Một thợ điện đã được gọi bởi một chủ nhà ở Chicago vào tháng 4 năm 2022 lần thứ 3 trong một tuần sau khi thổi một cầu chì 15 amp cho hộp cầu chì từ những năm 1950 của cô ấy. Khi cầu chì bị thổi mỗi khi máy nướng bánh mì và lò vi sóng được sử dụng độc lập, chức năng mong muốn đã được thực hiện (làm tan chảy phần kim loại khi dòng điện quá lớn). Tuy nhiên, việc chủ nhà phải đi đến một cửa hàng phần cứng địa phương để mua một cầu chì loại S 15 amp khoảng mỗi 48 giờ đã trở nên mệt mỏi. Anh ấy đã đề xuất một giải pháp, nâng cấp từ cầu chì sang cầu dao với việc bổ sung một trung tâm tải mới. Trung tâm tải mới (hoặc bảng cầu dao) sẽ cung cấp bảo vệ quá dòng theo cách tương tự nhưng với ít bất tiện hơn, vì cầu dao được đặt lại bằng tay thay vì thay thế, và có thể hỗ trợ các thiết bị bảo vệ GFCI, AFCI và bảo vệ quá áp mà hộp cầu chì hiện tại không hỗ trợ.
Kinh nghiệm của cô ấy tượng trưng cho một tình huống mà các chủ sở hữu tài sản, quản lý tòa nhà và kỹ sư trên toàn cầu phải đối mặt; khi nào nên thay thế cầu chì bằng cầu dao, và khi nào cầu chì vẫn là lựa chọn tốt nhất? Phản hồi không phải là “luôn nâng cấp”, mà dựa trên chức năng, dòng lỗi, yêu cầu phối hợp và mức độ bảo vệ mà mạch yêu cầu.
Cách mà cầu chì và cầu dao khác nhau trong triết lý bảo vệ của chúng
Cầu chì và cầu dao đều cung cấp bảo vệ quá dòng mạch; tuy nhiên, chúng thực hiện điều này thông qua các cơ chế hoàn toàn khác nhau, điều này ảnh hưởng đến việc triển khai tối ưu của từng thiết bị.
Một cầu chì là có thể thay thế. Bên trong thân cầu chì, một phần kim loại được thiết kế để mang dòng điện và khi dòng điện vượt quá định mức của cầu chì đủ lâu sẽ làm tan chảy phần tử để tạo ra một mạch hở. Việc tan chảy của phần tử này được xác định từ đường đặc tính thời gian/dòng điện, (sẽ có) có thể được thiết kế theo phương pháp nhanh, trì hoãn, hoặc theo cách hai phần tử để cung cấp bảo vệ cho loại tải đó. Sau khi một lỗi đã được sửa chữa bởi cầu chì, nó phải được thay thế. Đây vừa là điểm yếu vừa là lợi ích của cầu chì vì việc thay thế cầu chì đảm bảo rằng hệ thống bảo vệ được trở lại trạng thái ban đầu / thiết kế mà không bị suy giảm. Thêm vào đó, cầu chì có định mức ngắt rất cao, thường là 200.000 Ampe và do đó có thể được sử dụng ở những vị trí có dòng lỗi rất cao; Ví dụ: Lối vào dịch vụ của một tòa nhà thương mại lớn.
Một cầu dao có thể được đặt lại. Bên trong, bảo vệ quá tải nhiệt được cung cấp bởi một dải kim loại hai lớp, trong khi bảo vệ ngắn mạch điện từ được cung cấp từ một cuộn điện từ. Khi một cầu dao bị ngắt, nó mở các tiếp điểm của nó; các tiếp điểm được giữ mở bởi một cơ chế bên trong; hồ quang phát sinh được dập tắt trong một ống hồ quang. Để đặt lại một cầu dao đã bị ngắt, bạn chỉ cần lật tay cầm trở lại vị trí “bật”; không có bộ phận nào có thể thay thế; bạn không cần phải đến cửa hàng để thay thế chúng hoặc mua thứ gì khác thay thế! MCBs (cầu dao mini) và MCCBs (cầu dao vỏ đúc) là tiêu chuẩn cho phân phối hiện đại trong dân cư, thương mại và công nghiệp. MCBs và MCCBs cũng có nhiều đường cong ngắt khác nhau (B, C, D cho MCBs; có thể điều chỉnh cho hầu hết MCCBs) để phù hợp với đặc tính khởi động của các loại tải khác nhau. Ngoài các đường cong ngắt, MCBs và MCCBs cung cấp các chức năng bảo vệ khác mà cầu chì không thể cung cấp (ví dụ: bảo vệ lỗi đất GFCI/RCBO; bảo vệ lỗi hồ quang AFCI). HUYU cung cấp một loạt các thiết bị này, bao gồm HUM18‑63 AC MCB cho các mạch nhánh tiêu chuẩn, HUM18LE‑63 RCBO cho các mạch yêu cầu cả bảo vệ quá dòng và rò rỉ đất, và HUB9NEZ‑80 cầu dao điện DC cho các ứng dụng pin DC và PV.
