Cầu chì là một thiết bị bảo vệ quá dòng với một liên kết dễ nóng chảy và mở ra một mạch khi xảy ra tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch. Liên kết nóng chảy nóng chảy vì cầu chì được làm bằng kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với đồng của dây dẫn.
Ví dụ, nếu đồng và dây dẫn được mắc nối tiếp và một nguồn năng lượng điện biến đổi được điều chỉnh từ từ để cung cấp các gia tăng của dòng điện cao hơn, thì cả hai kim loại đều bắt đầu nóng lên do dòng điện tử chạy qua chúng. Bởi vì chì có điện trở cao hơn đồng, nó nóng hơn và nóng chảy trước khi đồng nóng chảy. Nếu chì được hợp kim với thiếc, nó sẽ nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn.
Bằng cách điều chỉnh kích thước vật lý của hợp kim, nó có thể được làm nóng chảy ở các mức hiện tại cụ thể. Đây là cơ sở của thiết kế cầu chì. Do đó, một cầu chì có kích thước phù hợp mắc nối tiếp với tải sẽ mở ra trước khi mức dòng điện có thể tăng lên một giá trị đủ cao để gây hại cho dây dẫn mạch hoặc các thành phần.
Xếp hạng cầu chì
Cầu chì có Vôn, cường độ dòng điện và xếp hạng gián đoạn.
Vôn Xêp hạng
Sản phẩm đánh giá điện áp xác định khả năng của cầu chì để triệt tiêu bất kỳ hồ quang nào sau khi cầu chì mở ra. Nếu sử dụng cầu chì có định mức điện áp thấp hơn điện áp mạch, có thể hồ quang sinh ra khi cầu chì mở ra sẽ không bị dập tắt và cầu chì có thể không nhanh chóng xóa lỗi hoặc tự hủy theo cách không an toàn.
Hầu hết các hệ thống điện áp thấp đều có cầu chì được đánh giá từ 125 V đến 600 V. Khi chọn cầu chì; định mức điện áp của nó ít nhất phải lớn bằng nguồn điện áp trong mạch mà nó đang bảo vệ.
Đánh giá cường độ dòng điện
Tất cả các cầu chì đều có đánh giá cường độ dòng điện. Thông thường, định mức cường độ dòng điện không được vượt quá khả năng mang dòng của các vật dẫn trong mạch. Ví dụ, nếu dây dẫn được đánh giá là 15 A, thì kích thước cầu chì không được vượt quá 15 A. Tuy nhiên, có những ngoại lệ đối với quy tắc này. Bộ luật điện quốc gia® quy định kích cỡ cầu chì cho các loại tải khác nhau. Ví dụ, dây 14 AWG được đánh giá là 20 A, nhưng khả năng bảo vệ quá dòng của nó không được vượt quá 15 A. Các định mức cường độ dòng điện của cầu chì nằm trong khoảng từ một phần của ampe đến 6000 A.
Làm gián đoạn xếp hạng
Cầu chì phải có khả năng khắc phục lỗi trong điều kiện ngắn mạch. Năng lượng phá hủy cao có thể có khi xảy ra ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch chỉ được giới hạn bởi nội trở của nguồn điện áp và điện trở trong các vật dẫn đến sự cố. Dòng điện này, trong đại đa số các trường hợp, vượt xa định mức ampe bình thường của cầu chì bảo vệ mạch.
Nếu năng lượng đủ cao, thiết bị bảo vệ có thể bị vỡ trong ngọn lửa và kim loại bốc hơi. Hành động hóa hơi này có thể thiết lập một đường dẫn điện xung quanh cầu chì, đường dẫn này không thể xóa được lỗi và cho phép xảy ra thêm hư hỏng. Do đó, điều quan trọng là phải xem xét làm gián đoạn xếp hạng của một cầu chì.
Đánh giá ngắt là lượng dòng điện tối đa mà cầu chì có thể ngắt một cách an toàn mà không bị đứt hoặc phóng điện hồ quang. Hầu hết các cầu chì hạn chế dòng điện hiện đại đều có xếp hạng ngắt 200,000 A hoặc 300,000 A.
Các loại cầu chì
Ba loại cầu chì bao gồm hộp mực sắt, hộp mực lưỡi và cầu chì cắm. Xem Hình 1.
Hình 1. Ba loại cầu chì bao gồm hộp mực sắt, hộp mực lưỡi dao và cầu chì cắm.
Một nơi ở điển hình thường yêu cầu cầu chì phích cắm 15 A hoặc 20 A và cầu chì hộp mực 30 A hoặc 40 A. Đôi khi, có thể cần phải thay cầu chì hộp mực của bảng điều khiển dịch vụ. Cầu chì của hộp mực lưỡi thường có xếp hạng 60 A hoặc 100 A và được tìm thấy trong phần ngắt kết nối chính của bảng dịch vụ hoặc bảng phụ. Đối với mỗi loại cầu chì, có thể tìm thấy một số loại cầu chì cụ thể cho các ứng dụng cụ thể. Xem Hình 2.
