ngắn mạch.
- Chức năng của Aptomat RCCB: chống giật.
- Chức năng của Aptomat ELCB: chống dòng rò và quá tải.
- Chức năng của Aptomat RCBO: chống giật, chống quá tải và ngắn mạch
Cấu tạo của Aptomat
Cấu tạo aptomat bao gồm những phần chính: tiếp điểm, hộp dập hồ quang và bộ phận truyền động cắt.
Tiếp điểm
Tiếp điểm của aptomat là loại tiếp điểm thường đóng với cặp cực tĩnh - động, đóng vai trò truyền tín hiệu và kích hoạt cơ chế ngắt mạch khi phát hiện tình trạng quá tải, ngắn mạch hoặc sụt áp. Khi cần ngắt mạch do phát hiện sự cố điện, phần lò xo sẽ tác động lên cực tiếp điểm động, tách rời khỏi tiếp điểm tĩnh để ngăn dòng điện chạy qua.
Hiện nay, có 2 loại tiếp điểm được sử dụng phổ biến, phân theo cơ chế cảm ứng: tiếp điểm nhiệt và tiếp điểm từ
- Tiếp điểm điện từ: Hoạt động dựa trên cơ chế lực từ. Bộ phận này bao gồm 1 cuộn dây nối tiếp với mạch chính, được thiết kế với tiết diện lớn để chịu tải dòng điện mạnh và số vòng quấn ít. Khi dòng điện vượt ngưỡng cho phép, lực từ sẽ kéo phần ứng, kích hoạt móc tác động vào khớp rơi tự do. Điều này làm tiếp điểm của CB mở ra, ngắt dòng điện tức thì.
- Tiếp điểm nhiệt: Cơ chế hoạt động dựa trên một phần tử phát nhiệt nối tiếp với mạch điện chính. Khi xảy ra quá tải, tấm kim loại kép sẽ giãn nở, làm cho khớp rơi tự do mở tiếp điểm của aptomat, ngắt mạch điện.
Với những aptomat khối có dòng điện từ 125A có thể được trang bị cả tiếp điểm điện từ và tiếp điểm nhiệt để tăng hiệu suất bảo vệ.
Hộp dập hồ quang
Hộp dập hồ quang gồm hai thiết kế phổ biến là nửa kín và hở.
- Hộp dập hồ quang nửa kín: được lắp đặt bên trong vỏ kín của CB, viết thiết kế có lỗ thoát khí để giải phóng áp suất. Dòng điện cắt tối đa của dòng này thường không vượt quá 50kA.
- Hộp dập hồ quang loại hở: Ngược lại với loại kín, loại hở được ưu tiên sử dụng trong các trường hợp yêu cầu dòng điện lớn hơn 50kA hoặc khi điện áp vượt quá ngưỡng 1000V (hệ thống cao áp)
Để dập tắt hồ quang điện trong aptomat, các tấm thép được sắp xếp thành một mạng lưới nhằm phân chia hồ quang thành nhiều đoạn hơn. Phương pháp này đảm bảo khả năng dập hồ quang hiệu quả, giúp bảo vệ hệ thống điện hoạt động an toàn.
Cơ cấu truyền động cắt
Cơ cấu truyền động cắt được điều khiển linh hoạt bằng tay hoặc cơ điện.
- Truyền động cắt bằng tay: Được sử dụng cho dòng aptomat có dòng điện định mức dưới 125A. Ứng dụng phổ biến cho hệ thống điện dân dụng và các công trình trung tâm thương mại.
- Truyền động cắt bằng cơ điện: Được sử dụng cho dòng aptomat có dòng điện định mức cao từ 125A đến 1000A. Ứng dụng rộng rãi trong điện công nghiệp.
Nguyên lý làm việc của Aptomat
Aptomat hoạt động dựa vào 2 cơ chế: tác động nhiệt và tác động điện từ:
- Cơ chế nhiệt (bảo vệ quá tải): Cơ chế này sử dụng nguyên tắc giãn nở nhiệt của thanh lưỡng kim. Khi dòng điện đi qua, thanh lưỡng kim sẽ sinh nhiệt. Do 2 mặt của thanh có độ giãn nở khác nhau, thanh lưỡng kim sẽ bị uốn cong. Độ cong đạt tới mức nhất định sẽ kích hoạt cơ chế ngắt, bảo vệ thiết bị trước tình trạng quá tải.
- Cơ chế điện từ: Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện tăng đột ngột lên mức rất cao. Lúc này, cuộn dây điện từ trong aptomat sinh ra từ trường mạnh, hút lõi sắt chuyển động. Lõi sắt này tác động vào cơ cấu ngắt, nhanh chóng tách tiếp điểm, cắt dòng điện tức thì để bảo vệ thiết bị và hệ thống.
