Công tắc 4 cực là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

 

Công tắc 4 cực là gì?

Công tắc 4 cực (còn gọi là công tắc trung gian hay còn gọi là cầu dao 4 cực trong các ứng dụng tải lớn) là một loại thiết bị đóng cắt điện có khả năng đóng hoặc ngắt đồng thời BỐN đường dây dẫn điện (bốn cực hoặc bốn bộ tiếp điểm) trong một mạch điện hoặc một hệ thống mạch điện. Tức là, khi bạn thao tác công tắc này (bật/tắt), cả bốn bộ tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái cùng lúc, đồng bộ.

 

 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của công tắc 4 cực

Làm thế nào thiết bị này có thể đóng ngắt đồng thời tới bốn đường dây một cách an toàn và chính xác đến vậy? Cùng tìm hiểu ở phần nội dung này nhé.

1. Cấu tạo công tắc 4 cực

Công tắc trung gian được thiết kế để đóng cắt các mạch điện tải (như trong hệ thống 3 pha + trung tính hoặc chuyển nguồn), bao gồm các thành phần chính sau:

1.1. Vỏ bên ngoài (Casing)

Là lớp bảo vệ bằng vật liệu cách điện (thường là nhựa kỹ thuật chịu nhiệt, chống cháy) hoặc kim loại. Vỏ có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động của môi trường (bụi, ẩm, hóa chất ăn mòn) và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Vỏ cũng là nơi có các lỗ hoặc bộ phận để gắn công tắc vào vị trí lắp đặt cố định.

1.2. Đầu nối dây (Terminals)

Đây là các vít hoặc kẹp bằng đồng hoặc hợp kim dẫn điện tốt, nằm ở phía ngoài hoặc bên trong vỏ, dùng để kết nối dây dẫn điện của hệ thống bên ngoài vào và ra khỏi công tắc. Công tắc trung gian có 8 đầu nối dây – bốn đầu vào (Input) và bốn đầu ra (Output), tương ứng với mỗi cực. Các dây Pha (L1, L2, L3) và dây Trung tính (N) sẽ được đấu nối vào các cặp đầu nối này.

1.3. Bộ tiếp điểm (Contacts)

Đây là bộ phận CỐT LÕI. Bộ tiếp điểm làm bằng kim loại dẫn điện cao (thường là hợp kim đồng, bạc…) là nơi thực hiện việc đóng (tạo kết nối) hoặc ngắt (tách rời) mạch điện. Công tắc 4 cực có BỐN (4) bộ tiếp điểm độc lập, mỗi bộ tương ứng với một cực (đường dây). Mỗi bộ tiếp điểm thường gồm một phần cố định và một phần di động.

1.4. Cơ cấu truyền động (Operating Mechanism)

Đây là hệ thống cơ khí phức tạp (gồm các trục, thanh nối, lò xo…) nằm bên trong vỏ, kết nối bộ phận điều khiển bên ngoài (như tay gạt, nút nhấn, hoặc mô tơ đối với loại điều khiển tự động) với bốn bộ tiếp điểm di động.

Chức năng quan trọng nhất của cơ cấu này là đảm bảo khi người dùng thao tác, tất cả BỐN bộ tiếp điểm di động sẽ chuyển động MỘT CÁCH ĐỒNG BỘ, NHANH CHÓNG và DỨT KHOÁT để đóng hoặc ngắt mạch cho cả bốn cực cùng lúc. Sự đồng bộ này là yếu tố then chốt cho độ tin cậy và an toàn, đặc biệt khi đóng/cắt tải.

1.5. Tay gạt, nút nhấn hoặc cơ cấu điều khiển khác (Handle, Button, or Actuator)

Là bộ phận bên ngoài mà người dùng hoặc hệ thống tự động tác động vào để điều khiển công tắc. Với công tắc 4 cực tải lớn, tay gạt (lever) là dạng phổ biến nhất vì thao tác chắc chắn và hiển thị rõ trạng thái (On/Off). Bộ phận này được kết nối trực tiếp với cơ cấu truyền động.

