Tìm hiểu về Aptomat: chức năng, cấu tạo, phân loại, cách chọn

Có mấy loại Aptomat? Chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Aptomat như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ hơn qua bài viết này nhé.

Chức năng của Aptomat 

Aptomat là một khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải ngắn mạch sụt áp, … Đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng aptomat để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường.

Thiết bị này đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện, cụ thể như:

• Tự động ngắt điện khi phát hiện dòng điện tăng cao đột ngột
• Bảo vệ dòng điện tránh các trường hợp quá tải, ngắn mạch, sụt áp
• Ngăn chặn tình trạng rò điện xuống đất và mất đi cân bằng giữa dòng điện đi và về trong mạch điện gia đình.

Phân loại

Theo cấu tạo

• Aptomat dạng tép MCB: Miniature Circuit Breaker với chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho hệ thống.
• Aptomat dạng khối MCCB: Moulded Case Circuit Breaker dùng để bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho hệ thống điện năng.

Theo chức năng

• Aptomat thường: Gồm MCB và MCCB, chúng đều có chức năng bảo vệ ngắn mạch và khi quá tải.
• Aptomat chống giật (chống rò): Loại chống rò là RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection – Aptomat chống dòng rò và bảo vệ quá tải dạng tép) hoặc RCCB (Residual Current Circuit Breaker – Aptomat chống dòng rò dạng tép), ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker – Át tô mát chống dòng rò và bảo vệ quá tải dạng khối).

Theo dòng cắt ngắn mạch

• Dòng cắt thấp: Loại này thường dùng trong các hệ thống dân dụng
• Dòng cắt tiêu chuẩn: Loại Áp tô mát có dòng cắt tiêu chuẩn thì lại thường dùng trong công nghiệp.
• Dòng cắt cao: Chuyên dùng trong công nghiệp sản xuất và chế tạo, trong các ứng dụng đặc biệt.

Theo số pha/số cực

• Aptomat 1 pha: 1 cực
• Aptomat 2 pha: 2 cực
• Aptomat 1 pha + trung tính (1P+N): 2 cực
• Aptomat 3 pha: 3 cực
• Aptomat 4 pha: 4 cực
• Aptomat 3 pha + trung tính (3P+N): 4 cực

Theo khả năng chỉnh dòng

• Aptomat có dòng định mức không đổi.
• CB điện có dòng định mức tùy chỉnh theo yêu cầu.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo các chức năng bảo vệ: aptomat dòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp, …. Sau đây là nguyên tắc cấu tạo của một số aptomat vừa nêu.

Aptomat bảo vệ quá dòng cực đại

Cấu tạo       

1- Nút ấn làm việc (Reset).
2- Ngàm giữ tiếp điểm làm việc.
3- Phần ứng.
4- Lõi thép.
5- Cuộn dây dòng điện.
6- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm.
7- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm và nút ấn.

Nguyên lý làm việc

Khi dòng điện từ phụ tải chạy qua cụm bảo vệ quá dòng thì lực điện từ sinh ra ở cuộn dây được xác định theo công thức:

F=I_đm.W < F_{lò xo}          (6)    

Trong đó:       

• • w là số vòng của cuộn dây (5).
  • I_đm dòng điện định mức.
  • F lực điện từ sinh ra ở cuộn dây (5).
  • F_{lò xo} (6) lực đàn hồi của lò xo (6).
    

Khi gặp sự cố ngắn mạch hay quá tải thì Iđm tăng lên làm cho lực điện từ F sinh ra trên cuộn dây số (5) tăng lên và lớn hơn lực đàn hồi lò xo số (6) F > F lò xo(6), do đó lõi thép số (4) sẽ hút phần ứng số (3) xuống, dẫn đến ngàm số (2) hở ra, lò xo số (7) mang cơ cấu tiếp điểm số (1) kéo tiếp điểm số (1) mở ra, cuối cùng mạch điện sẽ bị ngắt, ngừng toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống

Aptomat bảo vệ dòng cực tiểu

1- cuộn điện từ, 2- nắp tự động, 3-lò xo.

Bình thường dòng điện làm việc lớn hơn dòng cắt nên cuộn điện từ (1) đủ lực hút để hút nắp từ động (2) kéo đưa tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh và mạch được đóng kín.

Khi dòng giảm thấp hơn dòng cắt thì cuộn (1) không đủ từ lực giữ kín mạch nữa nên bị lò xo (3) kéo nắp từ động (2) ra và 1 cuộn điện tiếp điểm bị mở, dòng điện bị cắt.

Aptomat bảo vệ sụt áp

Cấu tạo 

1- Nút ấn làm việc (Reset).
2- Ngàm giữ tiếp điểm làm việc.
3- Phần ứng.
4-  Lõi thép.
5- Cuộn dây dòng điện.
6- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm.
7- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm và nút ấn.                              ‘       

Nguyên lý làm việc

Khi ở chế độ U = U_đm lực điện từ sinh ra trên cuộn dây số (5) vừa đủ hút lò xo (6) xuống.

Khi điện áp lưới điện U_nguồn đủ định mức thì lực điện từ F sinh ra trên cuộn dây số (6) đủ để cho lõi thép (4) hút phần ứng số (3) xuống, giữ cho ngàm số (2) ở vị trí đúng và các tiếp điểm (1) đều đóng, khi điện áp lưới giảm (U_nguồn giảm) nó sẽ kéo theo lực điện từ sinh ra trên cuộn dây giảm (F giảm), lò xo số (6) sẽ kéo ngàm số (2) bật ra, lò xo số (7) sẽ tác động làm cho ba tiếp điểm số (1) sẽ bị mở ra ngắt mạch điện để bảo vệ hệ thống. Chú ý nút ấn số (1) có vai trò như nút Reset. 

Cách tính toán, chọn aptomat

Điều kiện để chọn Aptomat là: Aptomat > (1,25 – 1,50).I_đm, vì vậy tính toán chọn lắp đặt trong thực tế phải dựa vào bất đẳng thức trên. Chủ yếu dựa vào:

• Dòng điện tính toán đi trong mạch.
• Dòng điện quá tải.
• Tính thao tác có chọn lọc.

Ngoài ra, lựa chọn aptomat còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải, aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ.

Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ I_aptomat không được bé hơn dòng điện tính toán I_tt, của mạch: I_aptomat > I_tt