RealTEQ Club.

1. 1

2. 2
1. CẤU TẠO CẦU CHÌ
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
3. PHÂN LOẠI CẦU CHÌ
4. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
4.1. ỨNG SUẤT NHIỆT.
4.2. ĐẶC TÍNH AMPERE GIÂY – DÒNG TIỀM NĂNG
4.3. VÙNG NGẮT MẠCH KHÔNG CHẮC CHẮN
4.4. CỔNG GIỚI HẠN XÁC ĐỊNH VÙNG TRÊN ĐẶC
TÍNH AMPERE GIÂY.
4.5. ĐẶC TUYẾN DÒNG NGẮT MẠCH
(CUT-OFF CURRENT CHARACTERISTIC)
5. ỨNG DỤNG CỦA CÂU CHÌ
5.1. CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ QUÁ TẢI.
5.2. CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ NGẮN MẠCH

3. 1. CẤU TẠO CỦA CẦU CHÌ
Cầu chì hạ thế bao gồm 4 thành phần chính:
 Phần Tử Ngắt Mạch .
Vật liệu lấp đầy.
 Thân cầu chì.
Các đầu nối.
3
Phần tử ngắt mạch
Vật liệu lấp đầy
Thân cầu chì
Đầu nối
Điểm nóng chảy
thấp nhất
Eo làm nhỏ tiết diện dùng điều khiển hồ quang

4. PHẦN TỬ NGẮT MẠCH: là thành phần chính của cầu chì,
có các đặc tính như sau:
Có khả năng cảm nhận độ lớn dòng hiệu dụng đi qua
Có điện trở suất rất bé (thường bằng bạc, đồng, hay
các vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận).
Phần tử có hình dạng dây tiết diện tròn hay dạng băng
mỏng.
4

5. VẬT LIỆU LẮP ĐẦY bao bọc quanh phần
tử ngắt mạch trong thân cầu chì, thường
bằng vật liệu silicat ở dạng hạt.
Vật liệu lắp đầy phải:
Có khả năng hấp thu được năng lượng
sinh ra do hồ quang.
Đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện
tượng ngắt mạch.
5

6. THÂN CỦA CẦU CHÌ: thường bằng thủy
tinh, ceramic (sứ gốm ) hay các vật liệu
khác tương đương.
Vật liệu tạo thành thân của cầu chì
phải đảm bảo được hai tính chất:
Có độ bền cơ khí.
Có độ bền về điều kiện dẫn nhiệt, và chịu
đựng được các sự thay đổi nhiệt độ đột
ngột mà không hư hỏng.
6

7. CÁC ĐẦU NỐI: dùng định vị cố định cầu
chì trên các thiết bị đóng ngắt mạch, đồng
thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt.
7

8. CẦU CHÌ
DÙNG TRONG
MẠCH ĐIỆN Ô TÔ
8

9. 9

10. 10
VỎ HỘP (HOLDER) CỦA CẦU CHÌ
Cầu chì dùng trong
mạch nạp điện Accu

11. 11
VỎ HỘP (HOLDER) CỦA CẦU CHÌ

12. 12
VỎ HỘP (HOLDER) CỦA CẦU CHÌ

13. 13
ĐẾ CHÂN (SOCKET) CỦA CẦU CHÌ DẠNG XOAY

14. 14
Vỏ hộp Cầu chì
dùng trong tủ phân
phối cung cấp điện
FUSE SWITCH

15. 15
FUSE SWITCH
3 PHA
FUSE SWITCH
1 PHA

16. 16

17. HÌNH 1: Maët caét cuûa loaïi caàu chì
duøng moät phaàn töû ngaét maïch.
HÌNH 2: döoùi taùc duïng cuûa
doøng quaù taûi. Moät phaàn tieát
dieän cuûa phaàn töû ngaét maïch
noùng chaûy sinh ra hoà quang
ñieän.
HÌNH 3: phaàn töû ngaét maïch ñôn
cuûa caàu chì taïo ngaét maïch, sau
khi xaûy ra söï coá quaù taûi.
HÌNH 4: Khi xaûy ra söï coá ngaén
maïch, vaøi tieát dieän cuûa phaàn
töû ngaét maïch bò ñoát noùng
chaûy töùc thì.
HÌNH 5: phaàn töû ngaét maïch ñôn
cuûa caàu chì taïo ngaét maïch, sau
17
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CẦU CHÌ

