Aptomat Dòng Một Chiều (DC) – Lựa Chọn Đúng Cho Hệ Thống Điện Năng Lượng, UPS Và Ắc Quy

1. Tổng quan chung

1.1 Khái niệm

Dòng điện xoay chiều AC là gì?
AC - tên tiếng Anh là Alternating Current, được hiểu là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian. Những biến đổi này thường có chu kỳ nhất định. Có nghĩa là dòng điện AC trong mạch sẽ chuyển động theo 1 chiều, sau đó chuyển động theo chiều ngược lại và cứ tiếp tục đổi chiều như vậy.

Dòng điện một chiều DC là gì?
DC - tên tiếng Anh là Direct Current, được hiểu là dòng điện (dòng electron) chạy theo một hướng cố định, không bị thay đổi trong quá trình hoạt động. Cường độ dòng điện này có thể tăng hoặc giảm, nhưng không đổi chiều. Một điện áp DC sẽ có giá trị luôn luôn là giá trị dương hoặc giá trị âm. Giá trị điện áp này có thể tăng hoặc giảm, nhưng sẽ không bị thay đổi giữa giá trị dương và giá trị âm.

1.2 So Sánh

So sánh dòng điện xoay chiều AC và dòng điện một chiều DC

Sự khác nhau giữa CB điện xoay chiều AC và CB điện một chiều DC
Mặc dù CB AC (cầu dao cho điện xoay chiều) và CB DC (cầu dao cho điện một chiều) có hình thức tương tự về hình dáng và cả chức năng là đóng cắt; nhưng hai thể loại aptomat này rất khác nhau về cấu trúc bên trong. Để nắm rõ sự khác nhau giữa Cầu dao điện AC và Cầu dao điện DC, có lẽ chúng ta phải tìm hiểu trước về khái niệm thế nào là dòng điện xoay chiều, thế nào là dòng điện một chiều. Khái niệm "điện" hoặc “dòng điện” là sự chuyển động của các electron thông qua một dây dẫn. Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều AC và dòng điện một chiều DC nằm ở hướng mà các electron di chuyển. Ở dòng điện một chiều DC, các electron chuyển động đều theo một hướng hoặc gọi là “sự chuyển tiếp”. Trong khi đó, ở dòng điện xoay chiều AC, các electron đi theo hướng chuyển đổi, đôi khi đi “về phía trước” và sau đó đi “ngược lại phía sau”.

Thiết bị đóng cắt dòng điện xoay chiều AC
Ở Việt Nam, chu kỳ hiện tại của điện lưới là 50Hz (nghĩa là dòng điện đổi chiều 50 lần trong 1 giây); Lưới điện luân phiên ở 50Hz, hoặc 50 chu kỳ mỗi giây, dòng điện xoay chiều, thì điện áp luân phiên giữa +V và –V là 50 lần 1 giây. Có nghĩa là có một điểm mà điện áp là 0V, xảy là 50 lần 1 giây. Tại điểm 0V này, bộ ngắt cho dòng điện xoay chiều AC này sẽ “NGẮT” kết nối, dập tắt hồ quang và bảo vệ hệ thống dây điện khỏi mức dòng điện quá cao.

Thiết bị đóng cắt dòng điện một chiều DC
Ngược lại so với dòng điện xoay chiều AC, thì dòng điện một chiều DC vẫn ở điện áp không thay đổi, vì không có điểm 0V (ở dòng điện xoay chiều nếu tần số là 50Hz, thì trong 1 giây, sẽ có 50 lần xuất hiện điểm 0V); thiết kế của bộ ngắt AC sẽ không hoạt động trong mạch điện DC. Bộ ngắt DC chỉ sử dụng một nam châm để thu hút hồ quang, hút hồ quang từ khoảng cách không khí và dập tắt hồ quang đó. Bộ ngắt cho mạch điện xoay chiều AC được thiết kế không trang bị nam châm, vì thế không thể dập tắt tia hồ quang của dòng điện DC.

Cơ cấu bảo vệ nhiệt : khi giá trị dòng điện vượt dòng điện định mức. cơ cấu thanh lưỡng kim sẽ giãn nở và ngắt CB. Do cần nhiệt lượng và thời gian đủ lớn để thanh lưỡng kim giãn nở, cơ cấu bảo vệ nhiệt trong CB DC dùng để bảo vệ quá tải, giá trị bảo vệ quá tải lớn hơn một chút so với dòng điện định mức.

Cơ cấu bảo vệ từ ngắt CB DC ngay lập tức khi xuất hiện dòng ngắn mạch. Vì tính chất dòng điện DC không đổi chiều, nên tiếp điểm sẽ mở ra cách nhau xa hơn để đảm bảo ngắt hoàn toàn hồ quang sinh ra. (dòng AC đổi chiều nên khi giá trị dòng điện về 0 sẽ tự ngắt không cần khoảng hở lớn giữa hai tiếp điểm).