Tóm tắt các điểm khác biệt chính
| Đặc điểm | Cầu chì | Cầu dao |
|---|---|---|
| Hoạt động | Yếu tố hy sinh tan chảy; sử dụng một lần | Ngắt cơ học; có thể đặt lại |
| Đánh giá ngắt | Rất cao (thường là 200 kA) | 10 kA đến 100 kA tùy thuộc vào loại |
| Tính chọn lọc bảo vệ | Xuất sắc; các đường cong thời gian - dòng điện mượt mà và có thể dự đoán | Tốt; yêu cầu nghiên cứu phối hợp cho các cầu dao nối tiếp |
| Tốc độ hoạt động | Cực kỳ nhanh trên các lỗi cao; có thể chậm hơn trên các quá tải vừa | Nhanh trên các ngắn mạch; theo một đường cong nhiệt có thể dự đoán trên các quá tải |
| Bảo vệ bổ sung | Không có gì vốn có | GFCI, AFCI và các tùy chọn chức năng kép có sẵn |
| Kháng lại sự can thiệp | Có thể bị thay thế bằng kích thước sai (rủi ro do lỗi người dùng) | Tay cầm không thể bị ép vào một mức cao hơn |
| Hoạt động từ xa | Không thể | Có thể được vận hành bằng động cơ hoặc ngắt bằng shunt |
Bạn có thể thay thế cầu chì bằng cầu dao không?
Có, trong hầu hết các hộ gia đình và doanh nghiệp, việc thay thế bảng cầu chì bằng bảng cầu dao là khả thi và nên làm. Quy trình này bao gồm việc thay thế hoàn toàn toàn bộ hộp cầu chì (tức là, vỏ chứa cầu chì cho các thiết bị quá dòng) bằng một bảng cầu dao hiện đại (tức là, trung tâm tải hoặc bảng phân phối). Mỗi dây mạch hiện có được ngắt kết nối khỏi giá đỡ cầu chì tương ứng của nó, sau đó được kết nối với một cầu dao mới có cùng khả năng dòng điện với dây mạch mà nó được kết nối (tức là, dây mạch 15-Amp sử dụng cầu dao 15-Amp, dây mạch 20-Amp sử dụng cầu dao 20-Amp, v.v.). Tất cả các điểm vào dịch vụ tiện ích, hệ thống điện cực tiếp đất và liên kết sẽ được cập nhật theo mã hiện hành như một phần của quy trình này.
Thay thế cầu chì bằng cầu dao không dễ như bạn nghĩ. Có hai thiết kế hoàn toàn khác nhau cho cầu chì và cầu dao nên chúng không thể thay thế cho nhau; bạn không thể chỉ đơn giản là tháo cầu chì ra và “vặn” (chèn) một cầu dao vào cùng một lỗ. Trong một trường hợp, cầu chì được gắn vào một giá đỡ là một phần của cụm bảng; trong trường hợp khác, cầu dao được kẹp vào thanh dẫn chính (thanh bus). Thay đổi bảng điện phụ của bạn là một công việc cần được thực hiện bởi một thợ điện có giấy phép – thường hoàn thành trong một ngày (hoặc ít hơn) cho các dịch vụ điện dân dụng tiêu chuẩn.
Có nhiều lợi ích khi chuyển đổi hộp cầu chì hiện tại của bạn thành bảng cầu dao. Đầu tiên, chủ nhà sẽ có khả năng đơn giản chỉ cần đặt lại cầu dao bằng cách nhấn công tắc thay vì cố gắng tìm ra cầu chì nào cần thay thế. Thứ hai, bảng cầu dao mới có thể hỗ trợ việc sử dụng tất cả các cầu dao AFCI và GFCI hiện đại, cả hai đều được quy định bởi Bộ luật Điện Quốc gia (NEC) cho hầu hết các mạch trong các công trình xây dựng mới và các dự án cải tạo lớn trong không gian sống và các vị trí ẩm ướt. Thứ ba, rủi ro quá tải cầu chì (một trong những thực hành nguy hiểm nhất trong lĩnh vực điện; điều này xảy ra khi ai đó lấy một cầu chì 30-amp và vặn vào một mạch 15-amp) sẽ không còn tồn tại vì bạn không thể quá tải một cầu dao. Cuối cùng, các công ty bảo hiểm trẻ yêu cầu khách hàng của họ thay thế hộp cầu chì khi phát hành các chính sách bảo hiểm. Các công ty có hộp cầu chì cũ (ví dụ, Federal Pacific và Zinsco) đã trở thành một điểm tranh cãi cho các công ty cố gắng bảo hiểm khách hàng. Cuối cùng, việc có một hộp cầu chì, ngay cả khi nó được bảo trì tốt, có thể gửi một thông điệp tiêu cực đến người thẩm định của công ty bảo hiểm rằng hệ thống điện đã được lắp đặt trước các tiêu chuẩn an toàn hiện tại.
