
Mục lục
CB hay Aptomat là gì?
CB – Circuit Breaker hay thiết bị ngắt mạch (hay Aptomat ) là một thiết bị điện tử hoặc cơ học được sử dụng để ngắt mạch điện khi dòng điện vượt quá giới hạn an toàn. Thiết bị ngắt mạch được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện khác khỏi các sự cố điện như quá tải, ngắn mạch, rò điện hoặc các vấn đề khác có thể gây nguy hiểm cho con người và tài sản.
Thiết bị ngắt mạch thường được sử dụng trong các hệ thống điện gia đình, công nghiệp và các thiết bị điện khác như máy móc, thiết bị điện tử, tủ điện, và các hệ thống điện phức tạp khác. Thiết bị ngắt mạch có nhiều loại, được chọn lựa phù hợp với nhu cầu và yêu cầu của các ứng dụng khác nhau.
Nguồn gốc tên gọi
Cầu dao tự động trong tiếng Việt còn được gọi là Aptomat (gọi theo phiên âm rút gọn của từ Автоматический выключатель trong tiếng Nga) hoặc CB (gọi theo chữ cái đầu của từ Circuit breaker trong tiếng Anh).
Cầu dao thông thường
Ở các loại cầu dao thông thường, việc đóng ngắt mạch điện hoàn toàn bằng tay. Khác với công tắc, cầu dao thông thường ngắt đồng thời cả dây pha và dây trung hòa. Các cầu dao này thường được trang bị thêm cầu chì để làm thiết bị ngắt mạch tự động khi dòng điện bị quá tải.
Khi đó, cầu chì sẽ bị chảy ra và làm ngắt mạch. Để phục hồi trạng thái đóng điện, cần phải thay cầu chì mới trong trạng thái cầu dao ngắt, sau đó mới đóng mạch cầu dao trở lại.
Cấu tạo chung

Các loại CB khác nhau có cấu tạo khác nhau nhưng chúng đều bao gồm các thành phần chính sau:
- Cơ cấu ngắt mạch: Cơ cấu này được sử dụng để ngắt mạch khi có sự cố xảy ra trong mạch điện.
- Cơ cấu kích hoạt: Cơ cấu này được sử dụng để kích hoạt cơ cấu ngắt mạch khi có sự cố xảy ra trong mạch điện.
- Cơ cấu giảm áp: Cơ cấu này được sử dụng để giảm áp đầu vào của CB xuống mức an toàn.
- Cơ cấu bảo vệ: Cơ cấu này được sử dụng để bảo vệ CB khỏi các sự cố xảy ra trong mạch điện.
Các nguyên lý ngắt mạch chính
Ngắt mạch nhiệt
Nguyên lý này dựa trên hiệu ứng nhiệt của dòng điện, khi dòng điện qua một vật liệu có kháng trở, nó sẽ sinh ra nhiệt và làm nóng vật liệu đó. Khi nhiệt độ vượt quá một giới hạn cho phép, một cơ cấu nhiệt sẽ hoạt động và ngắt mạch để bảo vệ thiết bị khỏi quá tải hoặc cháy nổ
Ngắt mạch điện từ
Nguyên lý này dựa trên hiệu ứng từ của dòng điện, khi dòng điện qua một cuộn dây có từ trường, nó sẽ tạo ra một lực hút hoặc đẩy trên một nam châm hoặc một miếng sắt. Khi dòng điện vượt quá một giới hạn cho phép, một cơ cấu điện từ sẽ hoạt động và ngắt mạch để bảo vệ thiết bị khỏi ngắn mạch hoặc hư hỏng
Ngắt mạch điện tử
Nguyên lý này dựa trên hiệu ứng của các linh kiện bán dẫn, khi có dòng điện qua chúng, chúng sẽ thay đổi trạng thái của các electron trong vật liệu và tạo ra các tín hiệu điện tử. Khi có một tín hiệu điều khiển được cấp vào, một cơ cấu điện tử sẽ hoạt động và ngắt mạch để kiểm soát thiết bị theo ý muốn.
Ngắt mạch kết hợp
Nguyên lý này kết hợp các nguyên lý trên để tạo ra các thiết bị ngắt mạch có tính năng cao hơn và phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Ví dụ: công tắc tự động, công tắc khí quyển.
Các loại CB thường sử dụng
MCB