Aptomat hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của cơ chế điện từ. Khi đóng điện, Aptomat giữ các tiếp điểm trong trạng thái đóng nhờ cơ chế móc kết hợp giữa móc (2) và móc (3), cùng cụm tiếp điểm động. Khi bật công tắc aptomat ở chế độ ON, dòng điện định mức sẽ không tác động đến nam châm điện (5) và phần ứng (4).
Tuy nhiên, khi mạch điện bị quá tải hoặc gặp phải tình huống ngắn mạch, dòng điện lớn sẽ tạo ra lực điện từ mạnh mẽ ở nam châm điện (5). Lực này kéo phần ứng (4) xuống, làm bật nhả móc (3), đồng thời móc (2) tự động thả ra. Lò xo (1) sẽ được giãn lỏng, dẫn đến việc mở các tiếp điểm của aptomat và ngắt mạch điện ngay lập tức, giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi hư hỏng.
Cơ chế này hoạt động rất hiệu quả trong việc bảo vệ hệ thống điện, đặc biệt khi xảy ra các sự cố ngắn mạch, giúp ngăn ngừa dòng điện quá lớn có thể gây nguy hiểm.
Các thông số kĩ thuật của Aptomat
- Ui: Điện áp hoạt động định mức (Đây là giá trị điện áp mà thiết bị được thiết kế để hoạt động ổn định trong điều kiện thường).
- Ue: Điện áp cách điện định mức (Thể hiện mức độ cách điện an toàn của thiết bị trước các sự cố điện).
- In: Dòng điện định mức là dòng điện tối đa mà Aptomat có thể hoạt động ổn định mà không ngắt. (Ví dụ: với MCB 2P 50A 6kA, In = 50A. Nếu dòng điện vượt qua giá trị này, aptomat sẽ tự động ngắt để bảo vệ hệ thống).
- Ir: Dòng điện điều chỉnh là dòng điện có thể điều chỉnh trong phạm vi cho phép. (Ví dụ: Aptomat có In = 80A, dòng Ir có thể được thiết lập lên tới mức tối đa 80A nhằm đảm bảo khả năng bảo vệ phù hợp).
- Icu: Dòng cắt ngắn mạch cực đại là khả năng tối đa mà thiết bị có thể chịu đựng khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong vòng 1 giây.
- Ics: Khả năng cắt sự cố thực tế là giá trị dòng điện ngắn mạch tối đa mà thiết bị có thể ngắt trong điều kiện thực tế. Giá trị này phụ thuộc vào công nghệ chế tạo của từng nhà sản xuất.
- Icw: Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch trong thời gian ngắn (Giá trị dòng điện ngắn mạch mà CB có thể chịu đựng trong một khoảng thời gian nhất định mà không bị hỏng hóc).
- IΔn: Dòng dò định mức, đơn vị tính là mA (miliampe), biểu thị khả năng phát hiện dòng rò và ngắt mạch kịp thời để tránh nguy hiểm.
- AF – Ampe Frame: Khung dòng điện tối đa của Aptomat.
- AT – Ampe Trip: Dòng điện tác động.
- Characteristic curve: Đường cong đặc tính bảo vệ (Biểu đồ này giúp xác định khả năng chọn lọc và thời gian phản của aptomat tại các vị trí khác nhau trong hệ thống điện.
- Mechanical/electrical endurance: Độ bền cơ khí và điện là số lần đóng cắt cơ khí và điện mà thiết bị có thể thực hiện trước khi cần thay thế hoặc sửa chữa.
Phân loại Aptomat
Phân loại aptomat có rất nhiều cách, nhưng đa phần sẽ được phân loại theo cấu tạo và chức năng, phân loại theo thông số hoặc phân loại theo thương hiệu.
Phân loại aptomat theo cấu tạo và chức năng
Phân loại aptomat theo cấu tạo và chức năng sẽ chia thành 5 dòng: MCB, MCCB, RCCB, RCBO và ELCB. Ngoài ra còn một số dòng aptomat chuyên dụng để bảo vệ động cơ, ngăn mất pha, chống sét, tích hợp rơ le thời gian,...
Aptomat MCB
MCB (Miniature Circuit Breaker), hay còn gọi là aptomat tép, là thiết bị đóng cắt có thiết kế nhỏ gọn, thích hợp với các hệ thống điện áp 220V và 380V. Loại aptomat này có dòng định mức In dưới 125A, đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng cho mạng điện gia đình hoặc các thiết bị điện có công suất trung bình.