Không được sử dụng thiết bị đóng cắt AC cho mạch điện DC, và ngược lại, cũng không được sử dụng thiết bị đóng cắt DC cho mạch điện AC. Chỉ sử dụng bộ ngắn mạch được gắn nhãn DC-rated cho các ứng dụng DC. KHÔNG BAO GIỜ cố gắng sử dụng bộ ngắt mạch AC cho các ứng dụng DC, cho dù các thông số về dòng định mức, dòng cắt có phù hợp yêu cầu hay chăng nữa. Vì bộ ngắt mạch này sẽ không dập tắt được hồ quang, các dây dẫn sẽ bị quá nhiệt và gây ra hỏa hoạn.

Các tính năng cụ thể đối với dòng điện một chiều
Ngắn mạch được ngắt trong mạng điện một chiều bằng một phương pháp tương tự như máy cắt áp dụng cho dòng điện xoay chiều cao, i. e. bằng cách hạn chế dòng điện. Điện áp hồ quang cao phát triển trong các bộ ngắt mạch vỏ đúc, ép dòng điện bằng 0 khi điện áp hồ quang vượt quá giá trị của điện áp phục hồi. Tuy nhiên, mức tăng hiện tại được xác định bởi hằng số thời gian chứ không phải thời gian thực hiện hoặc hệ số công suất.

Quá tải bị gián đoạn bởi một nguyên tắc hoàn toàn khác với phương pháp được áp dụng trong mạng AC. Với dòng điện một chiều, không có sự vượt qua số không tuần hoàn và do đó cũng không có khoảng thời gian nào mà không có năng lượng từ trường trong mạch mà trong đó các điều kiện để dập tắt hồ quang là thuận lợi. Hồ quang không bị dập tắt cho đến khi điện áp hồ quang vượt quá điện áp đường dây và dòng điện giảm về không. Nói cách khác, điện áp hồ quang cao phải được phát triển để ngắt dòng điện một chiều. Các giá trị dòng điện hoạt động danh định thường giống nhau đối với các ứng dụng DC và AC.

Với các ứng dụng DC, khả năng ngắt chỉ phụ thuộc vào:
• Phương pháp dập tắt hồ quang được sử dụng
• Điện áp đường dây

2. Aptomat khối MCCB

2.1 Ứng dụng 

3. Air Circuit Breakers (ACB)

Nhà máy điện mặt trời
Một nhà máy quang điện cho phép chuyển đổi năng lượng liên quan đến bức xạ mặt trời thành năng lượng điện của loại trực tiếp; những nhà máy này được tạo thành bởi các tấm vật liệu bán dẫn, có thể tạo ra điện một khi tiếp xúc với tia nắng mặt trời. Nhà máy quang điện có thể được nối lưới hoặc cung cấp điện tải đơn (nhà máy đứng riêng lẻ). Trong trường hợp cuối cùng này, một bộ ắc quy phải có mặt để cung cấp năng lượng trong trường hợp thiếu bức xạ mặt trời.
Nói chung, một nhà máy quang điện độc lập là được cấu thành bởi các thiết bị sau:
- Tấm pin mặt trời: được cấu tạo bởi quang điện, các tế bào được kết nối với nhau một cách thích hợp và được sử dụng để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện;
- bộ điều chỉnh: nó là một thiết bị điện tử có thể điều chỉnh quá trình nạp và xả của bộ ắc quy; - Pin ắc quy: chúng có thể cung cấp năng lượng trong trường hợp thiếu bức xạ mặt trời;
- Biến tần DC/AC: có chức năng biến đổi trực tiếp dòng điện thành dòng điện xoay chiều bằng cách điều khiển nó và ổn định tần số và dạng sóng của nó.

Phương tiện công cộng
Dễ dàng điều chỉnh đường đặc tính tốc độ mô-men xoắn và tốc độ đã dẫn đối với việc sử dụng d.c. động cơ trong lĩnh vực sức kéo điện.
Cung cấp dòng điện một chiều cũng mang lại lợi thế lớn của có đường dây tiếp xúc bao gồm một dây dẫn duy nhất kể từ khi các đường ray cung cấp dây dẫn trở lại.

Trong tình huống hiện tại, dòng điện một chiều được sử dụng trên tất cả trong giao thông đô thị, đó là xe đẩy, xe điện, đường sắt ngầm có điện áp cung cấp 600V hoặc 750V, lên đến 1000V.

Việc sử dụng dòng điện một chiều không giới hạn ở lực kéo của xe chỉ, nhưng dòng điện một chiều đại diện cho một nguồn cung cấp cho các mạch phụ trên tàu xe; trong trường hợp này pin ắc quy được lắp đặt, tạo thành một nguồn cung cấp điện phụ được sử dụng nếu nguồn bên ngoài bị lỗi.

*Ví Dụ 

Các biến thể
Các bộ Trip từ nhiệt tương tự được sử dụng làm thiết bị bảo vệ đường dây trong lắp đặt AC cũng có sẵn để lắp đặt bảo vệ DC. Tuy nhiên, một hệ số hiệu chỉnh phải được áp dụng cho bộ Trip Unit Thí dụ: 3VM1010-100A, với bộ Trip Unit TM210 (In = 100 A, Ii = 1000 A): thiết bị chuyển mạch phải ngắt tức thời để đáp ứng dòng điện ngắn mạch 1428 A. Ii = 1000 A / 0,7 = 1428 A
Khả năng ngắt 3VM với dòng điện một chiều

Cấu hình mạch đề xuất cho hệ thống DC

GF: Giám sát sự cố chạm đất 1) Ue> 250 V DC: Tấm cách điện DC là bắt buộc đối với kích thước 3VM10 và 3VM11 với tấm lắp không cách điện.