Hình 2. Đối với mỗi loại cầu chì, có thể tìm thấy một số loại cầu chì cụ thể cho các ứng dụng cụ thể.
Cầu chì cắm tiêu chuẩn
Cầu chì phích cắm tiêu chuẩn là OCPD dạng vặn có chứa phần tử dẫn điện bằng kim loại được thiết kế để nấu chảy khi dòng điện qua cầu chảy vượt quá giá trị danh định. Xem Hình 3. Trong điều kiện quá tải nghiêm trọng, sự nóng chảy của dải dẫn gần như tức thời.
Hình 3. Cầu chì có phích cắm tiêu chuẩn là một OCPD bắt vít có chứa phần tử dẫn điện bằng kim loại được thiết kế để nấu chảy khi dòng điện qua cầu chảy vượt quá giá trị danh định.
Cầu chì cắm trễ thời gian: Loại T và Loại S
Cầu chì loại T và loại S được sử dụng trong các ứng dụng dòng chảy công suất lớn vì thiết kế của chúng làm cho chúng hoạt động nặng hơn. Cả hai đều là cầu chì cắm trễ thời gian - OCPD bắt vít với phần tử kép bên trong.
Phần tử đầu tiên cung cấp sự bảo vệ của cầu chì phích cắm tiêu chuẩn Loại T đối với các trường hợp đoản mạch. Yếu tố thứ hai bảo vệ chống nóng do quá tải ánh sáng. Xem Hình 4.
Hình 4. Cầu chì cắm trễ thời gian là một OCPD bắt vít với phần tử kép bên trong.
Phần tử bảo vệ thứ hai cho phép cầu chì chịu quá tải dưới một mức nhất định trong một thời gian ngắn mà không cần thổi. Điều này rất hữu ích trong việc ngăn ngừa những va chạm phiền toái do khởi động các thiết bị sử dụng động cơ, chẳng hạn như tủ lạnh và máy điều hòa không khí. Các nhà sản xuất chế tạo cầu chì cắm có thời gian trễ với nhiều phản ứng khác nhau đối với hiện tượng chập và quá tải.
A Loại S cầu chì là OCPD bắt vít có tất cả các đặc tính hoạt động của cầu chì cắm trễ thời gian cũng như lợi thế bổ sung là “không thể giả mạo”. Cầu chì Loại S được coi là không thể giả mạo vì cầu chì không thể được lắp vào đế trừ khi cầu chì phù hợp với kích thước của đế. Mỗi bộ điều hợp cơ sở Loại S có kích thước cho một cầu chì kích thước cụ thể. Ví dụ: cầu chì 20 A Loại S không thể giả mạo sẽ không vừa với đế 15 A Loại S.
Cầu chì cắm có định mức điện áp tối đa là 125 V. Chúng có sẵn ở một số kích thước phổ biến hiện nay lên đến tối đa là Các 30. Chúng có thể được tìm thấy trong các mạch điện chiếu sáng và ổ cắm điện thông thường 120-V. Đánh giá dòng điện của cầu chì phù hợp với đánh giá dòng điện tối đa của dây dẫn mạch. Trên cơ sở xếp hạng này, một bộ chuyển đổi có kích thước thích hợp được lắp vào giá đỡ cầu chì Edison-base (Loại T). Cầu chì Loại S thích hợp sau đó được vặn vào bộ chuyển đổi.
Cầu chì hộp mực
Cầu chì hộp mực hoạt động giống như cầu chì loại phích cắm nhưng được thiết kế để mang dòng điện cao hơn nhiều. Hai loại cầu chì hộp mực cơ bản là sắt đá-liên hệ Loại và loại lưỡi dao. Hình 5 cho thấy các cầu chì hộp mực kiểu ferrule, có sẵn trong xếp hạng ampe dưới đây Các 60. Cầu chì Ferrule được sử dụng trong các mạch lên đến 600 V.
Hình 5. Cầu chì hộp mực kiểu Ferrule.
Sản phẩm lưỡi cầu chì hộp mực được sử dụng cho xếp hạng dòng điện vượt quá Các 60. Các điểm tiếp xúc của cầu chì này lớn hơn và chắc chắn hơn, cho phép nó xử lý các dòng điện cao hơn. Hình 6 cho thấy một cầu chì lưỡi dao có sẵn trong định mức ampe của 70 A đến 6,000 A. Định mức điện áp tối đa cho cầu chì lưỡi là 600 V.
Hình 6. Cầu chì lưỡi dao.
Theo nghĩa rộng, cầu chì hộp mực được phân loại là:
- Giới hạn hiện tại
- Một lần
- Tái tạo
- Yếu tố kép, thời gian trễ
- Điện cao thế
Cầu chì giới hạn hiện tại
NEC yêu cầu giá đỡ cầu chì cho các cầu chì hộp mực giới hạn dòng điện phải được thiết kế để loại bỏ các loại cầu chì không giới hạn dòng điện. Cầu chì hộp mực giới hạn dòng điện thường là 240 V và được đánh giá cho mạch trên 30 A. Hình 7 minh họa các clip loại bỏ cầu chì chỉ chấp nhận cầu chì loại loại bỏ.