Chức năng chính của MCB là bảo vệ hệ thống điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch. Nhờ tính ứng dụng linh hoạt, MCB được sử dụng rộng rãi tại các hộ gia đình, chung cư, văn phòng, cửa hàng, nhà kho, khách sạn, bệnh viện và trường học.
Aptomat MCCB
MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) là thiết bị đóng cắt điện với thiết kế khối chắc chắn, thường được sử dụng trong các hệ thống điện 380V. Sản phẩm này có khả năng chịu được dòng điện định mức từ thấp đến 2500A, giúp bảo vệ mạng lưới điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch.
Điểm nổi bật của MCCB là khả năng điều chỉnh dòng cắt theo nhu cầu và hỗ trợ điều khiển từ xa, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong vận hành. MCCB đóng vai trò quan trọng trong các tủ điện công nghiệp, ứng dụng phổ biến tại nhà máy sản xuất, kho bãi, cảng biển, sân bay và nhiều công trình lớn khác.
Aptomat RCCB
RCCB (Residual Current Circuit Breaker) là thiết bị ngắt mạch dòng rò chuyên dụng, được thiết kế để bảo vệ người dùng khỏi nguy cơ giật điện. Thiết bị này có khả năng hoạt động hiệu quả trên cả hai loại mạng điện phổ biến: 220V và 380V. RCCB có nhiều lựa chọn dòng định mức, từ 16A đến các mức cao hơn, phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng.
Thường được lắp đặt trong các hệ thống điện chưa tích hợp tính năng chống giật, RCCB hoạt động kết hợp với aptomat chống quá tải và ngắn mạch.
Ngoài ra, thiết bị này còn hỗ trợ các mức dòng rò đa dạng, từ 10mA đến 500mA, giúp tăng cường an toàn điện tối ưu.
Aptomat RCBO
RCBO (Residual Current Circuit Overcurrent) là thiết bị bảo vệ được tích hợp cả hai chức năng: chống giật và bảo vệ quá tải, ngắn mạch. Với khả năng linh hoạt trong việc lựa chọn mức dòng rò và dòng cắt ngắn mạch, RCBO trở thành giải pháp lý tưởng cho nhiều ứng dụng.
Thiết bị này thường được sử dụng trong hệ thống điện 220V, đóng vai trò thay thế hiệu quả cho cả MCB và RCCB. Không chỉ vậy, RCBO còn phù hợp cho các mạch điện công nghiệp 380V, mang lại sự an toàn và ổn định tối ưu.
Aptomat ELCB
ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) là thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống điện, giúp ngắt mạch khi phát hiện rò rỉ dòng điện ra đất. Với thiết kế dạng khối nhỏ gọn, ELCB còn tích hợp khả năng chống quá tải, mang lại sự an toàn tối đa cho người sử dụng.
Sản phẩm này đặc biệt phù hợp trong các môi trường dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm cao hoặc các khu vực yêu cầu an toàn điện nghiêm ngặt. Ngoài ra, ELCB có thể được sử dụng thay thế cho MCCB hoặc RCCB trong một số trường hợp, đồng thời đáp ứng nhu cầu bảo vệ cho các thiết bị điện chuyên dụng.
Phân loại aptomat theo thông số
Phân loại aptomat theo số pha, số cực
Aptomat được phân chia dựa trên số pha và số cực, bao gồm các loại sau:
- Aptomat dùng cho mạng điện 1 pha: Aptomat 1P gồm 1 cực đấu dây pha; aptomat 1P+N gồm 1 cực đấu dây pha và 1 cực đấu dây nguội và aptomat 2P có 2 cực đấu dây pha.
- Aptomat dùng cho mạng điện 3 pha: Aptomat 3P gồm 3 cực đấu dây pha; aptomat 3P+N có 3 cực đấu dây pha và 1 cực đấu dây trung tính và aptomat 4P gồm 4 cực đấu dây pha
Phân loại aptomat theo cường độ dòng điện (In)
Aptomat còn được phân loại theo cường độ dòng điện định mức, cụ thể như sau:
- Mức dòng điện thấp: Bao gồm các giá trị như 1A, 2A, 3A, 6A,… lên đến 125A.
- Mức dòng điện trung bình: Gồm các mức 160A, 250A, 320A, 400A,… đến 800A.
- Mức dòng điện cao: Từ 1000A, 1250A, 1600A,… đến 2500A hoặc cao hơn.
