Wiki - Máy cắt không khí/ Air curcuit breaker là gì? Nguyên lý hoạt động, Phân loại, Ứng dụng và những điều cần biết

 

Máy cắt không khí là gì?

Máy cắt không khí là thiết bị ngắt mạch nhằm mục đích bảo vệ mạch điện hạ thế, chủ yếu để đóng điện và cắt dòng điện cao. Nó được sử dụng như tổng thể của nhà máy và công trình, đồng thời là thiết bị ngắt mạch chính của tàu thủy, có thể gắn các phụ kiện khác nhau tùy theo mục đích.
 

Nguyên lý hoạt động/ How Air Circuit Breaker Works

Bộ ngắt mạch không khí (ACB) là một thiết bị điện được sử dụng để bảo vệ quá dòng và ngắn mạch cho các mạch điện trên 800 Amps đến 10K Amps. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp dưới 450V. Chúng ta có thể tìm thấy các hệ thống này trong Bảng phân phối (dưới 450V). Ở đây trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về hoạt động của Bộ ngắt mạch không khí. Máy cắt không khí là máy cắt hoạt động trong không khí như một phương tiện dập tắt hồ quang, ở một áp suất khí quyển nhất định. Hiện nay trên thị trường có bán một số loại cầu dao không khí và thiết bị đóng cắt có độ bền cao, hiệu suất cao, dễ lắp đặt và bảo trì. Các bộ ngắt mạch không khí đã thay thế hoàn toàn bộ ngắt mạch dầu./ An air Circuit Breaker (ACB) is an electrical device used to provide Overcurrent and short-circuit protection for electric circuits over 800 Amps to 10K Amps. These are usually used in low voltage applications below 450V. We can find these systems in Distribution Panels (below 450V). Here in this article, we will discuss the working of Air Circuit Breaker. Air circuit breaker is circuit operation breaker that operates in the air as an arc extinguishing medium, at a given atmospheric pressure. There are several types of Air circuit breakers and switching gears available in the market today that is durable, high-performing, easy to install and maintain. The air circuit breakers have completely replaced oil circuit breakers.

Bộ ngắt mạch không khí hoạt động với các tiếp điểm của chúng trong không khí tự do. Phương pháp điều khiển dập tắt hồ quang của họ hoàn toàn khác với phương pháp điều khiển máy cắt dầu. Chúng luôn được sử dụng để ngắt điện áp thấp và hiện nay có xu hướng thay thế các thiết bị ngắt dầu cao áp. Hình bên dưới minh họa nguyên lý hoạt động của mạch ngắt không khí./ Air circuit breakers operate with their contacts in free air. Their method of arc quenching control is entirely different from that of oil circuit-breakers. They are always used for a low-voltage interruption and now tends to replace high-voltage oil breakers. The below-shown figure illustrates the principle of air breaker circuit operation.

Ngắt cắt mạch bằng không khí/ Air Break Circuit Breaker Interruption
Máy cắt không khí nói chung có hai cặp tiếp điểm. Cặp tiếp điểm chính (1) mang dòng điện ở tải bình thường và các tiếp điểm này được làm bằng kim loại đồng. Cặp thứ hai là tiếp điểm phóng điện hồ quang (2) và được làm bằng carbon. Khi mở cầu dao, các tiếp điểm chính sẽ mở trước. Khi các số liên lạc chính được mở, các số liên lạc hồ quang vẫn liên lạc với nhau. Khi dòng điện nhận được một đường dẫn điện trở thấp song song qua tiếp điểm phóng điện hồ quang. Trong quá trình mở các liên hệ chính, sẽ không có bất kỳ hồ quang nào trong liên hệ chính. Việc phóng điện hồ quang chỉ được bắt đầu khi cuối cùng các tiếp điểm phóng điện hồ quang được tách ra. Mỗi tiếp điểm hồ quang được trang bị một bộ chạy hồ quang giúp ích. Hồ quang phóng điện lên trên do tác dụng nhiệt và điện từ như hình vẽ bên. Khi hồ quang được hướng lên trên, nó đi vào máng hồ quang, bao gồm các mảnh văng./ Air Circuit breakers generally have two pairs of contacts. The main pair of contacts (1) carries the current at normal load and these contacts are made of copper metal. The second pair is the arcing contact (2) and is made of carbon. When the circuit breaker is being opened, the main contacts open first. When the main contacts opened the arcing contacts are still in touch with each other. As the current gets a parallel low resistive path through the arcing contact. During the opening of main contacts, there will not be any arcing in the main contact. The arcing is only initiated when finally the arcing contacts are separated. The each of the arc contacts is fitted with an arc runner which helps. The arc discharge to move upward due to both thermal and electromagnetic effects as shown in the figure. As the arc is driven upward it enters in the arc chute, consisting of splatters.

Hồ quang trong máng sẽ trở nên lạnh hơn, dài ra và tách ra do đó điện áp hồ quang trở nên lớn hơn nhiều so với điện áp hệ thống tại thời điểm hoạt động của máy cắt không khí, và do đó hồ quang bị dập tắt cuối cùng trong thời gian dòng điện bằng không./ The arc in the chute will become colder, lengthen and split hence arc voltage becomes much larger than the system voltage at the time of operation of air circuit breaker, and therefore the arc is extinguished finally during the current zero.

