Cầu chì là gì? Tìm hiểu về định nghĩa, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cầu chì trong cuộc sống

Cầu chì là một thành phần quan trọng trong các mạch điện, giúp bảo vệ chúng khỏi các vấn đề như quá tải và ngắn mạch. Việc sử dụng cầu chì có thể ngăn chặn các sự cố như cháy nổ do quá tải hoặc ngắn mạch. Bài viết dưới đây sẽ giải thích về cầu chì, bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông tin liên quan đến cầu chì.

Cầu chì là gì?

Cầu chì hay còn gọi là khí cụ điện, là một thiết bị điện tử được sử dụng rộng rãi để bảo vệ thiết bị và hệ thống điện tránh khỏi các sự cố ngắn mạch và giảm thiểu nguy cơ cháy, nổ. Nó thường được tích hợp trực tiếp vào hệ thống điện, kết nối giữa dây dẫn và thiết bị điện. Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và giá thành phải chăng là những điểm mạnh của loại linh kiện này, khiến nó trở nên phổ biến trong các hệ thống điện hiện đại.

Cầu chì thường được làm từ kim loại có điểm nóng chảy thấp như thiếc, chì, cadimi. Khi dòng điện vượt quá mức cho phép, dây chảy trong cầu chì sẽ nóng chảy trước, ngăn cản dòng điện tiếp tục lưu thông và nguy cơ gây cháy. Điều này đặc biệt quan trọng nếu sử dụng các loại dây có nhiệt độ nóng chảy cao như đồng, sắt vì chúng có thể gây ra nguy hiểm khi không được bảo vệ.

Ngoài ra, cầu chì còn có chức năng ngắt mạch khi dòng điện vượt quá mức an toàn, giữ cho hệ thống điện hoạt động ổn định. Thực tế cho thấy, cầu chì thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử như máy tính, đèn, nguồn điện, máy ảnh và nhiều thiết bị khác để đảm bảo an toàn và tránh gây cháy nhà trong trường hợp xảy ra sự cố trong hệ thống mạch điện.

Cấu tạo của cầu chì

Cấu trúc của cầu chì khá đơn giản, chủ yếu bao gồm một dây chì nối hai đầu dây dẫn trong mạch điện. Nó thường được đặt sau nguồn điện tổng và trước các thành phần khác trong mạch điện để bảo vệ mạng điện, giống như các thiết bị điện khác. Ngoài ra, các phần khác như chấu mắc, nắp cầu chì và hộp giữ cầu chì thường được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì và mục đích thẩm mỹ.

Phần tử ngắt mạch

Phần tử ngắt mạch là một phần quan trọng của cầu chì, có trị điện trở thấp và chịu trách nhiệm đo lường dòng điện. Phần này thường có dạng dây hoặc băng mỏng, được sản xuất từ bạc hoặc đồng.

Vật liệu lấp đầy

Vật liệu lấp đầy được sử dụng để hấp thụ năng lượng từ ngắn mạch và giữ cho mạch điện không bị dẫn điện. Thông thường, vật liệu này được làm từ silicat dạng hạt và được đặt xung quanh các phần tử ngắn mạch trong thân cầu chì.

Thân cầu chì

Thân của cầu chì thường được làm từ thủy tinh, gốm hoặc các vật liệu tương tự. Phần này cần đảm bảo độ bền vững với các yếu tố cơ học và khả năng chịu nhiệt để bảo vệ dây chì tránh hỏng hóc khi sử dụng lâu dài và đối mặt với các biến động nhiệt độ đột ngột.

Các đầu mối

Các đầu nối được sử dụng để cố định cầu chì trên các thiết bị điện, giúp đảm bảo tiếp xúc điện tốt. Tùy thuộc vào loại cầu chì, nhà sản xuất sẽ sử dụng vật liệu và thiết kế khác nhau. Có những loại cầu chì hiện đại có cấu trúc phức tạp hơn để đáp ứng các nhu cầu sử dụng đặc biệt của người dùng.