1.6. Khung hoặc đế (Frame or Base)

Là bộ phận cấu trúc bên trong (thường làm bằng vật liệu cách điện chịu lực) có chức năng cố định, nâng đỡ và giữ tất cả các thành phần khác (bộ tiếp điểm, cơ cấu truyền động) đúng vị trí. Nó đảm bảo sự thẳng hàng và cách điện cần thiết giữa các bộ phận mang điện.

1.7. Buồng dập hồ quang (Arc Chutes – đối với các loại tải lớn)

Ở các công tắc có khả năng đóng/cắt dòng điện và điện áp đáng kể, bộ phận này (thường là các tấm kim loại xếp song song) được đặt xung quanh bộ tiếp điểm. Khi tiếp điểm mở mạch tải lớn, hồ quang điện sẽ phát sinh. Buồng dập hồ quang giúp làm nguội, kéo dài và chia nhỏ hồ quang, làm nó tắt nhanh chóng, bảo vệ tiếp điểm khỏi bị cháy rỗ và tăng tuổi thọ công tắc.

 

 

2. Nguyên lý hoạt động của công tắc trung gian 4 cực

Nguyên lý hoạt động của công tắc 4 cực dựa trên sự phối hợp cơ khí chính xác của cơ cấu truyền động. Khi tay gạt (hoặc bộ phận điều khiển khác) được thao tác, cơ cấu truyền động sẽ truyền lực và chuyển động đó tới tất cả bốn bộ tiếp điểm di động một cách đồng thời:

• Ở trạng thái “Bật” (ON): Cơ cấu truyền động đưa bốn bộ tiếp điểm di động tiếp xúc chắc chắn với bốn bộ tiếp điểm cố định, tạo thành bốn đường dẫn điện độc lập cho dòng điện đi qua.
• Ở trạng thái “Tắt” (OFF): Cơ cấu truyền động nhanh chóng kéo bốn bộ tiếp điểm di động tách rời khỏi các tiếp điểm cố định, ngắt đồng thời BỐN đường dẫn điện, cắt nguồn cho cả bốn dây (ví dụ: 3 pha + trung tính). Sự đồng bộ và tốc độ chuyển đổi trạng thái (thường có lò xo hỗ trợ để thao tác dứt khoát, giảm hồ quang) là yếu tố then chốt đảm bảo an toàn và hiệu quả khi đóng cắt tải.

 

 

Ứng dụng của công tắc trung gian 4 cực

Khác với chức năng “điều khiển từ nhiều vị trí” của công tắc trung gian/cầu thang thông thường (thường dùng cho đèn), công tắc 4 cực có các ứng dụng quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và vận hành ổn định của các hệ thống điện tải lớn và phức tạp.

1. Cách ly và điều khiển hệ thống điện 3 pha có dây trung tính

Trong các hệ thống điện 3 pha sử dụng cả dây trung tính (phổ biến ở công nghiệp, thương mại, và một số hệ thống dân dụng lớn), việc cần đóng hoặc ngắt đồng thời cả ba dây pha (L1, L2, L3) và dây trung tính (N) là rất quan trọng để đảm bảo cách ly nguồn hoàn toàn. Công tắc 4 cực thực hiện chính xác chức năng này.

Việc ngắt cả dây trung tính giúp loại bỏ mọi nguy cơ điện áp ngược hoặc dòng rò tiềm ẩn khi mạch được ngắt, đảm bảo an toàn tối đa cho người thực hiện bảo trì, sửa chữa và bảo vệ thiết bị.

2. Làm công tắc chuyển đổi nguồn (Changeover Switch)

Trong các hệ thống điện có nguồn dự phòng (ví dụ: sử dụng kết hợp điện lưới quốc gia và máy phát điện dự phòng), công tắc 4 cực thường được sử dụng làm công tắc chuyển nguồn (Manual Transfer Switch).