Hộp mạch phanh khí được làm bằng vật liệu cách điện và chống cháy và nó được chia thành các phần khác nhau bởi các thanh chắn của cùng một vật liệu, như thể hiện ở trên, hình (a). Ở dưới cùng của mỗi tấm chắn là một bộ phận dẫn điện bằng kim loại nhỏ nằm giữa một bên của tấm chắn và bên kia. Khi hồ quang, do lực điện từ hướng lên, đi vào đáy máng, nó bị chia thành nhiều phần bởi các thanh chắn, nhưng mỗi mảnh kim loại đảm bảo tính liên tục về điện giữa các vòng cung trong mỗi phần, một số vòng cung do đó loạt./ The air brake circuit box is made of insulating and fireproof material and it is divided into different sections by the barriers of the same material, as shown above, figure (a). At the bottom of each barrier is a small metal conducting element between one side of the barrier and the other. When the arc, driven upwards by the electromagnetic forces, enters the bottom of the chute, it is split into many sections by the barriers, but the each metal piece ensures electrical continuity between the arcs in each section, the several arcs are consequently in the series.

Các lực điện từ trong mỗi và mọi phần của máng làm cho hồ quang trong phần đó bắt đầu ở dạng xoắn, như thể hiện ở trên, hình (b). Tất cả các vòng xoắn này nối tiếp với nhau do đó tổng chiều dài của vòng cung đã được kéo dài ra rất nhiều và sức đề kháng của nó được tăng lên rất nhiều. Điều này sẽ ảnh hưởng đến việc giảm dòng điện trong mạch./ The electromagnetic forces within each and every section of the chute cause the arc in that section to start the form of a helix, as shown above, figure (b). All these helices are in series so that the total length of the arc has been greatly extended, and its resistance is abundantly increased. This will affect the current reduction in the circuit.

Khi có sự xuất hiện của hồ quang từ khi nó rời khỏi các tiếp điểm chính cho đến khi nó nằm trong máng hồ quang. Khi dòng điện tiếp theo dừng ở mức dòng điện bằng không, không khí bị ion hóa trong đường dẫn của nơi có hồ quang song song với các tiếp điểm để hở và hoạt động như một điện trở shunt trên cả tiếp điểm và điện dung tự C, được hiển thị trong hình dưới đây với màu đỏ là điện trở R cao./ Shows the development of the arc from the time it leaves the main contacts until it is within the arc chute. When the current next ceases at a current zero, the ionised air in the path of where the arc had been being in parallel with the open contacts and acts as a shunt resistance across both the contacts and the self-capacitance C, shown in below figure with red as a high resistance R.

Khi dao động bắt đầu giữa C và L như được mô tả đối với bộ ngắt mạch lý tưởng được hiển thị trong Hình dưới đây, điện trở này sẽ giảm mạnh dao động. Chắc chắn, nó thường nặng đến mức độ tắt dần tới hạn, khi đó dao động hoàn toàn không thể diễn ra và điện áp khởi động lại, thay vì xuất hiện như một dao động tần số cao, lại tăng nhịp chết đến giá trị cuối cùng của điện áp máy phát đỉnh. Điều này được hiển thị bên dưới dạng sóng thấp hơn./ When the oscillation starts between C and L as described for the idealised circuit breaker shown in Figure below, this resistance damps the oscillation heavily. Certainly, it is usually so heavy that the damping is critical, the oscillation cannot then take place at all, and the restriking voltage, instead of appearing as a high-frequency oscillation, rises dead-beat to its eventual value of peak generator voltage. This is shown below the lower waveform.
 

Phân loại Máy cắt không khí/ Types of Air Break Circuit Breaker

Bộ ngắt mạch không khí chủ yếu có ba loại và được sử dụng rộng rãi để duy trì điện áp trung bình trong nhà và các bánh răng công tắc của gia đình./ The air circuit breakers are mostly of three types and are widely used for maintaining the indoor medium voltage and switch gears of the home.

Bộ ngắt mạch Plain Break Loại ngắt khí/ Plain Break type Air Break Circuit Breaker
Bộ ngắt khí phanh trơn là dạng bộ ngắt khí đơn giản nhất. Các điểm tiếp xúc chính được làm theo hình dạng của hai chiếc sừng. Hồ quang của các bộ ngắt mạch này kéo dài từ đầu này sang đầu kia./ Plain brake air circuit breakers are the simplest form of air breakers. The main points of contacts are made in the shape of two horns. The arc of these circuit breakers extends from one tip to the other.