18. CẦU CHÌ DÙNG PHẦN TỬ NGẮT MẠCH KÉP
18
Phần tử ngắt mạch
bảo vệ quá tải
Phần tử ngắt mạch
bảo vệ ngắn mạch

19. CAÀ
U CHÌ BAÛ
OVEÄ
QUAÙ
DO
Ø
NG (O
VERCURRENT
PRO
TECTIO
N FUSES)
CAÀ
U CHÌ DUØ
NG VÔ
Ù
I MUÏ
C
TIEÂ
U ÑAË
C BIEÄ
T
(SPECIAL PURPO
SE FUSES)
BAÛ
OVEÄ
QUAÙ
DO
Ø
NG VAØ
NGAÉ
N MAÏ
CH
BAÛ
OVEÄ
NGAÉ
N MAÏ
CH BAÛ
OVEÄ
QUAÙ
DO
Ø
NG
CAÁ
P S CAÁ
P H CAÁ
P G CAÁ
P J CAÁ
P L CAÁ
P R CAÁ
P T
CAÁ
P
CC/CD
CAÁ
P K
SÖ
Û
DUÏ
NG
1 LAÀ
N
CO
Ù
THEÅ
PHUÏ
C
HO
À
I
CAÁ
P
RK1
CAÁ
P
RK5
CAÁ
P
K1
CAÁ
P
K5
3. PHÂN LỌAI CẦU CHÌ THEO TÍNH NĂNG LÀM VIỆC
19
Phân loại theo tiêu
chuẩn UL /CSA

20. 20
Loại Công dụng
Dảy giá trị
ngắt mạch
aM Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động cơ
Cục bộ
aR Bảo vệ ngắn mạch cho linh kiện bán dẫn.
gG Mục tiêu tổng quát: bảo vệ chủ yếu dây dẫn
Toàn
phần
gM Bảo vệ mạch động cơ
gN
Mục tiêu tổng quát: bảo vệ chủ yếu dây dẫn
Theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ (North American)
gD
Mục tiêu tổng quát ngắt mạch có thời gian trễ
Theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ (North American)
gR, gS Bảo vệ linh kiện bán dẫn
gTr Bảo vệ máy biến áp
gL, gF, gl Các mẫu cầu chì được thay thế bằng gG
Phân loại cầu chì theo tiêu chuẩn IEC 60269

21. 21
4. ĐẶC TÍNH CỦA CẦU CHÌ
TRƯỜNG HỢP DÒNG ĐỊNH MỨC QUA CẦU CHÌ ( In ):
Dòng định mức In của cầu chì là giá trị qui định của nhà
sản xuất ghi trên thân cầu chì.
Nhiệt lượng sinh ra bởi điện trở của cầu chì không làm
hư hỏng cầu chì .
Nhiệt độ trên cầu chì cân bằng tại một giá trị nào đó,
nhưng không làm lảo hóa cầu chì .
TRƯỜNG HỢP DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH QUA CẦU CHÌ :
Sự cân bằng trên cầu chì bị phá hủy, nhiệt lượng trên cầu
chì tăng cao và dẫn đến sự phá hủy cầu chì .
Quá trình phá hủy cầu chì được phân thành hai giai đọan:
 Quá trình tiền hồ quang diễn ra trong thời gian tp.
 Quá trình sinh ra hồ quang trong khoảng thời gian ta.