Phân loại aptomat theo thương hiệu
- Aptomat Panasonic: Một trong những thương hiệu nổi tiếng xuất xứ từ Nhật Bản, được người dùng tin tưởng nhờ chất lượng vượt trội.
- Aptomat Schneider: Mang đậm dấu ấn của nước Pháp, sản phẩm này nổi tiếng với thiết kế tinh tế và hiệu năng ưu việt.
- Aptomat BTB Electric: Thương hiệu uy tín và chất lượng chuẩn châu Âu, có xuất xứ từ Thổ Nhĩ Kì. Được đánh giá cao về sự ổn định, an toàn và giá trị lâu dài.
- Aptomat LS: Đến từ Hàn Quốc, thương hiệu này gây ấn tượng với công nghệ hiện đại và độ bền cao. Xem thêm bảng giá aptomat LS phân phối bởi Etinco.
- Aptomat Sino: Đại diện tiêu biểu của thương hiệu Việt Nam, phù hợp với nhu cầu đa dạng và giá thành hợp lý.
- Aptomat Mitsubishi: Thương hiệu Nhật Bản danh tiếng với sự bền bỉ và hiệu suất hoạt động đáng tin cậy.
Ứng dụng của Aptomat
Aptomat là thiết bị không thể thiếu trong mọi hệ thống điện, từ dân dụng, thương mại đến công nghiệp. Aptomat giúp bảo vệ an toàn cho mạch điện, đảm bảo hiệu quả vận hành và ngắt mạch khi có sự cố xảy ra. Dưới đây là những ứng dụng nổi bật của aptomat:
- Aptomat giúp kiểm soát, bảo vệ các mạch điện khỏi tình trạng quá tải, ngắn mạch hoặc mất pha,... ngăn ngừa hư hỏng cho hệ thống điện và bảo vệ hệ thống điện và người sử dụng khỏi những nguy cơ nguy hiểm.
- Một số loại aptomat được trang bị tính năng bảo vệ chống rò rỉ điện, bảo vệ con người khỏi nguy cơ bị điện giật, đồng thời giúp giảm thiểu các thiệt hại do sét đánh, lũ lụt hay hỏa hoạn.
- Aptomat hạn chế tối đa tình trạng cháy nổ, bảo vệ các thiết bị điện và giảm thiểu hư hại.
Ứng dụng trong điện công nghiệp
Trong môi trường công nghiệp, MCCB được sử dụng phổ biến nhờ khả năng ngắt dòng điện mạnh mẽ lên đến hàng ngàn Ampe. Trong khi đó, MCB thường được lựa chọn cho các mạch 3 pha, với dòng cắt ngắn mạch đạt 10kA.
Đối với hệ thống điện công nghiệp 3 pha, người ta thường sử dụng aptomat 3 pha dạng 3 cực để tối ưu hóa chi phí hoặc 4 cực để tăng tính an toàn. Các aptomat tổng cần phải có dòng cắt ngắn mạch cao để đảm bảo an toàn, trong khi các aptomat nhánh phục vụ cho các thiết bị có thể sử dụng dòng cắt trung bình.
Ứng dụng trong điện dân dụng
Trong các hệ thống điện dân dụng, phần lớn là điện 1 pha, vì vậy aptomat 1 pha thường được sử dụng để bảo vệ các mạch điện. Dây pha (dây lửa) là mạch cần đi qua aptomat, trong khi dây trung tính (dây mass) không cần bảo vệ. Aptomat MCB có dòng cắt dưới 100A, nhưng không được trang bị buồng dập hồ quang, chỉ có thể ngắt dòng điện ở mức độ vừa phải.
Đối với các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng điện lớn, đặc biệt là những gia đình sử dụng các thiết bị công suất cao, aptomat tổng với dòng cắt ngắn mạch trung bình là lựa chọn hợp lý để bảo vệ hệ thống điện và tăng độ bền cho các thiết bị.
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện gia đình, đặc biệt là khi sử dụng các thiết bị tiêu thụ điện năng lớn như bình nóng lạnh, điều hòa, bếp từ,… việc lắp đặt aptomat chống giật riêng cho từng thiết bị có công suất trên 1000W là vô cùng cần thiết. Thiết bị bảo vệ này sẽ giúp giảm thiểu nguy cơ sự cố điện, đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng.
Etinco là địa chỉ hàng đầu tại Việt Nam trong cung cấp Aptomat chính hãng của các thương hiệu LS Electric, BTB Electric, Hyundai, Mitsubishi,...và các thương hiệu hàng đầu khác. Etinco cam kết đem đến cho khách hàng các sản phẩm, giá cả hợp lý, dịch vụ đi kèm tốt nhất.