Nguyên lý hoạt động của cầu chì

Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý uốn cong hoặc tự chảy để ngắt mạch điện khi dòng điện tăng đột ngột trong mạch. Khi dòng điện vượt quá mức an toàn, cầu chì sẽ ngăn chặn dòng điện tiếp tục lưu thông, từ đó bảo vệ các linh kiện điện tử khỏi hỏng hóc.

Trong trạng thái hoạt động bình thường, khi có dòng điện định mức chạy qua, cầu chì duy trì sự cân bằng nhiệt. Chì có nhiệt độ nóng chảy thấp, khoảng 327 độ C, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng trong cầu chì.

Khi dòng điện vượt quá giới hạn an toàn, dây chì sẽ nóng chảy và ngăn cản dòng điện tiếp tục lưu thông. Cầu chì tự động ngắt mạch điện, tránh sự cố cháy nổ và hư hại thiết bị điện. Đặc tính bảo vệ của cầu chì là khả năng ngắt mạch nhanh chóng khi có quá dòng, giúp bảo vệ hệ thống.

Ký hiệu của cầu chì trong mạch điện

Để giúp người dùng dễ dàng nhận biết và phân biệt các loại cầu chì trong mạch điện thông thường, nhà sản xuất thường in ký hiệu của cầu chì trên bề mặt của chúng hoặc trên bao bì sản phẩm. Dưới đây là một số ký hiệu cầu chì tiêu chuẩn mà bạn cần biết:

• F: Fast-acting fuse - Cầu chì nhanh.
• T: Time-delay fuse - Cầu chì chậm.
• FF: Fast-acting dual-element fuse - Cầu chì nhanh kép.
• J: Waterproof fuse - Cầu chì chống nước.
• H: Noise-resistant fuse - Cầu chì đặc biệt chống ồn.
• L: Small fuse - Cầu chì nhỏ.
• M: Large fuse -  Cầu chì lớn.
• G: Vibration-resistant fuse - Cầu chì chống rung.

Công dụng của cầu chì

Trong các công trình hiện đại, aptomat đã thay thế cầu chì với nhiều ưu điểm hơn. Một số công dụng chính của cầu chì có thể kể đến như:

• Cầu chì có cấu trúc đơn giản với kích thước nhỏ và khả năng cắt lớn nên được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các đường dây điện, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, các mạch điện điều khiển và mạch điện thắp sáng. Nó cũng thường được sử dụng trong các mạch điện gia dụng và đường dây tải điện.
• Có một số loại cầu chì dùng một lần, thường được sử dụng trong các thiết bị điện gia dụng như máy sấy, máy pha cà phê,...
• Cầu chì được áp dụng rộng rãi trong hệ thống lưới điện của nhà trọ, gia đình hoặc các tòa nhà cao tầng. Tuy nhiên, khi nguồn điện bị quá tải, cầu chì có thể ngắt liên tục, gây gián đoạn cho các hoạt động sinh hoạt hàng ngày.

Ứng dụng của cầu chì

Cầu chì là một thành phần quan trọng trong hệ thống điện, đảm bảo an toàn cho mạch điện và các thiết bị điện khác. Hiện nay, cầu chì được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Trong các máy chơi game và ô tô.
• Trong các thiết bị điện tử và gia đình thông minh.
• Trong các hệ thống phân phối điện như tụ điện và bộ chuyển đổi điện.
• Trong các loại pin, màn hình LCD, máy rửa chén và máy nướng bánh mì.

Tuy nhiên, khi sử dụng cầu chì, người dùng cần chú ý thay thế nếu cần thiết để tránh các vấn đề như cháy nổ gây nguy hiểm. Chọn lựa thiết bị chất lượng và tránh sử dụng các vật liệu không an toàn như đồng, kẽm hay nhôm để kết nối trực tiếp. Điều này sẽ giúp bảo vệ bạn và gia đình khỏi các rủi ro không mong muốn.