Nó cho phép người vận hành ngắt hoàn toàn kết nối của 4 đường dây (3 dây pha + 1 dây trung tính, hoặc 1 dây pha + 1 trung tính nếu là hệ thống 1 pha có 4 cực) từ nguồn thứ nhất trước khi kết nối với 4 đường dây từ nguồn thứ hai. Ứng dụng này đảm bảo không có sự chồng lặp nguy hiểm giữa hai nguồn điện độc lập, bảo vệ thiết bị và ngăn ngừa tai nạn cho nhân viên vận hành.

3. Cách ly đồng bộ nhiều mạch đơn hoặc nhóm mạch

Mặc dù không phổ biến như hai ứng dụng trên, công tắc 4 cực cũng có thể được sử dụng để đồng thời đóng/ngắt nguồn cho bốn mạch đơn độc lập hoặc các nhóm mạch cần được kiểm soát đồng bộ tại một điểm tập trung:

• Cách ly nguồn hoàn toàn: Đặc biệt quan trọng trong hệ thống 3 pha + trung tính, loại bỏ rủi ro điện áp tồn dư khi mạch được ngắt.
• Vận hành an toàn và đáng tin cậy: Đảm bảo tất cả các đường dây quan trọng (Pha và Trung tính) được đóng/ngắt cùng lúc, tránh các tình huống nguy hiểm do mất đồng bộ.
• Đơn giản hóa hệ thống: Kiểm soát 4 đường dây chỉ bằng một thao tác duy nhất.

 

Những lưu ý khi sử dụng công tắc trung gian

Công tắc 4 cực là một thiết bị đóng cắt quan trọng, thường hoạt động trong các hệ thống điện tải lớn hoặc phức tạp. Để đảm bảo thiết bị này phát huy tối đa hiệu quả, độ bền và quan trọng nhất là hoạt động an toàn, việc tuân thủ các lưu ý khi lắp đặt, sử dụng và bảo trì là điều bắt buộc:

• Đảm bảo thiết bị được lựa chọn có các thông số kỹ thuật (điện áp định mức, dòng điện định mức, khả năng chịu dòng ngắn mạch) phù hợp hoặc lớn hơn yêu cầu của mạch điện.
• Chọn thiết bị chính hãng, từ các nhà sản xuất uy tín, có đầy đủ chứng nhận chất lượng và an toàn.
• Tuyệt đối chỉ những người có trình độ chuyên môn về điện, được đào tạo về an toàn và có kinh nghiệm lắp đặt thiết bị đóng cắt mới được phép thực hiện công việc này.
• Luôn thao tác công tắc một cách dứt khoát (bật hoặc tắt nhanh). Các công tắc chất lượng cao được thiết kế để đóng/mở tiếp điểm nhanh, giảm thiểu thời gian phát sinh hồ quang.
• Lựa chọn và sử dụng đúng loại là khoản đầu tư xứng đáng cho sự ổn định và an toàn tối đa của hệ thống điện. AME Group tin rằng bài viết này đã mang đến thông tin hữu ích, để bạn có thể đưa ra quyết định thông minh về thiết bị đóng cắt quan trọng này.
• Nếu phát hiện bất kỳ dấu hiệu bất thường nào khi sử dụng công tắc 4 cực (tiếng kêu lạ, nóng bất thường, có mùi khét, kẹt tay gạt…), hãy ngừng sử dụng ngay lập tức.

Tránh cố gắng bật hoặc tắt công tắc khi nó đang chịu dòng ngắn mạch hoặc dòng quá tải nghiêm trọng (trừ khi công tắc được thiết kế đặc biệt cho khả năng cắt dòng sự cố – lúc đó chức năng này thuộc về Aptomat/MCCB). Công tắc 4 cực chủ yếu dùng để đóng cắt khi có tải bình thường hoặc không tải và cách ly. Hãy liên hệ trực tiếp với AME Group để nhận được hỗ trợ và mua hàng với giá tốt nhất nhé!