Cầu chì có lẽ là thiết bị điện đơn giản nhất, nhưng chức năng của nó rất quan trọng trong việc bảo vệ mạch điện khỏi bị hư hỏng. Cầu chì được tìm thấy trong mọi mạch điện dưới nhiều hình dạng, kích thước và định mức khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách hoạt động của cầu chì và các loại cầu chì khác nhau.
Cầu chì là gì và cầu chì hoạt động như thế nào?
Nhiệm vụ chính của cầu chì là ngắt mạch nếu dòng điện cao hơn mức mong muốn được rút ra bởi mạch, do đó ngăn ngừa hư hỏng do ngắn mạch.
Loại cầu chì đơn giản nhất bao gồm một phần tử điện trở, được chọn cẩn thận cho điểm nóng chảy của nó. Nguyên lý hoạt động của cầu chì như sau, khi dòng điện đi qua phần tử này, một độ sụt áp nhỏ (đủ nhỏ để mạch phía sau không bị ảnh hưởng) được tạo ra trên phần tử và một số công suất bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Do đó, nhiệt độ của phần tử tăng lên. Đối với dòng điện bình thường, sự gia tăng nhiệt độ này không đủ để làm nóng chảy dây tóc. Tuy nhiên, nếu dòng điện vượt quá dòng điện định mức của cầu chì, điểm nóng chảy sẽ nhanh chóng đạt đến. Phần tử điện trở nóng chảy và mạch bị ngắt. Độ dày và chiều dài của phần tử điện trở xác định dòng điện định mức.
Các phần tử cầu chì được làm từ kẽm, đồng, bạc, nhôm hoặc các hợp kim khác để cung cấp dòng điện ngắt có thể dự đoán được. Phần tử không được bị oxy hóa hoặc ăn mòn theo thời gian.
Ký hiệu của cầu chì
Ký hiệu IEEE/ANSI tiêu chuẩn cho cầu chì như sau:
Các loại cầu chì
Cầu chì có thể được chia thành hai loại chính, cầu chì AC và cầu chì DC. Sơ đồ khối bên dưới minh họa các loại cầu chì khác nhau trong mỗi loại. Chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn về từng loại cầu chì trong bài viết của mình.
Cầu chì AC và cầu chì DC là gì?
Như tên gọi của nó, cầu chì AC là loại chúng ta sử dụng trong mạch AC và cầu chì DC là loại chúng ta sử dụng trong mạch DC. Cầu chì AC thường được định mức cho 120V hoặc 240V tùy thuộc vào điện áp lưới mà nó được sử dụng cùng. Chúng được thiết kế để xử lý bản chất xoay chiều của điện áp AC. Giống như cầu chì AC, cầu chì DC được định mức cho các mức điện áp cụ thể, nhưng vì điện áp DC có thể ít tha thứ hơn so với điện áp AC, chúng phải cụ thể hơn về điện áp.
Cầu chì DC
1. CẦU CHÌ CARTRIGE
Đây là loại cầu chì phổ biến nhất. Chúng còn được gọi là cầu chì thủy tinh vì phần tử cầu chì được bao bọc trong một vỏ bọc thủy tinh được kết thúc bằng nắp kim loại. Phần tử cầu chì được bao bọc trong một vỏ bọc thủy tinh được kết thúc bằng nắp kim loại. Cầu chì được đặt trong một giá đỡ thích hợp. Vì vỏ bọc thủy tinh trong suốt nên dễ dàng xác định bằng mắt thường xem cầu chì có bị nổ hay không.
Có nhiều biến thể của thiết kế này, bao gồm cầu chì chảy chậm và cầu chì chảy nhanh. Cầu chì chảy chậm có một phần tử lớn hơn có thể xử lý dòng điện quá tải trong một khoảng thời gian tương đối ngắn và không bị ảnh hưởng bởi các đỉnh trong thiết bị. Cầu chì chảy nhanh phản ứng ngay lập tức với các đỉnh dòng điện.
Một số biến thể của cầu chì này được bao bọc trong gốm để chịu được nhiệt độ cao. Cầu chì dùng cho các ứng dụng điện áp cao được lấp đầy cát hoặc dầu. Điều này là để ngăn chặn hồ quang điện giữa hai đầu cầu chì sau khi nó bị nổ. Các biến thể SMD của cầu chì hộp mực cũng tồn tại để gắn trực tiếp trên PCB.
2. CẦU CHÌ Ô TÔ
Những cầu chì này được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống ô tô chạy đến 32V và thỉnh thoảng là 42V. Chúng còn được gọi là cầu chì lưỡi dao vì chúng có dạng ‘lưỡi dao’ (vỏ bọc bằng nhựa trong suốt với các tiếp điểm phẳng) và được mã hóa màu theo dòng điện định mức. Một số loại trong số này cũng được sử dụng trong các mạch điện công suất cao khác. Các loại cầu chì ô tô từ chối phổ biến nhất là micro2, micro3, LP-min(APS), mini (ATM/APM), thông thường(APR / ATC / ATO / ATS) và maxi(APX). Phân loại này dựa trên kích thước vật lý của cầu chì.
