Cầu chì là gì? Ký hiệu, công dụng và cách phân loại

Cầu chì là gì?

Cầu chì là một thiết bị bảo vệ mạch điện, hoạt động bằng cách tự động ngắt mạch khi dòng điện vượt quá mức an toàn, ngăn ngừa quá tải hoặc ngắn mạch dẫn đến cháy nổ.Nó bao gồm một dây kim loại có điểm nóng chảy thấp (thường là thiếc, chì, hoặc cadimi) mắc nối tiếp với mạch điện, sẽ bị nóng chảy và đứt mạch khi dòng điện tăng đột ngột.

Cấu tạo của cầu chì và các đặc điểm cơ bản.

Trong cấu tạo của cầu chì, bộ phận quan trọng nhất là dây chì (dây nóng chảy – phần tử ngắt mạch) mắc nối tiếp với hai đầu dẫn đấu với mạch điện. Dây chì làm từ chì, thiếc, cadimi,… có đặc trưng là điện trở suất bé, nhiệt độ nóng chảy thấp để kịp thời tan chảy khi dòng điện gặp sự cố.

Tiết diện dây chảy cầu chì càng lớn thì ngưỡng dòng điện ngắt mạch càng cao, tham khảo qua bảng sau:

Thân cầu chì được làm từ sứ hoặc nhựa, hoặc thủy tinh, có độ bền cơ khí và độ bền nhiệt cao, chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không gây hỏng cho các bộ phận bên trong. Bên cạnh đó, các đầu nối được lắp bên trong thân cầu chì có chức năng cố định thiết bị và dẫn điện qua dây chì. Tùy theo dạng cầu chì mà thiết kế và vật liệu cho linh kiện này sẽ khác nhau.

Một số thông số cơ bản của cầu chì:

• N: Điểm giới hạn cầu chì không thể tự ngắt mạch điện.
• Tốc độ: Tốc độ càng cao thì thời gian để cầu chì ngắt mạch khi quá tải nhiệt càng ngắn.
• I2 t: Khả năng bảo vệ hư hỏng mạch điện của cầu chì.
• Điện thả: Khả năng thích nghi của cầu chì trong nhiều môi trường, đặc biệt quan trọng với loại cầu chì làm bằng chất dẻo có thể tự hàn sau khi đứt mạch.
• Ngưỡng nhiệt độ môi trường: Khoảng cách càng lớn thì ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới cầu chì càng giảm.

Ký hiệu cầu chì trong mạch điện.

Ký hiệu cầu chì trên mạch điện thay đổi tùy theo dạng cầu chì. Đây là một cách để phân loại thiết bị này và có thể nhận biết ngay trên bao bì sản phẩm, bao gồm:

• • F: Fast-acting fuse – Cầu chì ngắt nhanh
  • T: Time-delay fuse – Cầu chì ngắt chậm
  • FF: Fast-acting dual-element fuse – Cầu chì kép nhanh
  • J: Waterproof fuse – Cầu chì chống nước
  • H: Noise-resistant fuse – Cầu chì chống ồn
  • L: Small fuse – Cầu chì nhỏ
  • M: Large fuse – Cầu chì lớn
  • G: Vibration-resistant fuse – Cầu chì giảm chấn rung

Nguyên lý hoạt động của cầu chì.

Nguyên lý hoạt động của cầu chì là uốn cong hoặc nóng chảy dây chì để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ dòng điện tăng cao hoặc dòng điện bị ngắn mạch. Ví dụ nhiệt độ nóng chảy của chì là 327 độ C và là vật liệu lý tưởng để làm dây chì. Sau khi cầu chì được kích hoạt hoặc cháy cầu chì, cần thay mới để tiếp tục bảo vệ mạch điện.

Trong tình trạng bình thường, dòng điện qua cầu chì có nhiệt độ ổn định, không vượt ngưỡng nóng chảy của dây chì. Khi đó sự cân bằng nhiệt độ được thiết lập mà không khiến các phần tử của cầu chì bị hao mòn hay hư hỏng. 

phân loại cầu chì.

Phân loại theo môi trường điện áp, cầu chì có 3 nhóm:

• Cầu chì cao áp: Dùng trong hệ thống truyền tải điện cao thế, điện áp lên tới 115kV
• Cầu chì hạ áp: Dùng trong công trình dân dụng và sản xuất
• Cầu chì nhiệt: Tích hợp trong cấu tạo các thiết bị phụ tải như lò vi sóng, nồi cơm điện, tủ lạnh,…

Khi phân loại theo cấu tạo, cầu chì gồm 4 loại là: loại hở, loại vặn, loại hộp và loại ống. Bên cạnh đó, khi phân theo khả năng tái sử dụng, cầu chì có các loại: loại dùng 1 lần, loại có thể thay dây và loại tự nối lại sau khi hoạt động. 

Khi phân loại theo đặc điểm trực quan, cầu chì gồm:

• Cầu chì sứ: Loại có vỏ làm bằng sứ, phân biệt với các loại khác làm từ nhựa hay thủy tinh.
• Cầu chì ống: Loại có dạng ống tròn, vỏ thường trong suốt.
• Cầu chì hộp: Loại có dạng hộp chữ nhất, rất phổ biến.
• Cầu chì nổ: Loại được kích hoạt bằng cách cho nổ các hạt bên trong, thay vì nóng chảy dây.
• Cầu chì tự rơi: Loại tích hợp với cầu dao.

Ứng dụng của cầu chì.

Hai công dụng chính của cầu chì là:

• Lắp đặt trong mạng điện hoặc lắp riêng cho các thiết bị điện quan trọng
• Tích hợp trong các thiết bị điều khiển điện hoặc thiết bị phía phụ tải

Cầu chì được ứng dụng trong cả mạng điện dân dụng 220V và mạng điện công nghiệp 380V hay hệ thống phân phối điện cao thế, trung thế, cụ thể:

• Đặt trong bảng điện khu vực để bảo vệ các thiết bị điện
• Đặt trong tủ điện phân phối hoặc các hệ thống tụ điện, máy biến áp,..
• Đặt trong các phương tiện giao thông, máy móc công nghiệp,..
• Đặt trong điện thoại thông minh, máy tính, máy in,..
• Đặt trong các thiết bị điện nhà bếp, phòng khách, phòng ngủ, văn phòng,…

Trong hệ thống điện ngày nay, đa phần cầu chì đã được thay thế bằng aptomat để an toàn hơn và sử dụng được nhiều lần. Bên cạnh đó trong một số trường hợp đặc thù, sử dụng cầu chì vẫn là giải pháp tối ưu.