Khi một cầu chì vẫn là lựa chọn tốt hơn
Ngay cả khi xem xét rằng có nhiều trường hợp mà cầu dao rõ ràng là một lợi thế so với cầu chì, có một số ứng dụng mà tốt hơn là sử dụng cầu chì thay vì cầu dao; thay thế cầu chì bằng cầu dao sẽ giảm an toàn, hiệu suất, v.v.
Các vị trí có dòng lỗi rất cao. Một điểm dịch vụ trong một không gian thương mại hoặc công nghiệp lớn hơn có thể được cấp từ một nguồn có dòng lỗi khả dụng lớn hơn 65,000 amp — hoặc trên 100,000 amp. Hầu hết các cầu dao dạng vỏ sẽ có xếp hạng là 10 kA, 22 kA, 25 kA, 35 kA hoặc 65 kA. Một cầu chì đầu vào có xếp hạng 200 kA sẽ cung cấp bảo vệ cho mức lỗi tối đa mà không cần sử dụng một cầu dao 100 kA sẽ có cả chi phí và diện tích lớn. Cầu chì là phương pháp bảo vệ chính được sử dụng trong các loại cơ sở này.
Bảo vệ động cơ chính xác. Các cầu chì với hai độ trễ thời gian cung cấp bảo vệ quá tải vượt trội cho các động cơ thiết yếu. Đường cong thời gian-dòng điện của cầu chì hai phần tử có thể khớp chặt với đường cong hư hỏng nhiệt của một động cơ quan trọng, trong khi đó, một cầu dao từ nhiệt thường không cung cấp được mức độ chính xác này. Một rơ le quá tải (bảo vệ khi chạy), cùng với một cầu chì hai phần tử (bảo vệ ngắn mạch), thường được sử dụng cùng nhau cho các mạch động cơ công nghiệp trong các thùng MCC (trung tâm điều khiển động cơ). Bộ lắp ráp hai phần này đã được sử dụng thành công trong nhiều năm.
Bảo vệ bán dẫn. Cầu chì bán dẫn hoặc cầu chì siêu nhanh (tốc độ cao) hoạt động trong mili giây và được sử dụng để bảo vệ các đi-ốt, thyristor và IGBT khỏi một lượng dòng điện quá mức. Không có cách nào mà một cầu dao cơ khí có thể hoạt động nhanh như vậy. Bảo vệ thông thường cho điện tử công suất trong một bộ điều khiển tần số biến đổi, nguồn điện không gián đoạn, hoặc bộ chỉnh lưu DC vẫn là một cầu chì bán dẫn.
Phối hợp với các cầu chì hiện có. Khi thay thế một trong các cấp độ bảo vệ cầu chì/giới hạn dòng điện phối hợp (tức là cấp chính/cấp nhánh) bằng các cầu dao, điều này có thể làm gián đoạn hoặc yêu cầu phân tích lại hoàn toàn nghiên cứu phối hợp đã hoàn thành trước đó cho bảo vệ dựa trên cầu chì hiện có. Điều này là do sự thay đổi trong các đường cong đặc tính thiết bị được sử dụng cho phối hợp chọn lọc trong phân tích trước đó do các thay đổi kỹ thuật cần thiết trong các đặc tính cầu dao và/hoặc việc lắp đặt các cầu dao mới.
Khi nào ngành công nghiệp chuyển từ cầu chì sang cầu dao?