22. Doø
ng ñieä
n tröôù
c
khi coù
söïcoá
Doø
ng ñieä
n sau khi coù
söï
coáneá
u khoâ
ng ngaé
t maï
ch
Doø
ng ñieä
n sau khi coù
söïcoákhi
coù
ngaé
t maï
ch trong nöû
a chu kyø
tp ta
Thôø
i gian tieà
n hoàquang Thôø
i gian sinh hoàquang
to tt t
I
QUÁ TRÌNH NGẮT MẠCH KHI XÃY RA SỰ CỐ QUÁ DÒNG
22

23. 23
4.1. ỨNG SUẤT NHIỆT 2
I t
 
 
 
 
Thời gian ngắt của cầu chì phụ thuộc vào tổng nhiệt
lượng tích lũy và duy trì trong cầu chì. Nhiệt lượng này
phụ thuộc năng lượng phân bố trên một đơn vị điện trở
nội của cầu chì.
Xác định tổng giá trị nhiệt lượng để tìm ra dòng hiệu
dụng trung bình dùng bảo vệ dây cable và thiết bị được
lắp đặt phía sau cầu chì.
Năng lượng tạo ra trong quá trình tiền hồ quang (Melting I2t)
là năng lượng dùng đốt nóng chảy phần tử ngắt mạch.
Khi giai đoạn hồ quang diễn ra, năng lượng thu nhận trên
cầu chì trong quá trình này được goị là năng lượng hồ
quang (Arcing (I2t)).

24. 24
Năng lượng nhiệt tổng xác định trong hai giai đoạn
trên được gọi là ứng suất nhiệt hay năng lượng toàn phần
trong suốt quá trình ngắt mạch của cầu chì. Ứng suất
nhiệt còn được gọi là Clearing (I2t).

25. 25

26. Đặc tính ampère giây là đồ thị hay đường biểu diễn
mô tả mối quan hệ giữa dòng hiệu dụng sự cố qua cầu
chì và giá trị trung bình của thời gian ngắt mạch.
(Dòng sự cố có giá trị lớn gấp dòng định mức nhiều lần)
4.2. ĐẶC TÍNH AMPERE GIÂY
26

27. In IOL I
t
ISc
CAÀ
U CHÌ LOÏ
AI G
Ñieå
m quaù
taû
i
Ñieå
m ngaé
n maï
ch
Ñaë
c tính Ampeø
re
giaâ
y cuû
a caà
u chì
t
In
ISc
Vuø
ng baû
o veäquaù
taû
i
CAÀ
U CHÌ LOÏ
AI A
I
Ñieå
m ngaé
n maï
ch
Ñaë
c tính Ampeø
re
giaâ
y cuû
a caà
u chì
ĐẶC TÍNH AMPERE GIÂY CỦA CẦU CHÌ LỌAI aM VÀ gG
27

28. 28
Đặc tính ampère giây cầu chì gG - 500V - ABB

29. 29
Đặc tính
Ampère giây cầu
chì gG NEOZED.
(Siemens)

30. 30
Đặc tính ampère giây cầu chì aM - 500V - ABB

31. 31
Đặc tính
Ampère giây cầu
chì ống aM
(Siemens)

32. 32
CHÚ Ý:
Dòng tiềm năng (prospective current) được định nghĩa
trong mục 8.5.7 trong tiêu chuẩn IEC 60269 -1, đề mục thực
hiện các thí nghiệm xác định đặc tính ampere giây như sau:
Với mạch xoay chiều, dòng tiềm năng là giá trị hiệu
dụng của thành phần xoay chiều trong đường cong
định chuẩn tại lúc bắt đầu xảy ra hồ quang.
Nếu khoảng thời gian từ lúc xảy ra ngắn mạch đến lúc
hồ quang bắt đầu sinh ra ngắn hơn một nửa chu kỳ thì
dòng tiềm năng được đo trong nửa chu kỳ
Khi quá trình ngắt mạch xảy ra, dòng tiềm năng là giá trị
cực đại luôn luôn đạt được trong biểu đồ định chuẩn.
Khi dòng tồn tại các nhấp nhô (ripple), đường cong
dòng hiệu dụng được vẽ ra và giá trị dòng cực đại được
xem là dòng tiềm năng.

