1. Định nghĩa

Cầu chì (Fuse) là một thiết bị giúp bảo vệ các mạch điện khỏi tác động của dòng điện quá mức và đóng vai trò như một bộ ngắt mạch thu nhỏ

Ngoài việc bảo vệ thiết bị điện khỏi dòng điện quá mức và ngăn ngừa đoản mạch hoặc tải không phù hợp, cầu chì còn được sử dụng như các biện pháp an toàn để ngăn chặn mọi mối nguy hiểm an toàn cho con người.

2. Cấu tạo

Cấu tạo của cầu chì gồm 3 phần chính là đế, vỏ và dây chảy.

Nguyên lý hoạt động của cầu chì điện dựa trên việc dòng điện chạy trong mạch kín và hiệu ứng nhiệt của dòng điện. Dòng điện chỉ có thể chạy qua một dây dẫn khi mạch được hình thành hoàn chỉnh, vòng dây bị đứt, điện tích không thể chạy qua (cách hoạt động của các loại công tắc). Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, các thành phần điện khác nhau của mạch như các thiết bị được gắn vào và ngay cả chính dây dẫn cũng sẽ tạo ra lực cản đối với dòng điện và biểu hiện dưới dạng nhiệt.

Các cầu chì luôn được mắc nối tiếp với các linh kiện để được bảo vệ khỏi quá dòng, để khi cầu chì đứt (hở), nó sẽ mở toàn bộ mạch điện và cắt dòng điện qua các linh kiện đó.

Dây cầu chì trong cầu chì điện được chọn theo cách sao cho nó không gặp phải bất kỳ hư hỏng nào khi dòng điện được quy định thông thường chạy qua mạch và dây cầu chì được có điểm nóng chảy thấp. Dây chảy thường làm bằng chì, thiếc, đồng, thau bạc hay nike.

Do đó, ở điều kiện bình thường, dây cầu chì là một bộ phận của mạch điện, góp phần tạo nên một vòng hoàn chỉnh cho các điện tích chạy qua nó. Khi có quá nhiều dòng điện chạy qua dây cầu chì, hiệu ứng nhiệt của dòng điện sẽ làm dây cầu chì bị nóng chảy làm ngừng dòng điện trong mạch.

Thông thường, các đoạn dây cầu chì sẽ được chứa trong vỏ bọc an toàn để giảm thiểu nguy cơ nổ hồ quang nếu dây cháy hở với lực mạnh trong trường hợp quá dòng nghiêm trọng. Các cầu chì dạng hở không có vỏ. Cầu chì dạng hở và nửa kín có thể thay dây chảy bởi người sử dụng.

3. Phân loại

Cầu chì chủ yếu được chia thành 2 loại dựa trên nguồn cung cấp đầu vào là cầu chì AC và cầu chì DC. Cầu chì DC dùng cho dòng điện một chiều sẽ lớn hơn so với cầu chì AC dùng cho dòng điện xoay chiều, điều này làm tăng khoảng cách giữa các điện cực để giảm hồ quang sinh ra khi xảy ra sự cố với giá trị điện một chiều không đổi.

Ngoài ra, hiện nay trên thị trường phân phối đa dạng các loại cầu chì dựa trên các khía cạnh khác. Sơ đồ dưới đây liệt kê các loại cầu chì được phân loại một cách phổ biến:

Cầu chì ống sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thương mại cũng như gia đình với công năng bảo vệ các thiết bị điện như động cơ, điều hòa không khí, tủ lạnh, máy bơm, v.v., những nơi yêu cầu dòng điện và định mức điện áp cao. Cầu chì ống có được phân loại dựa trên phạm vi cắt và công dụng dành cho từng loại thiết bị.

VD : 3 loại cầu chì ống thông dụng hiện nay là : gG, gM và aM

Trong đó chữ thứ nhất:

• g (general): cầu chì thông dụng có phạm vi cắt toàn thang
• a: cầu chì dự phòng hay cầu chì có phạm vi cắt phân thang (partial range). Phạm vi cắt theo nhà sản xuất.

Và chữ thứ hai chỉ công dụng, phân thành các loại sau:

• G (general) thông dụng
• M (motor) dùng cho động cơ
• D (delay) có độ trễ
• N (Non-delay) cắt nhanh
• U (Utility) dùng cho điện lực
• S (Semiconductor) dùng cho thiết bị bán dẫn
• R (Radio) dùng cho thiết bị vô tuyến.

Một lưu ý quan trọng khi lựa chọn cầu chì là phải chọn đúng loại được chỉ định phù hợp cho mạch đang xem xét. Nếu dây cầu chì được sử dụng có điểm nóng chảy quá thấp thì cầu chì có thể hỏng ngay cả trong điều kiện dòng điện bình thường, làm đứt mạch vòng một cách không cần thiết. Ngược lại, nếu dây cầu chì được sử dụng có điểm nóng chảy quá cao, thì nó sẽ không ngắt mạch khi được yêu cầu và gây hư hỏng thiết bị.

4. Ứng dụng

Cầu chì với thiết kế đơn giản, kích thước nhỏ và giá thành thấp nên được ứng dụng rộng rãi để bảo vệ cho các thiết bị điện như đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, mạch điện thắp sáng,.. Các cầu chì dùng một lần thường được lắp trong các thiết bị điện gia dụng như máy sấy, máy pha cà phê,…

Tuy nhiên vì thiết kế đơn giản, khả năng chống quá của cầu chì không được đánh giá cao và thường dùng kèm các khí cụ điện bảo vệ khác như CB, rơle nhiệt. Hiện nay cầu chì dần được thay thế bằng aptomat với nhiều đặc điểm ưu việt hơn.