Loại máy thổi từ tính Máy cắt không khí/ Magnetic Blowout Type Air Break Circuit Breaker
Máy cắt không khí thổi từ được sử dụng ở công suất điện áp đến 11KV. Sự kéo dài của hồ quang có thể nhận được bởi từ trường được cung cấp bởi dòng điện trong cuộn dây thổi/ Magnetic blowout air circuit breakers are used in voltage capacity up to 11KV. The extension of the arc can get by magnetic field provided by the current in blowout coils

Bộ ngắt mạch Air Chute/ Air Chute Air Break Circuit Breaker
Trong máy cắt không khí máng trượt không khí, các tiếp điểm chính thường được làm bằng đồng và dẫn dòng điện ở các vị trí đóng. Bộ ngắt mạch không khí máng trượt không khí có điện trở tiếp xúc thấp và chúng được mạ bạc. Các tiếp điểm hồ quang là rắn, chịu nhiệt và được làm bằng hợp kim đồng./ In air chute air break circuit breaker, the main contacts are usually made up of copper and conduct current in closed positions. Air chute air break circuit breakers have low contact resistance and they are silver plated. The arcing contacts are solid, resistant to heat and are made up of copper alloy.
 

Những ứng dụng đáng lưu ý của Máy cắt không khí/ Applications of Air Circuit Breakers

Thiết bị ngắt mạch không khí được sử dụng để điều khiển các thiết bị phụ trợ của trạm điện và các nhà máy công nghiệp. Chúng bảo vệ các nhà máy công nghiệp, máy điện như máy biến áp, tụ điện và máy phát điện./ Air Circuit Breakers are used for controlling the power station auxiliaries and industrial plants. They offer protection to industrial plants, electrical machines like the transformers, capacitors, and generators.

Chúng chủ yếu được sử dụng để bảo vệ thực vật, những nơi có nguy cơ cháy nổ./ They are mainly used for protection of plants, where there are possibilities of fire or explosion hazards.

Nguyên lý hãm khí của hồ quang máy cắt không khí được sử dụng trong các mạch điện một chiều và mạch điện xoay chiều đến 12KV./ The air brake principle of the air breaker circuit arc is used in DC circuits and AC circuits up to 12KV.

Các bộ ngắt mạch không khí có công suất điện trở cao giúp tăng điện trở của hồ quang bằng cách tách, làm mát và kéo dài./ The air circuit breakers have high resistance power that helps in increasing the resistance of the arc by splitting, cooling and lengthening.

Máy cắt không khí cũng được sử dụng trong hệ thống chia sẻ điện và NGD khoảng 15kV/ Air circuit breaker is also used in the Electricity sharing system and NGD about 15kV

Mặt hạn chế của bộ ngắt mạch ngắt khí/ Drawback of Air-Break Circuit Breaker
Một hạn chế của nguyên lý máng hồ quang là tính kém hiệu quả ở dòng điện thấp, nơi trường điện từ yếu./ A drawback of arc chute principle is its inefficiency at low currents where the electromagnetic fields are weak.

Bản thân máng không nhất thiết kém hiệu quả hơn trong hoạt động kéo dài và khử ion so với dòng điện cao, nhưng chuyển động hồ quang vào máng có xu hướng trở nên chậm hơn và không nhất thiết phải có được sự gián đoạn ở tốc độ cao./ The chute itself is not necessarily less efficient in its lengthening and de-ionizing action than at high currents, but the arc movement into the chute tends to become slower, and high-speed interruption is not necessarily obtained.

Vì vậy, đây là tất cả về Máy cắt không khí (ACB), hoạt động và các ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc để thực hiện bất kỳ dự án điện và điện tử, vui lòng phản hồi của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, đó là chức năng của ACB là gì?/ Thus, this is all about Air Circuit Breaker (ACB), its working and applications. We hope that you have got a better understanding of this concept. Furthermore, any doubts regarding this concept or to implement any electrical and electronic projects, please give your feedback by commenting in the comment section below. Here is a question for you, what is the function of ACB?

Bộ ngắt mạch không khí (ACB) là một thiết bị điện dùng để bảo vệ quá dòng và ngắn mạch cho các mạch điện trên 800 Amps đến 10K Amps. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp dưới 450V. Chúng ta có thể tìm thấy các hệ thống này trong Bảng phân phối (dưới 450V). Ở đây trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về hoạt động của Bộ ngắt mạch không khí. Máy cắt không khí là máy cắt hoạt động trong không khí như một phương tiện dập tắt hồ quang, ở một áp suất khí quyển nhất định. Hiện nay trên thị trường có bán một số loại cầu dao không khí và thiết bị đóng cắt có độ bền cao, hiệu suất cao, dễ lắp đặt và bảo trì. Các bộ ngắt mạch không khí đã thay thế hoàn toàn bộ ngắt mạch dầu./ Air Circuit Breaker (ACB) is an electrical device used to provide Overcurrent and short-circuit protection for electric circuits over 800 Amps to 10K Amps. These are usually used in low voltage applications below 450V. We can find these systems in Distribution Panels (below 450V). Here in this article, we will discuss the working of Air Circuit Breaker. Air circuit breaker is circuit operation breaker that operates in the air as an arc extinguishing medium, at a given atmospheric pressure. There are several types of Air circuit breakers and switching gears available in the market today that is durable, high-performing, easy to install and maintain. The air circuit breakers have completely replaced oil circuit breakers.