Tụ chống sét là gì? Nguyên lý hoạt động và chức năng tụ chống sét

Tụ chống sét là một linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện nhằm bảo vệ các thiết bị và mạch điện khỏi những xung điện áp cao đột ngột, đặc biệt là các hiện tượng sét đánh hoặc tăng áp ngắn hạn. Được cấu tạo bằng vật liệu bán dẫn đặc biệt, tụ chống sét hoạt động như một điện trở phụ thuộc điện áp, giúp ngăn chặn và làm giảm thiểu các tác động nguy hiểm từ sự cố điện áp, đảm bảo an toàn cho hệ thống và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Cùng Cáp điện VN tìm hiểu chi tiết về tụ chống sét là gì? Nguyên lý hoạt động và chức năng của tụ chống sét.

Tụ chống sét là gì?

Tụ chống sét (còn gọi là Varistor, Metal Oxide Varistor – MOV hoặc điện trở phụ thuộc điện áp) là một linh kiện điện tử đặc biệt dùng để bảo vệ mạch điện và thiết bị điện khỏi các xung điện áp cao đột ngột, như khi có sét đánh hoặc các hiện tượng tăng áp ngắn hạn khác.

Nguyên lý hoạt động của tụ chống sét

Nguyên lý hoạt động của tụ chống sét (thường là Varistor hay Metal Oxide Varistor – MOV) như sau:

• Tụ được mắc song song với mạch điện cần bảo vệ, nối với hai cực nguồn thông qua một cầu chì.
• Khi điện áp bình thường, tụ có trở kháng rất lớn (hàng Megaohm), gần như cách điện, không làm ảnh hưởng đến mạch.
• Khi có xung điện áp cao đột ngột (do sét đánh hoặc tăng áp), điện áp vượt quá ngưỡng định mức của tụ, điện trở của nó giảm mạnh, tụ dẫn điện tốt, làm ngắn mạch dòng điện đi qua tụ thay vì đi qua mạch chính.
• Dòng điện lớn này sẽ làm cầu chì bị đứt, ngắt mạch điện, từ đó bảo vệ các thiết bị điện phía sau khỏi bị hư hại do điện áp quá cao.
• Khi điện áp trở lại bình thường, tụ không dẫn điện nữa và mạch có thể được phục hồi bằng cách thay cầu chì và tụ chống sét mới nếu cần.

Ngoài ra, tụ chống sét hoạt động dựa trên tính chất điện trở thay đổi theo điện áp, giúp hấp thụ và phân tán năng lượng điện áp dư thừa, bảo vệ thiết bị khỏi các xung điện áp ngắn hạn gây hại.

Cấu tạo và ký hiệu của tụ chống sét

Cấu tạo của tụ chống sét

• Vật liệu: Thành phần chính thường là ôxít kim loại (Metal Oxide Varistor – MOV), phổ biến nhất là ôxít kẽm (ZnO) trộn với các kim loại khác như bismuth, cobalt, mangan để tăng khả năng chịu xung điện áp.
• Lớp điện cực: Hai mặt của phần vật liệu chính được phủ một lớp kim loại làm điện cực, thường là bạc hoặc thiếc, giúp dẫn dòng điện khi xung điện áp xuất hiện.
• Lớp bảo vệ: Phía ngoài thường bọc một lớp nhựa hoặc gốm để cách điện và bảo vệ linh kiện khỏi môi trường bên ngoài, bụi bẩn và độ ẩm.
• Hình dáng: Tụ chống sét hình đĩa tròn, dẹt hoặc hình trụ nhỏ, có hai chân kim loại để cắm lên bo mạch.

Ký hiệu của tụ chống sét trên mạch

• Tên viết tắt phổ biến: MOV (Metal Oxide Varistor), RV (Resistance Varistor), VR (Voltage-dependent Resistor), hoặc RDV.
• Biểu tượng mạch: Ký hiệu trên sơ đồ điện thường là hình một điện trở với mũi tên chéo, kèm chú thích MOV hoặc VR bên cạnh.
• Cách đánh số: Trên mạch in thường ghi RV1, MOV2… để nhận diện thứ tự từng linh kiện.