MCB (Miniature Circuit Breaker): là thiết bị ngắt mạch tự động nhỏ gọn, có khả năng ngắt mạch khi có quá tải hoặc ngắn mạch. MCB có cấu tạo gồm hai phần chính là phần cơ khí và phần điện từ.
Phần cơ khí có chức năng ngắt mạch khi có quá tải, dựa vào hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Phần điện từ có chức năng ngắt mạch khi có ngắn mạch, dựa vào hiệu ứng từ của dòng điện. MCB thường được sử dụng cho các mạch điện có dòng định mức nhỏ hơn 100A.
MCCB

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): là thiết bị ngắt mạch tự động có kích thước lớn hơn MCB, có khả năng ngắt mạch khi có quá tải hoặc ngắn mạch.
MCCB cũng có cấu tạo gồm hai phần chính là phần cơ khí và phần điện từ, tuy nhiên phần cơ khí của MCCB có thể được điều chỉnh được giá trị dòng quá tải để phù hợp với các mạch điện khác nhau.
MCCB thường được sử dụng cho các mạch điện có dòng định mức lớn hơn 100A.
RCD

RCD (Residual Current Device): là thiết bị ngắt mạch tự động khi có rò điện. RCD có cấu tạo gồm một cuộn dây biến áp cảm ứng xoay chiều, có hai đầu vào là dây pha và dây trung tính, và một đầu ra là dây rò.
Khi không có rò điện, dòng điện trên hai đầu vào của RCD là bằng nhau và cân bằng, nên không có dòng điện trên đầu ra của RCD.
Khi có rò điện, dòng điện trên hai đầu vào của RCD là khác nhau và không cân bằng, nên có dòng điện trên đầu ra của RCD. Dòng điện này sẽ kích hoạt cơ cấu ngắt mạch của RCD để bảo vệ an toàn.
RCCB


RCCB (Residual Current Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện dòng điện rò. Dòng điện rò là dòng điện chảy ra khỏi mạch thông qua các đường dẫn không mong muốn như thân người, đất hoặc nước.RCCB có cấu tạo gồm một RCD kết hợp với một MCB hoặc MCCB. RCCB thường được sử dụng cho các hệ thống điện ba pha.
Dòng điện rò có thể gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. RCCB hoạt động bằng cách so sánh dòng điện vào và ra của mạch. Nếu có sự khác biệt lớn hơn một ngưỡng cho trước (thường là 30 mA), RCCB sẽ ngắt mạch để cắt nguồn.
RCBO

RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection): là loại RCD có thêm chức năng ngắt mạch khi có quá tải hoặc ngắn mạch, nhưng chỉ cho một pha. RCBO có cấu tạo gồm một RCD kết hợp với một MCB. RCBO thường được sử dụng cho các hệ thống điện một pha.
ELCB

ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker): là thiết bị ngắt mạch tự động khi có rò điện đến mặt đất. ELCB có cấu tạo gồm một cuộn dây biến áp cảm ứng xoay chiều, có hai đầu vào là dây pha và dây trung tính, và một đầu ra là dây đất.
Khi không có rò điện, dòng điện trên hai đầu vào của ELCB là bằng nhau và cân bằng, nên không có dòng điện trên đầu ra của ELCB. Khi có rò điện đến mặt đất, dòng điện trên hai đầu vào của ELCB là khác nhau và không cân bằng, nên có dòng điện trên đầu ra của ELCB. Dòng điện này sẽ kích hoạt cơ cấu ngắt mạch của ELCB để bảo vệ an toàn.
ACB

ACB (Air Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch. ACB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm kA.
ACB hoạt động bằng cách sử dụng không khí làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi có sự cố. Khi ACB được kích hoạt, một cặp tiếp điểm sẽ tách ra và tạo ra một khoảng cách không khí giữa chúng. Khoảng cách này sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua và làm tắt lửa.
VCB

VCB (Vacuum Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch. VCB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm kA.
VCB hoạt động bằng cách sử dụng chân không làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi có sự cố. Khi VCB được kích hoạt, một cặp tiếp điểm sẽ tách ra và tạo ra một khoảng cách chân không giữa chúng. Khoảng cách này sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua và làm tắt lửa.
MOCB

MOCB (Minimum Oil Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch. MOCB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm kA.
MOCB hoạt động bằng cách sử dụng dầu làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi có sự cố. Khi MOCB được kích hoạt, một cặp tiếp điểm sẽ tách ra và tạo ra một khoảng cách trong dầu giữa chúng. Khoảng cách này sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua và làm tắt lửa.
BOCB

