Circuit Breaker là gì? Tìm hiểu chi tiết về Circuit Breaker

Circuit Breaker đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống điện giúp kiểm soát và bảo vệ an toàn cho cả đường dây lẫn thiết bị điện. Vậy, Circuit Breaker thực sự là gì? Thiết bị này được ứng dụng ra sao trong cuộc sống hàng ngày? Hãy cùng Etinco khám phá chi tiết qua bài viết dưới đây!

Định nghĩa Circuit Breaker - thiết bị đóng ngắt mạch

Circuit Breaker (thiết bị ngắt mạch) là thiết bị điện chuyên dụng với chức năng tự động ngắt mạch khi xảy ra hiện tượng quá tải ở các mức điện áp và dòng điện khác nhau, duy trì sự an toàn và ổn định cho hệ thống điện.

Circuit Breaker được sản xuất với đa dạng chủng loại và thông số kỹ thuật khác nhau, từ các dòng nhỏ phù hợp bảo vệ mạch điện gia dụng để các dòng công suất lớn dùng để bảo vệ mạch điện áp cao trong các khu vực quy mô lớn.

Vượt trội hơn so với các thiết bị bảo vệ mạch truyền thống, Circuit Breaker có khả năng xử lý dòng điện lớn, giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống điện, giảm thiểu rủi ro cho con người và bảo vệ thiết bị khỏi những hư hại nghiêm trọng.

Đọc thêm: Thiết bị đóng ngắt mạch điện: chức năng và phân loại

Nguyên lý hoạt động của Circuit Breaker

Các dòng Circuit Breaker hoạt động dựa trên nguyên lý chung nhưng có sự khác biệt nhất định tùy thuộc vào điện áp, số pha, định mức dòng điện và các chức năng khác.

Trước tiên, thiết bị ngắt mạch phải phát hiện được lỗi trong hệ thống:

• Đối với hệ thống điện áp thấp, việc phát hiện này diễn ra trực tiếp trong thiết bị thông qua tác dụng nhiệt hoặc từ của dòng điện. 
• Trong khi đó, ở các hệ thống điện áp cao, Circuit Breaker thường kết hợp với rơ le bảo vệ để nhận diện lỗi và kích hoạt quá trình ngắt mạch với nguồn điện độc lập như pin hỗ trợ.

Khi lỗi được phát hiện, các tiếp điểm của CB sẽ được mở ra để ngắt mạch. Điều này thường được thực hiện bằng năng lượng cơ học tích học tích hợp trong Circuit Breaker, chẳng hạn như lò xo hoặc khí nén. 

Ngoài ra, dòng điện lỗi cao cũng có thể tận dụng để tách các tiếp điểm nhờ nhiệt hoặc từ trường sinh ra. Với các Circuit Breaker dạng nhỏ, cần gạt thủ công thường được sử dụng để ngắt tải hoặc đặt lại sau khi khắc phục sự cố, trong khi các thiết bị lớn hơn dùng cuộn dây và động cơ điện để thực hiện nhiệm vụ tương tự.

Khi dòng điện và điện áp bị gián đoạn, hồ quang điện sẽ xuất hiện tại các tiếp điểm. Độ dài và cường độ của hồ quang thay đổi tùy thuộc vào điện áp và dòng điện. Để đảm bảo an toàn, hồ quang này cần được kiểm soát, làm mát và dập tắt một cách có hệ thống. 

Circuit Breaker sử dụng nhiều môi trường khác nhau để xử lí hồ quang như chân không, không khí, khí cách điện hoặc dầu. Các kỹ thuật phổ biến bao gồm kéo dài, làm lệch, chia nhỏ hồ quang hoặc dập tắt tại điểm 0.

Sau khi sự cố được khắc phục, và hệ thống ổn định, các tiếp điểm của Circuit Breaker sẽ đóng lại để phục hồi dòng điện, đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và liên tục.

Phân loại thiết bị đóng ngắt mạch

Hiện nay, thị trường có đa dạng có đa dạng Circuit Breaker được thiết kế để phù hợp với nhiều hệ thống và mục đích sử dụng khác nhau. Dựa vào các tính năng riêng của từng loại, Circuit Breaker được phân chia thành 3 nhóm chính theo cấp điện: hạ thế, trung thế và cao thế.

Circuit Breaker hạ thế

Nhóm CB này được thiết kế dành cho hệ thống điện có điện áp dưới 1kV, bao gồm:

• Aptomat tép MCB: Loại thiết bị nhỏ gọn, lý tưởng cho các hệ thống điện dân dụng, văn phòng và hộ kinh doanh nhỏ.
• Aptomat khối MCCB: Dạng khối vuông, chuyên dùng cho các hệ thống điện công nghiệp, thương mại hoặc các tòa nhà lớn.
• Máy cắt không khí ACB: Thiết bị sử dụng không khí để cắt dòng, phù hợp với dòng điện lớn từ 800A đến 6300A.

Circuit Breaker trung thế

Dành cho hệ thống điện trung thế từ 1kV đến 36kV, bao gồm:

• Máy cắt chân không VCB: Sử dụng môi trường chân không để ngắt mạch, có khả năng xử lý dòng cắt từ 15kA đến 50kA.
• Khởi động từ chân không VCS: Loại CB có tuổi thọ cao, chịu được từ 250,000 đến 2,500,000 lần đóng/ cắt, tùy theo cách sử dụng.
• Thiết bị chuyển nguồn chân không VTS: Dùng để chuyển đổi giữa nguồn lưới và máy phát một cách linh hoạt.
• Mắt cắt tự đóng lại Recloser: Tự động ngắt khi xảy ra sự cố và đóng lại sau khoảng thời gian cài đặt.
• Máy cắt phụ tải LBS: Loại cầu dao liên động, có khả năng bảo vệ và đóng/cắt mạch điện an toàn.
• Cầu chì trung thế CLPF: Được kết hợp với LBS và VCS để bảo vệ hiệu quả cho hệ thống điện.

Circuit Breaker cao thế

Dành cho hệ thống điện có điện áp trên 36kV, bao gồm:

• Cầu chì cao thế: Thiết bị đơn giản nhưng hiệu quả cho hệ thống điện áp cao.
• Bộ ngắt mạch cao thế: Chuyên dụng để bảo vệ và đóng cắt mạch điện trong các hệ thống điện áp cao.

Xem thêm: Chi tiết các loại aptomat phổ biến hiện nay

Các ứng dụng của Circuit Breaker

Circuit Breaker được ứng dụng để ngắt mạch hạ áp dành cho hệ thống gia đình, văn phòng hay ngắt mạch trung áp sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp hoặc thương mại và ngắt mạch cao áp dành cho hệ thống điện lưới lớn. Ngoài ra, còn có các Circuit Breaker ngắt mạch nhiệt, ngắt mạch dòng rò (RCD) bảo vệ người dùng khỏi nguy cơ giật điện hay ngắt mạch chống sụt áp đảm bảo hệ thống hoạt động trong ngưỡng điện áp an toàn.