Phân loại cầu chì

Môi trường hoạt động

Như đã biết, cầu chì hoặc hệ thống điện là nơi hoạt động của cầu chì. Dựa vào điều này, chúng ta có thể phân loại cầu chì thành ba loại:

• Cầu chì cao áp được dùng cho các hệ thống có điện áp lên đến 115.000V AC.
• Cầu chì hạ áp (còn gọi là cầu chì hạ thế) thích hợp cho các công trình nhỏ như nhà ở, cửa hàng, doanh nghiệp vừa và nhỏ.
• Cầu chì nhiệt được sử dụng để ngăn chặn quá tải nhiệt trong các thiết bị như lò vi sóng, động cơ điện, nồi cơm điện, tủ lạnh và nhiều thiết bị khác.

Cấu tạo

Cấu trúc của cầu chì thường bao gồm hình dáng và các thành phần khác của nó. Dựa vào cấu trúc này, hiện nay có 4 loại cầu chì phổ biến:

• Cầu chì loại hở: Không có vỏ bọc bên ngoài.
• Cầu chì loại vặn: Được vặn vào một lỗ có ren trên mạch điện và có thể dễ dàng tháo ra để thay thế.
• Cầu chì loại hộp: Được đặt trong một hộp kín.
• Cầu chì ống: Được bọc trong một ống thủy tinh.

Ngoài ra, cầu chì cũng được phân loại dựa trên các đặc điểm nổi bật có thể quan sát được như sau:

• Cầu chì sứ: Có đế làm bằng sứ, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống dây điện và các ngành công nghiệp nhỏ.
• Cầu chì ống: Có hình dạng ống và được kết nối với dây chì thông qua vòng dây nối.
• Cầu chì hộp: Có lớp vỏ bên ngoài làm bằng nhựa cao cấp và được sử dụng phổ biến trong các công trình dân dụng.
• Cầu chì nổ: Có khả năng kích nổ các hạt bên trong và ngắt mạch điện khi có quá dòng.
• Cầu chì tự rơi: Là thiết bị kết hợp giữa cầu dao và cầu chì, có khả năng tự rơi xuống khi bị cháy, thường được sử dụng để bảo vệ điện áp ngoài trời.

Số lần sử dụng

Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý nóng chảy, nhiều người nghĩ rằng chúng chỉ có thể sử dụng một lần. Tuy nhiên, thực tế cho thấy có các loại cầu chì khác nhau, bao gồm:

• Cầu chì dùng một lần.
• Cầu chì có thể thay dây.
• Cầu chì tự động kết nối lại sau khi bị ngắt mạch.

Các loại cầu chì phổ biến

Hiện nay, có rất nhiều loại cầu chì trên thị trường, phục vụ cho các mục đích khác nhau của người dùng. Dưới đây là một số loại cầu chì phổ biến nhất để bạn có thể dễ dàng tìm ra loại phù hợp với nhu cầu của mình.

Cầu chì điện một chiều

Cầu chì điện 1 chiều dù kích thước nhỏ, hoạt động ổn định nhưng khó ngắt mạch. Điều này do dòng điện 1 chiều có trị số không đổi lớn hơn 0, tạo ra hồ quang giữa các dây dẫn và có thể làm nóng chảy chúng. Loại cầu chì này được thiết kế cho các điện cực cách xa nhau hơn để giảm thiểu hiện tượng hồ quang khi dòng điện 1 chiều khó ngắt.

Ngoài ra, cầu chì điện 1 chiều cũng bảo vệ tối đa cho các bộ Pin và mô đun Pin, đồng thời loại bỏ các dòng lỗi DC một cách hiệu quả. Vì vậy, chúng thường có kích thước lớn hơn cầu chì AC và được thử nghiệm trên các thiết bị sử dụng dòng điện một chiều.

Cầu chì xoay chiều

Cầu chì điện 3 pha, hay còn được gọi là cầu chì xoay chiều là một loại linh kiện nhỏ gọn. Nó hoạt động bằng cách dao động từ 50 đến 60 lần mỗi giây, với giá trị dao động từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Được sử dụng đặc biệt cho hệ thống điện 3 pha, nó giúp bảo vệ các thiết bị khi có sự cố như quá tải bằng cách làm chảy chì và cắt nguồn điện.