Hình 7. Kẹp loại bỏ cầu chì cho cầu chì hạn chế dòng điện.
Cầu chì một lần
Sản phẩm cầu chì hộp mực một lần, được minh họa trong Hình 8, bao gồm một liên kết cầu chảy được bao bọc trong một ống vật liệu cách điện. Mục đích của vật liệu phụ là để triệt tiêu hồ quang khi cầu chì thổi. Các cầu chì này có thời gian trễ rất ít và việc sử dụng chúng chỉ giới hạn trong việc bảo vệ ngắn mạch trên các mạch mà sự cố xảy ra không thường xuyên.
Hình 8. Cầu chì hộp mực dùng một lần.
Cầu chì tái tạo
Sản phẩm cầu chì hộp mực tái tạo, thể hiện trong Hình 9, được sử dụng để tận dụng chi phí thay thế thấp hơn cho việc bảo vệ nguồn điện và bộ cấp nguồn thường xuyên xảy ra sự cố. Không giống như cầu chì hộp mực dùng một lần, những cầu chì này chứa một liên kết cầu chì có thể được thay thế sau khi thổi. Mặc dù ban đầu đắt hơn, cầu chì này sẽ giảm chi phí bảo trì trong thời gian dài.
Hình 9. Cầu chì hộp mực tái tạo và liên kết cầu chì.
Cầu chì thời gian trễ hai phần tử
Cầu chì một phần tử cung cấp khả năng bảo vệ ngắn mạch tuyệt vời, nhưng để thích ứng với các dòng điện tăng hoặc quá độ tạm thời, cầu chì phải có kích thước quá khổ. Cầu chì hai phần tử, thời gian trễ cung cấp bảo vệ khỏi cả ngắn mạch và quá tải bằng cách sử dụng hai thành phần riêng lẻ trên cùng một phần tử (liên kết).
Một phần tử loại bỏ Quá tải, và phần tử khác loại bỏ ngắn mạch. Cầu chì trễ thời gian, phần tử kép điển hình được minh họa trong Hình 10. chổ nối điện phần tử là một liên kết đồng với các khía hoặc phân đoạn hạn chế. Phần tử quá tải nhiệt là một thiết bị có lò xo mở ra mạch điện khi vật hàn giữ lò xo ở vị trí nóng chảy.
Cầu chì hai phần tử, thời gian trễ đặc biệt có lợi cho lắp đặt động cơ. Loại cầu chì này có thể có kích thước gần với dòng điện chạy của động cơ hơn mà vẫn mang dòng khởi động; do đó, các công tắc và bảng điều khiển nhỏ hơn có thể được lắp đặt.
Hình 10. Cầu chì trễ thời gian phần tử kép.
Cầu chì hộp mực có nhiều loại, kích cỡ và xếp hạng. Phòng thí nghiệm Nhà bảo hiểm (UL) chỉ định các lớp khác nhau, như được thể hiện trong Bảng 1.
| UL Lớp |
Cầu chì quá tải Đặc điểm |
| L | Thời gian trễ |
| RK1 |
Thời gian trễ |
| RK5 | Thời gian trễ |
| T | Phản ứng nhanh |
| J | Thời gian trễ Phản ứng nhanh |
| CC | Thời gian trễ Phản ứng nhanh |
| CD | Thời gian trễ |
| G | Thời gian trễ |
| K5 | Phản ứng nhanh |
| H | Cầu chì tái tạo, hoạt động nhanh |
Bảng 1. Phân loại cầu chì UL
Cầu chì cao áp
Cầu chì cao áp, chẳng hạn như một trong những hình 11, được đánh giá cho hơn 600 V và được sử dụng để bảo vệ đường dây điện cao áp. Chúng được cấu tạo đặc biệt để chúng sẽ an toàn khi dòng điện bị gián đoạn ở điện áp cao như vậy và bao gồm các loại vật liệu trục xuất, lỏng và rắn.
Hình 11. Cầu chì cao áp.
Cầu chì là OCPD đa năng
Cầu chì là một thiết bị bảo vệ quá dòng có liên kết nóng chảy làm nóng chảy và mở mạch khi xảy ra tình trạng quá tải hoặc đoản mạch. Ba loại cầu chì bao gồm hộp mực sắt, hộp mực lưỡi và cầu chì cắm.
Một nơi ở điển hình thường yêu cầu cầu chì phích cắm 15 A hoặc 20 A và cầu chì hộp mực 30 A hoặc 40 A. Đôi khi, có thể cần phải thay cầu chì hộp mực của bảng điều khiển dịch vụ. Cầu chì hộp mực thường có xếp hạng 60 A hoặc 100 A và được tìm thấy trong phần ngắt kết nối chính của bảng dịch vụ hoặc bảng phụ. Đối với mỗi loại cầu chì, có thể tìm thấy một số loại cầu chì cụ thể cho các ứng dụng cụ thể.