33. 33
a./ Giản đồ dòng và áp tức thời
qua mạch khi có sự cố ngắn mạch
(dùng định chuẩn)
b./ Giản đồ quá trình ngắt mạch, hồ
quang sinh ra chậm hơn 180o điện
sau khi sự cố xảy ra.
(đo trong lúc thử nghiệm)
c./ Giản đồ quá trình ngắt mạch, hồ
quang sinh ra sớm hơn 180o điện
sau khi sự cố xảy ra.
(đo trong lúc thử nghiệm)
o
1
rms
oo
A B
I
B
2 2
 
 
 
 
 
 

o
rms
oo
2
A B
I
B
2 2
 
 
 
 
 


34. 34
4.3. VÙNG NGẮT MẠCH KHÔNG CHẮC CHẮN:
Vùng ngắt mạch không chắc chắn của cầu chì được
xác định theo tiêu chuẩn.
Trong khỏang thời gian chọn trước, giá trị giới hạn
ngắt mạch hay không ngắt mạch của cầu chì được qui
định bởi nhà sản xuất.
.
• DÒNG ĐIỆN KHÔNG NGẮT MẠCH (Inf): là giá trị dòng
hiệu dụng qua cầu chì trong khỏang thời gian định trước
nhưng cầu chì không ngắt mạch. Giá trị này lớn hơn dòng
định mức In của cầu chì.
• DÒNG ĐIỆN NGẮT MẠCH (If ): là giá trị dòng hiệu dụng
qua cầu chì tạo ra sự ngắt mạch được thí nghiệm trong
khỏang thời gian chọn trước theo tiêu chuẩn. Dòng ngắt
mạch có giá trị lớn hơn dòng định mức In của cầu chì .
.

35. 35
Dòng định mức In của cầu chì gG
Dòng đặc tính Ich của cầu chì gM
[A]
Thời gian
qui ước
[giờ]
Inf If
In  16 1  
1
2 1,25 In 1,6 In
3
4
n
400 I

n
16 I 63
 
n
63 I 160
 
n
160 I 400
 
n
400 I

Đối với cầu chì loại aM dùng bảo vệ ngắn mạch, thời
gian khảo sát qui ước được thực hiện trong 60s với các
giá trị dòng qui ước Inf = 4.In và If = 6,3.In
.

36. 36
4.4. GIÁ TRỊ CỔNG - VÙNG TRÊN ĐẶC TUYẾN AMPERE GIÂY
Các đặc tính ampere giây
được cung cấp từ các nhà sản
xuất thường có sai số trong
phạm vi  30% .
Đường đặc tuyến này cần
phải được chú ý đến các qui
chuẩn sau.
dùng xác định
đường đặc tính bên dưới.
dùng xác định
đường đặc tính bên trên
min(10s) min(0,1s)
I ; I
max(5s) max(0,1s)
I ; I
CẦU CHÌ gG

37. 37
Giá trị cổng xác định vùng cho đặc tính Ampere giây
của cầu chì gG và gM

38. 38
CẦU CHÌ aM
Cầu chì aM Có 6 giá trị cổng
được xác định dựa vào các giá trị
dòng Ip , If và thời gian ngắt mạch.
Trong đó :
Ip : giá trị dòng hiệu dụng tạo ra
giai đoạn tiền hồ quang hay đủ
làm chảy phần tử ngắt mạch
cầu chì. Có thể xem giá trị này
là dòng hiệu dụng tối thiểu
ngắt mạch.
If : giá trị dòng hiệu dụng tối đa
đảm bảo ngắt mạch.
Thời gian ngắt mạch [s] Ip If
60 4 6.3
0,5 8 12
0,2 10
0,1 19

39. 39

40. 40

41. 41
So sánh Đặc Tính Ampere giây của cầu chì gG và aM

42. 42
4.5. ĐẶC TÍNH DÒNG NGẮT MẠCH (CUT-OFF CURRENT)
Đặc tính dòng ngắt mạch là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng
ngắt mạch (cut-off current) với dòng tiềm năng của cầu chì. Dòng
ngắt mạch (cut-off current) là giá trị dòng tức thời cực đại đạt
được trong suốt quá trình ngắt mạch của cầu chì.