Cầu chì cách ly

Cầu chì cách ly là một loại thiết bị điện được sử dụng phổ biến trong các khu công nghiệp, tuân theo tiêu chuẩn IEC 947.3. Chúng được thiết kế để bảo vệ mạch điện khỏi nguy cơ quá tải và ngắn mạch. Điều này đảm bảo rằng khi có sự cố xảy ra, như ngắn mạch hoặc quá tải, cầu chì sẽ ngăn chặn tình huống nguy hiểm và đảm bảo an toàn cao nhất cho cả người sử dụng và các thiết bị điện khác.

Cầu chì cao áp

• Cầu chì ống HRC hay còn gọi là cầu chì công suất lớn, có thân được làm bằng chất liệu như thủy tinh hoặc các hợp chất hóa học khác. Cả hai đầu của cầu chì có nắp bọc bằng kim loại để bảo vệ khỏi tác động của khí quyển. Bên trong có một khoảng trống bọc quanh dây hoặc bộ phận cầu chì được đóng gói bằng bột. Cầu chì HRC loại chất lỏng được sử dụng cho dòng điện lớn và hệ thống điện mạnh. Được làm từ ống thủy tinh có chứa cacbon tetraclorua, một đầu ống thủy tinh được cố định và đầu còn lại được đóng kín. Trong quá trình hoạt động, chất lỏng làm tăng khả năng ngắn mạch và dập tắt hồ quang điện. Cầu chì HRC loại trục xuất có buồng chứa axit boric để loại bỏ khí và các khí sinh ra từ hồ quang điện bên trong.
• Cầu chì reset được tạo từ điện trở nhiệt dẻo dẫn điện, thường được sử dụng trong quân sự và hàng không vũ trụ. Nguyên lý hoạt động là khi dòng điện tăng, nhiệt độ và điện trở cũng tăng theo.

Cầu chì hạ áp

Cầu chì hạ áp là một thiết bị điện phổ biến được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và trong hoạt động kinh doanh sản xuất. Có nhiều loại cầu chì hạ áp khác nhau như:

• Cầu chì hạ áp thông thường được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và trong hoạt động kinh doanh sản xuất.
• Cầu chì loại kit-kat được làm từ sứ để dễ dàng tháo lắp và có tính an toàn cao khi giữ dây chì.
• Cầu chì striker được sử dụng để đóng nhả mạch điện.
• Cầu chì công tắc bao gồm một cầu chì sử dụng cho điện áp thấp hoặc trung bình, được bọc bằng kim loại.
• Cầu chì sụt áp có chức năng bảo vệ các loại máy biến áp ngoài trời; khi xảy ra sự cố, linh kiện này sẽ tự động rơi xuống dưới tác động của trọng lực.

Có thể thay cầu chì bằng aptomat không?

Aptomat và cầu chì cùng có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong mạch điện bằng cách tự động ngắt dòng điện khi có sự cố. Tuy nhiên, cầu chì sử dụng dây chì, khi có dòng điện lớn chạy qua, dây chì sẽ nóng chảy và đứt, từ đó ngắt mạch điện.

Aptomat có thể thực hiện việc đóng và cắt mạch điện ở mọi trạng thái hoạt động nhờ cơ cấu bên trong. Mặc dù cầu chì có tốc độ ngắt nhanh hơn nhưng cần phải thay thế khi dây chì đứt, trong khi aptomat vẫn hoạt động bình thường.

Thực tế, việc sử dụng aptomat rất tiện lợi vì có thể hoạt động mà không cần thay thế sau mỗi sự cố. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, tiền bạc và tránh được rắc rối khi lựa chọn cầu chì.

Mặc dù việc lắp đặt và bảo trì aptomat có thể tốn kém hơn cầu chì, không phải nơi nào cũng có aptomat. Tuy nhiên, trong nhà nếu có aptomat thì vẫn an toàn hơn vì tiếp điểm điện được bảo vệ bên trong hộp kín. Người dùng cần xem xét mục đích và điều kiện kinh tế trước khi quyết định lựa chọn.