Trong những năm từ 1940-1970, đã có một sự chuyển đổi từ cầu chì sang cầu dao trong các ngôi nhà trên khắp Bắc Mỹ. Mặc dù các cầu dao lần đầu tiên được giới thiệu vào thị trường thương mại vào đầu những năm 1930, nhưng chúng quá đắt đỏ để hầu hết các chủ nhà áp dụng cho đến sau Thế chiến II khi có sự gia tăng nhanh chóng trong việc xây dựng nhà ở, nhu cầu tải điện tăng lên và công nghệ mới đã làm cho các cầu dao mini đáng tin cậy có thể được sản xuất hàng loạt; do đó, vào những năm 1970, hầu hết các ngôi nhà đơn lập mới được xây dựng ở Bắc Mỹ đã có hệ thống điện cầu dao thay vì hệ thống hộp cầu chì. Ngày nay, việc có một hộp cầu chì hiện có trong một ngôi nhà cho thấy nó khoảng 40 đến 60 năm tuổi; do đó, sẽ là hợp lý cho một chủ nhà với hệ thống như vậy tiến hành đánh giá kỹ lưỡng hệ thống điện của họ.
Con đường thực tiễn: Chuyển đổi hộp cầu chì thành bảng cầu dao
Mặc dù việc chuyển từ hộp cầu chì sang bảng cầu dao là một phương pháp đã được thử nghiệm và chứng minh, nhưng không nên là một dự án do chủ sở hữu thực hiện. Các bước là:
- Tính toán tải. Để kiểm tra xem có đủ dịch vụ ampe từ một hộp hiện có (thường được đánh giá ở mức 60A hoặc 100A) cho việc sử dụng nhà hoặc tòa nhà hiện tại hoặc tương lai hay không, thợ điện sẽ tính toán tải điện theo Tiêu chuẩn NEC – Điều 220. Thông thường, tất cả các bảng điện mới được lắp đặt để thay thế bảng cầu chì cũ cũng sẽ được nâng cấp dịch vụ lên mức 200A phù hợp.
- Phối hợp giấy phép và tiện ích. Giấy phép điện được cấp bởi phòng xây dựng địa phương. Công ty tiện ích sẽ được thông báo khi đường dây dịch vụ bị ngắt trong quá trình thay thế bảng điện.
- Lắp đặt bảng điện. Một bảng điện mới được lắp đặt và bất kỳ cáp đầu vào dịch vụ nào bị hư hỏng hoặc không đủ lớn cho bảng mới cũng phải được thay thế. Các cầu dao mới sẽ được lắp đặt và tất cả các mạch nhánh hiện có sẽ được kết nối lại. Cuối cùng, hệ thống nối đất và liên kết sẽ được nâng cấp để đáp ứng các yêu cầu mã mới nhất.
- Kiểm tra và kết nối lại. Thanh tra xây dựng xác nhận công việc đã hoàn thành. Công ty tiện ích kết nối lại dịch vụ. Thợ điện sẽ dán nhãn từng cầu dao và xác nhận tất cả các mạch hoạt động.
Chi phí chuyển đổi sẽ thay đổi theo vùng và phụ thuộc vào kích thước, độ phức tạp và loại chuyển đổi. Chi phí trung bình dao động từ 2.500 đến 5.500 và bao gồm bảng điện 200 ampe mới, cầu dao mới và chi phí lao động liên quan đến việc chuyển đổi. Chi phí thay thế một vài cầu dao bằng các đơn vị tương đương là thấp. Việc thay thế toàn bộ bảng điện được coi là một khoản đầu tư vốn. Hướng dẫn của chúng tôi về cách nâng cấp cầu dao sẽ hướng dẫn bạn chi tiết về phạm vi, chi phí và yêu cầu cấp phép.
Có thể sử dụng cầu dao như một cầu chì không?
Về mặt vận hành, cầu dao hoạt động như một sự thay thế cho cầu chì bằng cách cung cấp mức bảo vệ quá dòng tương tự. Ví dụ, nếu một người sử dụng dây đồng 14-gauge cần có tải tối đa 15 ampe, thì cả cầu chì và cầu dao đều đáp ứng yêu cầu này. Tuy nhiên, cầu dao có thể được đặt lại thay vì thay thế và quan trọng hơn, người dùng không có kiến thức sẽ bị ngăn chặn việc chuyển từ cầu chì hoặc cầu dao có định mức thấp sang loại có định mức cao hơn vì lý do an toàn. Về mặt này, mặc dù cầu dao mang lại sự tiện lợi hơn cầu chì; cầu dao cũng cung cấp hoạt động an toàn hơn cầu chì.
Cần lưu ý rằng cầu chì có thể đảm nhận vai trò của cầu dao; thực tế, trong các hệ thống điện cũ hoặc nơi có nhiều dòng lỗi, cầu chì LÀ một cầu dao. Việc lựa chọn giữa hai thiết bị này không thể dựa trên sự vượt trội của chúng, vì chúng phải phù hợp với yêu cầu của mạch mà chúng phục vụ, bao gồm các đặc tính như định mức ngắt, đường cong ngắt, tính chọn lọc và nhu cầu bảo trì.