43. 43
Phương pháp đọc Đặc Tính “cut-off current”

44. 44
Đặc Tính Dòng Ngắt Mạch cầu chì T cắt nhanh (Cooper Busman)

45. 45
5. ỨNG DỤNG CỦA CẦU CHÌ
5.1. CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC CỦA CẦU CHÌ
Áp định mức (Un): là áp hiệu dụng xoay chiều tối đa cho
phép xuất hiện ở 2 đầu cầu chì khi xảy ra quá trình ngắt
mạch . Tần số nguồn điện trong phạm vi 18Hz đến 62 Hz.
NHÓM 1 [V] NHÓM 2 [V]
AC DC AC DC
120 120
208
230 230 240
277 277
400 400 415
500 480 480
690 690 600
Dòng định
mức (In): là giá
trị dòng hiệu
dụng ghi trên
cầu chì có thể
tải liên tục
thường xuyên.

46. 46
Đặc tính của mạch điện
Đặc tính của cầu chì
Theo tiêu chuẩn IEC 60364-4-43 (Electrical installation of
buildings – Protection against overcurrent) để xác định phối hợp
giữa dây dẫn và khí cụ bảo vệ quá tải (thường được đặt tại đầu
đoạn dây dẫn đến tải) cần thỏa các điều kiện sau:
n
b Z
I I I
  2 Z
I 1,45 I

Ib là dòng hiệu dụng thực sự qua mạch Tải.
IZ là dòng hiệu dụng dùng xác định tiết diện dây dẫn theo
điều kiện lắp đặt.
I2 là dòng bảo đảm ngắt mạch có hiệu quả trong thời gian
qui ước của khí cụ bảo vệ.
5.2. CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ QUÁ TẢI

47. 47
Với khí cụ bảo vệ quá tải là cầu chì, dòng bảo đảm ngắt
mạch có hiệu quả của cầu chì chính là dòng I2 = If .
Như vậy các điều kiện cần thỏa đã nêu được viết lại
như sau:
n
b Z
I I I
 
2 Z
I 1,45 I

Riêng đối với điều kiện được viết lại như sau
2 f
I I
 Z
f
I 1,45 I
 n Z
1,6 I 1,45 I

Vì nên suy ra
Tóm lại n Z
I 0,9 I

Điều kiện chọn cầu chì quá tải :
Đặc tính của mạch điện
Đặc tính của cầu chì
0,9.Iz

48. 48
THÍ DỤ 1:
Cho Tải 3 pha cân bằng tiêu thụ công suất tác dụng
120 kW , hệ số công suất của Tải là 0,85 trễ. Biết Áp Dây
nguồn là Vd = 380 V,
Nếu dòng hiệu dụng dùng tính toán dây dẫn cấp đến
Tải là IZ = 250 A, thì nên chọn cầu chì bảo vệ cho Tải có
đặc tính như thế nào ?
GIẢI
 Dòng hiệu dụng thực sự cấp đến Tải:
 Giá trị dòng giới hạn 0,9.IZ là :
 Giá trị dòng giới hạn 1,45.IZ là :
d
b ayTai
d
P 120000
I
3 V cos 3 380 0,85
I 214,5A
  


Z
0,9 25
0,9 I 2 5A
0 2
 
Z
1,45 250
1,45 I 362,5A
 

49. 49
 Dòng định mức In của cầu chì loại gG được xác định
như sau:
Tóm lại n
I
214,5 A 225 A
 