Tụ chống sét là linh kiện quan trọng giúp bảo vệ an toàn thiết bị điện, dễ dàng nhận biết nhờ hình dạng trên bo mạch cũng như ký hiệu đặc trưng trên sơ đồ điện và bảng thông số.

Chức năng của tụ chống sét

Chức năng chính của tụ chống sét là bảo vệ mạch điện và thiết bị điện khỏi các xung điện áp cao đột ngột trong thời gian ngắn, như hiện tượng sét đánh hoặc tăng áp đột biến gây hại. Cụ thể:

• Trong điều kiện điện áp bình thường, tụ chống sét có trở kháng rất lớn, gần như cách điện nên không làm ảnh hưởng đến mạch điện.
• Khi xuất hiện xung điện áp vượt quá ngưỡng định mức của tụ, điện trở tụ giảm nhanh chóng, giúp dòng điện đi qua tụ thay vì mạch chính.
• Dòng điện lớn này tác động làm cầu chì bị đứt, ngắt mạch điện để bảo vệ các linh kiện và thiết bị khỏi hư hỏng.
• Nhờ vậy, tụ chống sét giúp giảm thiểu thiệt hại do những xung điện áp gai gây ra, duy trì an toàn và độ bền cho hệ thống điện và các thiết bị điện tử.

Tóm lại, tụ chống sét đóng vai trò như một điện trở thay đổi theo điện áp, giúp hấp thụ và làm giảm các xung điện áp cao, từ đó bảo vệ mạch điện và thiết bị khỏi các hư hại do sét và tăng áp đột biến gây ra.

Lưu ý khi sử dụng của tụ chống sét

Khi sử dụng tụ chống sét (Varistor hay MOV), cần lưu ý các yếu tố sau để đảm bảo hiệu quả bảo vệ và an toàn cho thiết bị:

Chọn đúng thông số kỹ thuật

• Điện áp kẹp (Clamping Voltage): Tụ chống sét cần có giá trị điện áp tối đa cao hơn một chút so với điện áp làm việc của thiết bị cần bảo vệ. Nếu điện áp kẹp quá cao so với điện áp định mức của thiết bị, tính năng bảo vệ quá áp sẽ không hiệu quả.
• Khả năng hấp thụ và tản năng lượng (Joules Rating): Chỉ số này đo bằng Jun (J), cho biết lượng năng lượng mà Varistor có thể hấp thụ. Chỉ số Jun càng cao thì khả năng bảo vệ thiết bị càng tốt. Một Varistor chất lượng cao có thể có chỉ số từ 600 Jun trở lên.
• Thời gian phản ứng: Thời gian phản ứng của Varistor cho biết tốc độ linh kiện kích hoạt chức năng bảo vệ khi có xung điện áp. Thời gian phản ứng càng nhanh càng tốt.

Lắp đặt song song:

Tụ chống sét thường được lắp đặt song song với mạch điện cần bảo vệ, nối qua cầu chì. Điều này cho phép dòng điện xung cao chuyển hướng qua tụ, làm đứt cầu chì và ngắt mạch để bảo vệ thiết bị.

Kiểm tra và thay thế định kỳ:

• Khi tụ chống sét bị hư hỏng (cháy hoặc có dấu hiệu bất thường), cần tháo ra và kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng để xác định xem tụ còn hoạt động tốt không.
• Trong quá trình tháo lắp, cần cẩn thận để không làm ảnh hưởng đến bo mạch.
• Nếu tụ đã hoạt động để bảo vệ mạch khỏi một xung điện áp lớn, khả năng bảo vệ của nó có thể đã giảm hoặc đã bị hỏng và cần được thay thế

Trên đây là những thông tin về tụ chống sét là gì mà Cáp điện Việt Nam muốn chia sẻ cho bạn. Tụ chống sét đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị điện tử chống lại các nguy cơ từ sét lan truyền và xung điện áp cao. Nhờ nguyên lý hoạt động linh hoạt và khả năng thay đổi điện trở theo điện áp, tụ chống sét giúp phân tán và ngắt dòng điện nguy hiểm một cách hiệu quả. Việc sử dụng đúng và bảo trì định kỳ tụ chống sét góp phần nâng cao độ bền và an toàn cho các công trình cũng như thiết bị điện trong mọi điều kiện hoạt động.