Câu hỏi thường gặp
Bạn có thể thay thế cầu chì bằng cầu dao không?
Một hộp cầu chì hầu như luôn có thể được thay thế bằng một bảng ngắt mạch hiện đại trong cả xây dựng dân dụng và thương mại. Dây nhánh hiện có sẽ được kết nối với các bộ ngắt mới có dòng điện định mức phù hợp với kích thước dây. Chỉ có thợ điện có giấy phép mới có thể thay thế hộp cầu chì cho bạn, việc này thường mất một ngày để hoàn thành việc chuyển đổi từ hộp cầu chì sang bảng ngắt mạch và đưa hệ thống điện của bạn tuân thủ các quy chuẩn an toàn áp dụng theo quy định của tiểu bang hoặc địa phương.
Bạn có thể sử dụng bộ ngắt mạch như một cầu chì không?
Thật vậy, bộ ngắt mạch cung cấp bảo vệ chống quá tải cũng như một thành phần điện có cầu chì, do dòng điện quá lớn đã chạy qua bộ ngắt. Sự khác biệt giữa hai thiết bị là bộ ngắt mạch có thể được đặt lại (tự động hoặc thủ công), trong khi cầu chì phải được thay thế. Trong hầu hết các ứng dụng, bộ ngắt mạch dễ vận hành hơn cho người dùng và có khả năng chống can thiệp tốt hơn so với cầu chì.
Khi nào họ chuyển từ cầu chì sang bộ ngắt mạch?
Việc chuyển đổi từ cầu chì sang bộ ngắt mạch cho các tòa nhà dân dụng diễn ra chậm trong khoảng thời gian từ 1950 đến 1980. Vào giữa đến cuối những năm 1970, bảng ngắt mạch đã trở thành tiêu chuẩn trong tất cả các ngôi nhà mới xây ở Bắc Mỹ. Nếu bạn thấy một hộp cầu chì trong một ngôi nhà ngày nay, đó là một ngôi nhà cũ (khoảng 40-60 năm tuổi).
Có thể chuyển đổi hộp cầu chì thành bộ ngắt mạch không?
Việc nâng cấp hoàn chỉnh một bảng cũ là có thể tùy thuộc vào cơ quan địa phương. Một số bảng cũ có thể được chuyển đổi thành bảng hiện đại, nhưng yêu cầu thay thế toàn bộ vỏ, dây dẫn đầu vào dịch vụ (nếu cần), và các thiết bị quá dòng. Hầu hết các bảng cũ sẽ cần được nâng cấp lên dịch vụ 200 amp, và điều này yêu cầu giấy phép điện, ngắt kết nối tiện ích và kiểm tra, điều này có thể diễn ra đồng thời với việc nâng cấp bên ngoài lên dịch vụ 200 amp.
Tài liệu tham khảo
- NFPA 70 (Mã điện quốc gia) Điều 240 — Bảo vệ quá dòng. Hiệp hội Bảo vệ Chữa cháy Quốc gia.
- Quỹ An toàn Điện Quốc tế (ESFI) — Hướng dẫn an toàn điện gia đình và thay thế hộp cầu chì.
- UL 248 — Cầu chì điện áp thấp — Tiêu chuẩn an toàn cho cấu tạo và thử nghiệm cầu chì. UL Solutions.
- Eaton — Hướng dẫn ứng dụng Cầu chì so với Bộ ngắt mạch — Thực hành tốt nhất về chọn lọc và phối hợp công nghiệp.
Quyết định thay thế cầu chì bằng bộ ngắt mạch hiếm khi sai đối với một lắp đặt dân dụng. Sự tiện lợi, các cải tiến về an toàn và việc tuân thủ bảo hiểm biện minh cho chi phí. Trong các ứng dụng công nghiệp và lỗi cao, cầu chì vẫn là thiết bị bảo vệ thiết yếu — nhỏ gọn, nhanh chóng và có khả năng ngắt dòng điện có thể phá hủy bộ ngắt tiêu chuẩn. Hiểu được điểm mạnh của từng thiết bị cho phép bạn đưa ra lựa chọn đúng cho mạch điện phù hợp. Tại HUYU, chúng tôi cung cấp đầy đủ các thiết bị bảo vệ mạch — từ bộ ngắt nhỏ gọn đến bộ ngắt vỏ đúc đến các giải pháp DC và RCBO — vì mỗi mạch điện đều xứng đáng có một thiết bị bảo vệ phù hợp với yêu cầu của nó, dù thiết bị đó là cầu chì, bộ ngắt hay sự kết hợp phối hợp cẩn thận của cả hai.