 Giả sử chọn cầu chì loại gG mã số 3NA3142 của nhà
sản xuất Siemens, với dòng định mức In = 224 A.
 Kiểm tra giá trị If của cầu chì gG
f
1,6 224 358,4 A
I 362,5A

 
Đặc tính của mạch điện
Đặc tính của cầu chì
0,9.Iz
214,5 A 225 A 362,5 A
224 A 358,4 A

50. 50

51. 51
5.3. CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ NGẮN MẠCH
Khi cần bảo vệ cho đoạn dây dẫn cấp nguồn từ cầu
chì đếnTải , lúc có sự cố ngắn mạch trên đầu Tải, dòng
ngắn mạch sẽ qua đoạn dây dẫn và cầu chì.
Trong trường hợp này cầu chì cần tác động nhanh
để tránh tình trạng phát nóng dây dẫn quá mức cho phép.
Theo tiêu chuẩn IEC trong trường hợp cần so sánh
hai giá trị ứng suất nhiệt của cầu chì và ứng suất nhiệt
cho phép của dây dẫn. Gọi:
là ứng suất nhiệt của cầu chì trong toàn bộ thời
gian ngắt mạch.
là ứng suất nhiệt của dây dẫn sinh ra trong toàn
bộ thời gian cầu chì ngắt mạch.
2
fuse
I t
 
 
 
 
2
cable
I t
 
 
 
 
Điều kiện cần thỏa là : cable
2 2
fuse
I t I t
   
   
   
   


52. 52
Theo tiêu chuẩn IEC 60724 ứng suất nhiệt của dây dẫn
thỏa quan hệ sau:
2 2 2
cable
I t K A
 
 
 
 

A là tiết diện của dây dẫn tính theo đơn vị [mm2].
K là hệ số của dây dẫn phụ thuôc vào vật liệu dây dẫn
và vật cách điện bọc quanh dây dẫn. Giá trị K theo chuẩn
IEC 60724 cho trong bảng sau:

53. 53
THÍ DỤ 2
Với số liệu tìm được trong thí dụ 1, kiểm chứng khả
năng bảo vệ dây dẫn khi có sự cố ngắn mạch bằng cầu
chì gG 224 A mã số 3NA3142 của Siemens. Biết dây dẫn
là PVC có tiết diện 100 mm2 và dây dẫn làm bằng đồng.
GIẢI
Xác định ứng suất nhiệt cho phép của dây dẫn:
K = 115 và A = 100 mm2
 
2
2
2 2 2 2 2 6
cable
I t K A 115 100 132,25 10 A s 132,25 kA s
 
 
 
 
 
    
 
   
  
Muốn xác định ứng suất nhiệt của cầu chì cần dùng
đến đặc tính ứng suất nhiệt làm chảy phần tử ngắt mạch
trong cầu chì cho bởi nhà sản xuất. Trên đặc tuyến
Ampere giây tương ứng với thời gian ngắt mạch là 0,1 s
định điểm ngắt mạch.

54. 54
Dòng ngắn mạch khoảng
1800 A, ứng với thời gian
ngắt mạch là 1s
Dòng ngắn mạch khoảng
2800 A, ứng với thời gian
ngắt mạch là 0,1s

55. 55
Ứng suất nhiệt cầu
chì khoảng 3,5 (kA)2s
với thời gian ngắt
mạch là 1s
Ứng suất nhiệt cầu
chì khoảng 0,8 (kA)2s
với thời gian ngắt
mạch là 0,1s

56. 56
Thời gian ngắt mạch Ứng suất nhiệt cầu chì Ứng suất nhiệt dây dẫn
0,1 s 3,5 (kA)2s
132,25 (kA)2s
1s 0,8 (kA)2s
Tóm lại cầu chì gG 224 A mã số 3NA3142 của Siemens có
khả năng bảo vệ dây dẫn khi có sự cố ngắn mạch trên đầu Tải.