Ghi chú
DC 2 cực (ngắt kết nối tất cả các cực), hệ thống nối đất Cực nối đất phải luôn được chỉ định cho đường dẫn riêng, để trong trường hợp có sự cố nối đất, luôn có 2 đường dẫn nối tiếp trong mạch với bộ ngắt mạch vỏ đúc 3 cực và 3 đường dẫn nối tiếp trong mạch mạch với bộ ngắt mạch vỏ đúc 4 cực,

DC 2 cực (ngắt kết nối tất cả các cực), hệ thống không nối đất Nếu không có khả năng xảy ra sự cố chạm đất kép hoặc nếu bất kỳ sự cố chạm đất nào xảy ra được xử lý ngay lập tức (giám sát sự cố chạm đất), thì 500 V sẽ là điện áp trực tiếp tối đa cho phép. Trong hệ thống không nối đất, tất cả các cực đều bị ngắt kết nối.

4. 3VA molded case circuit breaker
    Breaking capacity classes D

Gợi ý: Áp dụng cho cầu dao vỏ đúc và công tắc ngắt tải trong các ứng dụng bảo vệ đường dây, nếu được bảo vệ bằng thiết bị bảo vệ quá tải thích hợp.
Trong một hệ thống không nối đất/ cách ly, luôn luôn phải cắt điện (switched off) tất cả các cực. Cực nối đất phải luôn được chỉ định cho đường dẫn dòng điện riêng lẻ để trong trường hợp có sự cố nối đất ít nhất là ... 2 tiếp điểm trong cầu dao 3 cực hoặc 3 tiếp điểm trong cầu dao 4 cực …Trong chuỗi có thể tiếp quản sự gián đoạn

Bộ ngắt mạch phù hợp với mức độ ô nhiễm 3.Từ 800 V ô nhiễm độ 2.

Các dây khác có sẵn theo yêu cầu..

GF = giám sát lỗi nối đất
1) Trừ cực nối đất
2) Chỉ dành cho In = 630 A / 800 A

Sự gia tăng nhiệt độ trong lưỡng kim lớn hơn ở tần số trên 50/60 Hz do tổn thất dòng điện xoáy và sự giảm tiết diện dây dẫn có sẵn do hiệu ứng bề mặt. Do đó phải giảm dòng điện hoạt động danh định.

5. Lưu Ý Khi Chọn Aptomat Dòng Một Chiều

- Chọn đúng điện áp DC làm việc (VD: 12VDC, 48VDC, 220VDC, 500VDC...)
- Xác định dòng tải và dòng ngắn mạch
- Phân cực rõ ràng (nếu có) – không đảo cực nếu không cho phép
- Dòng cắt (Breaking capacity) phù hợp với dòng sự cố dự kiến
- Chọn theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 hoặc UL 489 nếu yêu cầu kỹ thuật cao

Kết Luận

Aptomat dòng một chiều (DC) là thiết bị bắt buộc trong các hệ thống sử dụng nguồn DC như điện mặt trời, UPS hay xe điện. Việc dùng aptomat AC thay thế trong môi trường DC không chỉ không bảo vệ được mạch mà còn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ do hồ quang không dập được.

Mua Aptomat DC Chính Hãng – Tư Vấn Đúng Ứng Dụng

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG – Nhà phân phối chính hãng thiết bị đóng cắt Siemens tại Việt Nam. Cam kết:

✅ Hàng luôn sẵn kho – Giá cạnh tranh
✅ Hỗ trợ kỹ thuật từ kỹ sư có chuyên môn
✅ CO-CQ đầy đủ, giao nhanh toàn quốc

Xem thêm các sản phẩm khác tại : https://dientudong.com/

------------------------------------------------------------------------------------
CÔNG TY CP CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG
59 Đường TTN11, Tổ 24 KP2, P. Tân Thới Nhất, Q.12, TP.HCM
0906 755 625 (T2 - CN, 9:00 - 18:00)
info@dientudong.com

Các bài viết khác :

1.  Tổng Quan Khởi Động Mềm Siemens 3RW | Giải Pháp Cho Động Cơ
2.  Tổng Quan Khởi Động Mềm Siemens 3RW30 – Nhỏ Gọn, Hiệu Quả, Giá Hợp Lý
3.  Hướng dẫn Đấu Nối Khởi Động Mềm Siemens 3RW30
4.  Tổng quan Khởi Động Mềm Siemens 3RW40-Giải Pháp Khởi Động Hiệu Quả Cho Động Cơ Điện 
5.  Hướng Dẫn Cài Đặt Và Chức Năng Khởi Động Mềm Siemens 3RW40
6.  Khởi Động Mềm Siemens 3RW50 | Giải Pháp Điều Khiển Động Cơ Công Suất Lớn