Ngắn mạch - Quá tải





Quá tải (Overload): Quá tải là khi dòng điện vượt quá mức bình thường và dòng điện không di chuyển ra ngoài normal conductive path. Quá tải vô hại nếu xẩy ra trong thời gian ngắn như trong trường hợp mô tơ hoặc máy biến áp khởi động . Tuy nhiên nếu kéo dài, mạch điện phải được ngắt để bảo vệ mọi dụng cụ cũng như dây dẫn điện.

Ngắn mạch (short circuit): Ngắn mạch là khi dòng điện di ra ngoài normal conductive path, tìm lối ít điện trở nhất để trở về nguồn. Dòng ngắn mạch có thể cao hơn dòng bình thường cả trăm lần vì nó chỉ bị giới hạn bởi điện kháng của nguồn. Một ví dụ của ngắn mạch là khi hai dây điện chạm nhau hoặc trường hợp cuộn dây của mô tơ chạm vào thành của mô tơ. 

Cầu chì: Hai loại cầu chì chính là Non-time delay và Dual-element time delay.

  • Non-time delay có khả năng ngắt dòng thật nhanh nên rất tốt để bảo vệ ngắn mạch, tuy nhiên đôi khi mạch điện bị ngắt ngoài ý muốn như trong trường quá tải kể trên.
  • Dual element time delay fuse có 2 phần ở bên trong, 1 để bảo vệ quá tải, 1 để bảo vệ ngắn mạch. Khi ngắn mạch xẩy ra, dòng điện rất cao vì thế cầu chì sẽ ngắt ngay lập tức, trong trường hợp quá tái, cầu chì sẽ kéo dài thời gian (delay time) trước khi ngắt mạch. 

Lấy thí du 1cầu chì Dual element time delay bảo vệ mô tơ, khi mô tơ khởi động, dòng điện sẽ cao hơn mức bình thường khoảng 7, 8 lần nhưng xẩy ra trong 1 thời gian rất ngắn, mạch điện sẽ không bị ngắt vì trong trường hợp quá tải thời gian được kéo dài trước khi dòng điện bị ngắt, thời gian này dài hơn thời gian ngắn mạch. Vì thê Cầu chì này sẽ hưũ hiệu để bảo vệ cả ngắn mạch lẩn quá tải.

Cầu chì cũng như CB không những chỉ ngắt diện khi có trường hợp quá tải mà còn phải có khả năng ngắt dòng ngắn mạch một cách an toàn, nếu không cầu chì sẽ bị tiêu hủy và gây nên hoả hoạn. Khả năng này gọi là Interrupting capability. 

Để có Interrupting capability cao, người ta tạo ra cầu chì có khả năng ngắt mạch thật sớm trước khi dòng điện hình Sin lên đến đỉnh tức là khoảng ¼ chu kỳ. Trong hệ thống điên tần số 50 hz, có 50 chu kỳ trong một giây, mạch điện sẽ ngắt ở ¼ chu kỳ đầu tiên trước khi dòng điện lên đến tôt đỉnh. Phương pháp này gọi là Current limiting. Nhờ có current limiting, người ta không phải chế cầ chì thật lớn để ngắt dòng ngắn mạch thật cao. 

Magnetic circuit breaker đóng mở tùy thuộc ở dỏng điện. Dòng ngắn mạch tạo ra điện từ và mở mạch điện, Một số Magnetic CB và Thermo magnetic CB có thể điều chỉnh trip point được.

Khi dùng magnetic CB để bảo vệ mạch điện mô tơ, người ta cần phải có thêm Overload heater vì lý do sau đây:

Giả sử đầy tải của mô tơ là 100A, khi mô tơ khởi động dòng có thể lên đến 700A trong một thời gian ngắn, nếu CB được chỉnh ở 125A để bảo vệ mô tơ, CB sẽ ngắt dòng khi khởi động và vì thế mô tơ sẽ không thể hoạt động được. Nếu chỉnh CB trên 700A thì CB không thể bảo vệ mô tơ trong trường hợp quá tải.

Để giải quyết vấn đề, người ta gắn thêm over load heater, over load heater để bảo vệ quá tải, magnetic CB bảo vệ ngắn mạch. Over load heater kéo dài thời gian trước khi ngắt mạch, khoảng thời gian này lâu hơn thời gian của dòng ngắn mạch rất nhiều.

Tóm lại, khi có ngắn mạch, dòng điện sẽ lên đến hàng ngàn amp, CB sẽ ngắt dòng tức khắc. Khi mô tơ khởi động, dòng sẽ thấp hơn 700A, CB sẽ không ngắt, over load heater cũng sẽ không ngắt vì thời gian chưa đủ lâu. Khi có quá tải, over load heater sẽ bị hâm nóng trong vài phút và sẽ ngắt điện.

Thermo-magnetic CB có hoạt động tương tự như Dual element delay time fuse.

Trước khi vào việc thiết kế máy biến áp, chúng ta cần bàn 1 chút về nói đất.

Có nhiếu cách nối đất khác nhau: Solid ground, Reactor ground, High impedence ground, Low impedence ground, và cuối cùng là Ungrounded system. Ở đây chúng ta sẽ bàn về Solid ground. Những loại khác thường dùng cho kỹ nghệ.

Mục đích của nối đất:
  • Giới hạn điện thế gây ra bởi sét hoặc sự đụng chạm giữa dây điện với dây có điện thế cao hơn.
  • Tạo ra điểm đất chung (ground reference) cho mọi dụng cụ nối chung 1 hệ thống.
  • Giúp hệ thống bảo vệ hoạt động trong trường hợp ngắn mạch.

Đất (Grounding) có thể được chia làm 2 loại:System Grounding và Equipment Grounding. 

Hai loại này chỉ nối với nhau ở 1 điểm, đó là chỗ nối xuống đất tại nguồn hoặc điểm ngắt điện đầu tiên (disconnect mean).
  • System grounding: Được nối vào điểm trung tính của hệ thống để tạo điểm đất chung cho hệ thống (ground reference).
  • Equipment grounding: Tất cả dụng cụ được nối với nhau để khi ngắn mạch xẩy ra nó sẽ khiến CB hoặc cầu chì ngắt mạch. Thí dụ trong trường hợp 1 sợi dây nóng trong mô tơ bị chạm vào thành mô tơ, nhờ nối tất cả thành mô tơ với các dụng cụ khác và điểm trung tính, CB sẽ ngắt điện, nếu không có dây Equipment ground, mô tơ sẽ trở thành điểm nóng, dòng điện không bị ngắt và nếu đụng vào sẽ bị giật.

Nguồn internet