Máy cắt không khí là gì? (Air Circuit Breaker – ACB)

Máy cắt không khí (ACB – Air Circuit Breaker) là thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện hạ thế, sử dụng không khí ở áp suất thường để dập hồ quang điện khi ngắt mạch. ACB được sử dụng phổ biến trong hệ thống điện có dòng điện lớn (630A – 6300A), điện áp đến 690V AC, thường lắp tại tủ điện tổng (MSB), trạm phân phối, nhà máy, tòa nhà cao tầng, trung tâm dữ liệu, bệnh viện, khu công nghiệp.

Khác với MCCB (máy cắt khối) hay MCB (aptomat tép), ACB là cấp bảo vệ cao nhất trong hệ thống điện hạ thế, đảm nhiệm vai trò bảo vệ tổng – bảo vệ đầu nguồn.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt không khí

1. Nguyên lý dập hồ quang bằng không khí

Khi xảy ra sự cố (quá tải, ngắn mạch), các tiếp điểm của ACB tách ra, tạo hồ quang điện. Hồ quang này sẽ được kéo dài – chia nhỏ – làm nguội bằng không khí và buồng dập hồ quang, giúp dòng điện tắt nhanh, an toàn.

Quá trình dập hồ quang gồm 3 bước:

1. Tách tiếp điểm → xuất hiện hồ quang

2. Buồng dập hồ quang chia nhỏ hồ quang

3. Không khí làm nguội hồ quang → dòng điện bị ngắt hoàn toàn

2. Nguyên lý bảo vệ điện

ACB tích hợp bộ trip điện tử hoặc cơ điện có khả năng phát hiện:

• Quá tải (Overload – L)

• Ngắn mạch (Short Circuit – S)

• Dòng ngắn mạch tức thời (Instantaneous – I)

• Chạm đất (Ground fault – G)

• Quá áp, thấp áp (tùy model)

• Bảo vệ chọn lọc, phối hợp bảo vệ (Selective protection)

Khi phát hiện sự cố, bộ trip sẽ ra lệnh nhả cơ cấu đóng, ngắt nguồn điện trong vài mili giây.

Cấu tạo của máy cắt không khí (ACB)

Một ACB tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính:

1. Cơ cấu đóng – cắt

• Lò xo tích năng hoặc động cơ điện

• Đảm bảo thao tác đóng/cắt nhanh, dứt khoát

• Có thể đóng cắt bằng tay hoặc bằng điện

2. Hệ thống tiếp điểm

• Tiếp điểm chính (dẫn dòng)

• Tiếp điểm hồ quang (chịu mài mòn)

• Chất liệu hợp kim bạc hoặc đồng bạc

3. Buồng dập hồ quang

• Gồm nhiều lá thép cách điện

• Chia nhỏ và kéo dài hồ quang

• Giúp dập hồ quang nhanh và an toàn

4. Bộ trip bảo vệ (Trip Unit)

Có 2 loại chính:

• Trip nhiệt – từ (Thermal Magnetic): truyền thống, ít chức năng

• Trip điện tử (Electronic Trip Unit – ETU): hiện đại, cài đặt chính xác, có truyền thông

Trip điện tử cho phép:

• Cài đặt dòng bảo vệ

• Ghi nhận sự cố

• Kết nối BMS, SCADA, IoT

5. Khung và vỏ cách điện

• Vỏ nhựa kỹ thuật chịu nhiệt

• Khung kim loại chịu lực

• Cách điện, chống cháy, chống hồ quang lan

6. Phụ kiện đi kèm

• Motor đóng

• Cuộn shunt trip

• Cuộn undervoltage

• Tiếp điểm phụ

• Bộ truyền thông Modbus/Profibus

Phân loại máy cắt không khí ACB

1. Theo kiểu lắp đặt

• ACB cố định (Fixed type): giá rẻ, lắp trực tiếp

• ACB dạng kéo rút (Draw-out type): bảo trì an toàn, phổ biến trong công nghiệp

2. Theo số cực

• 3P: hệ thống không có trung tính

• 4P: có trung tính (hệ thống 3 pha 4 dây)

3. Theo dòng định mức

• 630A – 800A – 1000A

• 1250A – 1600A – 2000A

• 2500A – 3200A – 4000A – 6300A

Ứng dụng của máy cắt không khí trong thực tế

1. Tủ điện tổng MSB

ACB là thiết bị bắt buộc ở đầu nguồn của tủ MSB, bảo vệ toàn bộ hệ thống điện hạ thế.

2. Nhà máy – khu công nghiệp

• Dòng điện lớn

• Yêu cầu cắt nhanh, an toàn

• Phối hợp chọn lọc giữa các cấp bảo vệ

3. Tòa nhà cao tầng – trung tâm thương mại

• Hệ thống điện phức tạp

• Cần bảo vệ chính xác, không mất điện toàn hệ thống

• ACB giúp chọn lọc sự cố, chỉ cắt khu vực lỗi

4. Trung tâm dữ liệu – bệnh viện

• Yêu cầu độ tin cậy cực cao

• Kết hợp ACB + ATS + máy phát

• Trip điện tử giúp giám sát liên tục

5. Trạm phân phối điện hạ thế

ACB đảm nhiệm vai trò bảo vệ đầu nguồn và phân phối công suất lớn.

So sánh ACB với MCCB

Ưu điểm nổi bật của máy cắt không khí

• Cắt được dòng ngắn mạch rất lớn

• Độ bền cơ khí cao (20.000 – 50.000 lần)

• Cài đặt bảo vệ chính xác

• Kết nối giám sát thông minh

• An toàn tuyệt đối khi bảo trì (dạng rút)

• Phù hợp hệ thống điện hiện đại, tự động hóa

Một số hãng máy cắt không khí phổ biến

• Schneider Electric (Masterpact MTZ / NW)

• ABB (Emax 2)

• Siemens (3WL / 3WA)

• Mitsubishi

• LS Electric

• Hyundai

• Chint, Delixi (giá cạnh tranh)

Kết luận

Máy cắt không khí (ACB) là trái tim của hệ thống điện hạ thế công suất lớn, đảm nhiệm vai trò đóng cắt và bảo vệ an toàn toàn bộ hệ thống. Với cấu tạo chắc chắn, nguyên lý dập hồ quang hiệu quả và khả năng bảo vệ thông minh, ACB là thiết bị không thể thiếu trong nhà máy, tòa nhà, trạm điện và các công trình yêu cầu độ tin cậy cao.

Nếu bạn đang thiết kế hệ thống điện hoặc lựa chọn thiết bị bảo vệ đầu nguồn, ACB chính là giải pháp tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhất hiện nay.