BOCB (Bulk Oil Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch. BOCB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm kA. BOCB hoạt động bằng cách sử dụng dầu làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi có sự cố.
Khi BOCB được kích hoạt, một cặp tiếp điểm sẽ tách ra và tạo ra một khoảng cách trong dầu giữa chúng. Khoảng cách này sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua và làm tắt lửa. BOCB khác với MOCB ở chỗ BOCB sử dụng nhiều dầu hơn và có thể làm mát và làm sạch dầu sau mỗi lần hoạt động.
SF6 CB

SF6 CB (Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker): Đây là một loại cầu dao tự động dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch. SF6 CB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm kA.
SF6 CB hoạt động bằng cách sử dụng khí SF6 làm phương tiện cách điện và làm tắt lửa khi có sự cố. Khi SF6 CB được kích hoạt, một cặp tiếp điểm sẽ tách ra và tạo ra một khoảng cách trong khí SF6 giữa chúng. Khoảng cách này sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua và làm tắt lửa.
GFCI

GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter): Đây là một loại thiết bị bảo vệ dùng để ngắt mạch khi phát hiện dòng điện rò đến đất. GFCI có thể phát hiện được những dòng điện rò nhỏ nhất (thường là 5 mA) và ngắt mạch trong vòng 0.03 giây.
GFCI hoạt động bằng cách so sánh dòng điện vào và ra của mạch. Nếu có sự khác biệt lớn hơn một ngưỡng cho trước, GFCI sẽ ngắt mạch để cắt nguồn.
GFCI có hai kiểu chính là GFCI ở mức người dùng (receptacle GFCI) và GFCI ở mức mạch điện (circuit GFCI).
- Receptacle GFCI: Đây là loại GFCI được tích hợp trực tiếp vào ổ cắm điện. Receptacle GFCI có thể được sử dụng để bảo vệ một hoặc nhiều ổ cắm điện trong một khu vực, bao gồm các ổ cắm điện trong phòng tắm, nhà bếp, và nơi tiếp xúc với nước. Receptacle GFCI có thể được cài đặt dễ dàng và thường được sử dụng trong các hệ thống điện gia đình để ngăn ngừa nguy cơ giật điện.
- Circuit GFCI: Đây là loại GFCI được tích hợp vào hộp điện của hệ thống điện gia đình và bảo vệ toàn bộ mạch điện trong một khu vực. Circuit GFCI có thể được sử dụng để bảo vệ mạch điện cho một phòng trong nhà hoặc cho một thiết bị điện cụ thể. Circuit GFCI có thể bảo vệ các mạch điện khác nhau trong nhà, bao gồm mạch điện của phòng tắm, bếp, và các thiết bị gia dụng.
MPCB

MPCB (Motor Protection Circuit Breaker): Đây là một loại thiết bị bảo vệ dùng để ngắt mạch khi phát hiện quá tải hoặc ngắn mạch của động cơ điện. MPCB có thể chịu được dòng điện lớn lên đến hàng trăm A.
MPCB hoạt động bằng cách sử dụng một relay nhiệt để phát hiện quá tải và một relay từ để phát hiện ngắn mạch. Khi MPCB được kích hoạt, nó sẽ ngắt tiếp điểm chính để cắt nguồn cho động cơ.
HVDC

HVDC (High Voltage Direct Current – Mạch điện thế cao DC) là một hệ thống truyền tải điện năng bằng mạch điện thế DC với điện áp cao. HVDC được sử dụng để truyền tải điện năng ở khoảng cách xa hơn và có hiệu suất truyền tải cao hơn so với hệ thống truyền tải điện năng bằng mạch điện thế AC (Alternating Current – Mạch điện thế xoay chiều).
HVDC hoạt động bằng cách sử dụng các thiết bị như bộ biến áp, bộ chuyển đổi mạch điện thế, bộ điều khiển và cầu chì để kiểm soát và bảo vệ hệ thống truyền tải điện năng. HVDC thường được sử dụng trong các ứng dụng truyền tải điện năng trên các đường dây truyền tải điện cao áp hoặc trên các đường dây chuyển tiếp năng lượng điện từ các nguồn điện tái tạo.
DC-CB

DC-CB (Direct Current Circuit Breaker – Cầu dao mạch điện thế) là một thiết bị được sử dụng để ngắt kết nối mạch điện thế DC (Direct Current) khi có sự cố xảy ra, như quá tải hoặc ngắn mạch. DC-CB hoạt động bằng cách sử dụng một cơ chế cơ khí hoặc điện tử để ngắt kết nối mạch khi dòng điện vượt quá ngưỡng an toàn. DC-CB thường được sử dụng trong các ứng dụng như hệ thống điện mặt trời hoặc trong các thiết bị điện tử.