Hướng dẫn cách thay cầu chì dân dụng

Khi cầu chì bị đứt hoặc nổ, mọi hoạt động hàng ngày như nấu ăn, làm việc và thư giãn bằng cách xem TV đều bị ngưng trệ. Trong tình huống này, việc cần làm là tìm hiểu và thực hiện các biện pháp sửa chữa một cách an toàn để đảm bảo cuộc sống gia đình trở lại bình thường.

Hướng dẫn thay cầu chì điện dân dụng một cách an toàn:

• Bước 1: Tắt nguồn điện

Trước khi thực hiện bất kỳ công việc nào liên quan đến cầu chì, bạn cần ngắt nguồn điện và rút ra tất cả các thiết bị điện khác trong nhà. Luôn luôn đảm bảo mình mang đồ bảo hộ trong suốt quá trình làm việc để đảm bảo an toàn.

• Bước 2: Kiểm tra hệ thống điện

Sau khi ngắt nguồn điện, hãy kiểm tra kỹ lưỡng hệ thống điện trong nhà để xác định nguyên nhân gây ra sự cố với cầu chì. Điều này giúp bạn tìm ra giải pháp và tránh tình trạng tương tự xảy ra trong tương lai. Nếu cần, hãy tham khảo ý kiến của những người thợ điện lành nghề.

• Bước 3: Xác định vị trí dây cầu chì bị hỏng

Thường thì dây cầu chì được đặt ở công tơ điện hoặc trong hộp đấu bảng điện trong nhà. Bạn cần phải xác định vị trí cụ thể của dây bị hỏng trước khi tiến hành thay thế.

• Bước 4: Chọn cầu chì thích hợp

Chọn một cầu chì mới có thông số kỹ thuật phù hợp với nguồn điện tại nhà bạn. Hãy chắc chắn rằng cầu chì mới có cùng cường độ dòng điện hoặc thấp hơn so với cầu chì cũ.

• Bước 5: Thay thế dây của cầu chì

Tháo ra các ốc vít ở hai đầu của cầu chì, thay thế dây bị hỏng và sau đó cuốn dây xung quanh các ốc vít trước khi siết chặt chúng.

• Bước 6: Lắp đặt cầu chì vào hộp

Sau khi thực hiện các bước trên, lắp cầu chì vào hộp điện và bật nguồn điện để kiểm tra lại hoạt động của hệ thống. Nếu mọi thứ hoạt động bình thường chứng tỏ bạn đã thay cầu chì thành công.

Nếu vấn đề vẫn còn tồn tại hoặc bạn không chắc chắn về việc thực hiện, hãy gọi cho một thợ điện chuyên nghiệp và nhờ hỗ trợ. Hãy chắc chắn rằng bạn luôn giữ tay khô ráo và tháo trang sức trước khi tiếp xúc với các thiết bị điện để đảm bảo an toàn.

Tạm kết

Việc hiểu rõ về cầu chì cũng như biết cách thay thế một cách an toàn là điều quan trọng để đảm bảo sự an toàn cho gia đình và tài sản. Hy vọng rằng thông tin trong bài viết này đã giúp bạn hiểu thêm về cầu chì và cách xử lý khi gặp sự cố liên quan đến nó. 

Nếu bạn đang cần mua sắm cho gia đình mình những món đồ gia dụng như nồi, chảo, bếp điện,... thì ghé ngay FPT Shop bạn nhé! Với giá thành phải chăng cùng chính sách hậu mãi vô cùng tốt, chắc chắn bạn sẽ không thất vọng. Xem chảo chống dính tại đây:

Chảo chống dính

Xem thêm:

• Chập điện là gì? Khi khắc phục sự cố chập điện cần phải lưu ý những gì để đảm bảo an toàn?
• Công tơ điện là gì, có nguyên lý hoạt động ra sao? Tìm hiểu cấu tạo và chức năng của công tơ điện