3. CẦU CHÌ CÓ THỂ ĐẶT LẠI/POLYFUSE
Như tên gọi của chúng, những cầu chì này có thể tự đặt lại. Chúng chứa các hạt carbon đen được nhúng trong polyme hữu cơ. Thông thường, carbon đen làm cho hỗn hợp dẫn điện. Khi dòng điện lớn chảy qua, nhiệt được tạo ra làm giãn nở polyme hữu cơ. Các hạt carbon đen bị đẩy ra xa nhau và độ dẫn điện giảm xuống mức không có dòng điện chảy qua. Độ dẫn điện được khôi phục khi nhiệt độ giảm. Do đó, cầu chì không cần phải được thay thế vật lý. Loại cầu chì này còn được gọi là PTC, có nghĩa là hệ số nhiệt dương, vì điện trở tăng theo nhiệt độ.
Cầu chì PTC có mặt khắp nơi trong các bộ nguồn máy tính và bộ sạc điện thoại. Chúng đặc biệt tiện dụng ở đây vì việc thay thế rất khó. Vì lý do tương tự, chúng được sử dụng trong các thiết bị hàng không vũ trụ.
PTC dễ dàng nhận biết bởi màu vàng cam và hình dạng đĩa (và thỉnh thoảng là hình chữ nhật) trong các biến thể lỗ xuyên của chúng. Cầu chì poly SMD thường có màu xanh lá cây với các đánh dấu trắng hoặc màu đen với các đánh dấu màu vàng. PTC có sẵn trong hầu hết mọi định mức dòng điện.
4. CẦU CHÌ BÁN DẪN
Công suất tiêu tán bởi bán dẫn tăng theo cấp số nhân với dòng điện chảy qua, và do đó bán dẫn được sử dụng cho cầu chì siêu nhanh. Những cầu chì này thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị chuyển mạch bán dẫn nhạy cảm ngay cả với các đỉnh dòng điện nhỏ.
5. CHỐNG ÁP SUẤT QUÁ MỨC
Đôi khi, các đỉnh điện áp cũng có thể gây hại cho các mạch và thường một thiết bị bảo vệ quá áp được sử dụng cùng với cầu chì để bảo vệ chống lại cả đỉnh điện áp và dòng điện.
NTC (hệ số nhiệt âm) được đặt song song với nguồn cấp. Khi điện áp nguồn tăng đột biến, Cầu chì NTC giảm điện trở do dòng điện chảy cao hơn và ‘hấp thụ’ các đỉnh.
Varistor oxit kim loại (MOV) là các thiết bị giống như bán dẫn hấp thụ các đỉnh điện áp theo hai hướng.
CẦU CHÌ AC
CẦU CHÌ ĐIỆN ÁP CAO:
Những cầu chì này được sử dụng trong các đường dây truyền tải AC điện áp cao, nơi điện áp có thể vượt quá hàng trăm kilovolt. Một số cầu chì AC điện áp cao phổ biến nhất là AJT125, ATQR4, TRS150R và AJT50.
Cầu chì HRC (High Rupture Current): Cầu chì HRC là các cầu chì loại hộp mực bao gồm một vỏ bọc trong suốt làm bằng steatit (magie silicat). Cầu chì được lấp đầy bột thạch anh (và trong trường hợp cầu chì HRC chứa chất lỏng, một chất lỏng không dẫn điện như dầu khoáng) đóng vai trò như một tác nhân dập cung.
Những cầu chì này được sử dụng cho các dòng điện lỗi rất cao.
Cầu chì đẩy: Những cầu chì này được lấp đầy bằng các hóa chất như axit boric tạo ra khí khi nung nóng. Các khí này dập tắt hồ quang điện và bị đẩy ra khỏi các đầu cầu chì. Phần tử cầu chì được làm bằng đồng, thiếc hoặc bạc.
CẦU CHÌ ĐIỆN ÁP THẤP:
Những cầu chì này được sử dụng trong các mạng lưới phân phối điện áp tương đối thấp.
Cầu chì hộp mực: Chúng rất giống với cầu chì DC hộp mực. Chúng bao gồm một vỏ bọc trong suốt bao quanh phần tử cầu chì. Chúng có thể được cắm vào (loại lưỡi dao) hoặc bắt vít vào một bộ gá (loại bu lông).
Cầu chì rơi xuống: Chúng chứa một cần gạt có lò xo sẽ co lại khi xảy ra lỗi và phải được nối lại dây và đặt lại vào vị trí để tiếp tục hoạt động bình thường. Chúng là một loại cầu chì phóng điện.
Cầu chì có thể nối lại dây: Chúng là một cầu chì có thể tái sử dụng đơn giản được sử dụng trong nhà và văn phòng. Chúng bao gồm một bộ mang và một ổ cắm. Khi cầu chì bị nổ, bộ mang được lấy ra, nối lại dây và đặt trở lại ổ cắm để tiếp tục hoạt động bình thường. Chúng có phần kém tin cậy hơn so với cầu chì HRC.
Cầu chì đấm: Những cầu chì này được trang bị một cơ cấu đấm có lò xo có thể đóng vai trò là chỉ báo trực quan rằng cầu chì đã bị nổ và cũng kích hoạt các thiết bị chuyển mạch khác.
Cầu chì công tắc: Một tay cầm được vận hành bằng tay có thể kết nối hoặc ngắt kết nối các cầu chì dòng điện cao.
