Cầu đấu dây là gì? Hướng dẫn cách chọn cầu đấu dây phù hợp

Có nhiều cách để kết nối dây điện trong hệ thống tủ bảng điện, trong đó, cầu đấu dây được coi là giải pháp tối ưu của các kỹ sư điện. Vậy cầu đấu dây là gì? Cách lựa chọn linh kiện này ra sao? Bạn có thể tìm hiểu qua bài viết sau đây. 

Định nghĩa cầu đấu dây

Cầu đấu dây (hay còn được gọi là khối đầu cuối, domino điện, tên tiếng Anh là Terminal Block) là một khối mô-đun có khung cách điện giúp cố định hai hoặc nhiều dây với nhau hoặc dây với các bo mạch. Chức năng chính của khối đầu cuối là để kết nối dây điện giữa các thiết bị điều khiển hoặc thiết bị động lực, giúp đơn giản hóa việc nối dây của mạch điện trong hệ thống điện và tủ bảng điện. Một số dòng có chức năng nâng cao còn được trang bị thêm cầu chì, đèn tín hiệu,… dành cho các ứng dụng phức tạp.

Terminal block có bộ phận vỏ, lớp bảo vệ được làm từ các vật liệu cách điện, chịu nhiệt như nhựa hoặc gốm. Các bộ phận tiếp xúc với đầu dây có nhiệm vụ truyền dẫn sẽ được cấu thành từ hợp kim, đồng có tính dẫn truyền cao và chống ăn mòn.

Các khối đầu cuối được quy định vị trí lắp đặt chặt chẽ, ổn định, tránh khu vực ẩm ướt với độ dài tối thiểu của mỗi đầu dây cần kết nối là 1.5cm và đảm bảo các đầu dây trần không nằm ngoài phạm vi cách điện của cầu đấu dây.

Khối đầu cuối đầu tiên xuất hiện trên thế giới do một công ty của Đức có tên Phoenix Contact phát minh vào những năm 1920. Đây cũng là nguyên mẫu của các cầu đấu dây hiện đại. Sự ra đời của khối đầu cuối đã giúp các kỹ sư điện giải bài toán nan giải: làm thế nào để vừa tiết kiệm diện tích tủ điện mà vẫn có thể đấu nối hệ thống dây điện một cách đơn giản.  

Cấu tạo và cách khối đầu cuối hoạt động

Terminal Block có cấu tạo khá đơn giản bao gồm các bộ phận chính:

• Vỏ bảo vệ: Chứa các khối đầu cuối, cung cấp khả năng gia cố về mặt cấu trúc.
• Điểm tiếp xúc: Các bộ phận kim loại tạo ra tiếp xúc điện với dây dẫn.
• Kẹp: Dùng để cố định dây, sử dụng các cơ chế như vít hoặc kẹp lò xo.
• Chất cách điện: Ngăn cản dòng điện chạy qua giữa các đầu nối và bề mặt mà chúng được gắn vào.
• Thẻ nhận dạng: Được sử dụng như nhãn hoặc điểm đánh dấu để chỉ ra các kết nối, giúp đơn giản hóa quá trình bảo trì.

Về nguyên lý làm việc, khối đầu cuối hoạt động bằng cách thiết lập một liên kết đáng tin cậy và an toàn giữa các dây. Khi đưa dây vào cầu đấu, hệ thống kẹp sẽ tạo áp lực để tạo thành một điểm giữ chắc chắn, đảm bảo kết nối điện hiệu quả.

Ưu, nhược điểm của cầu đấu dây

Cầu đấu dây điện được xem là giải pháp lắp đặt tối ưu cho hệ thống mạch điện hiện nay bởi nhiều đặc tính ưu việt.

Ưu điểm

• Dễ dàng cài đặt, dễ sử dụng: Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, cấu tạo đơn giản nên dễ dàng vận chuyển và lắp đặt.
• Tính linh hoạt: Có khả năng sắp xếp lại hoặc mở rộng hệ thống dây điện một cách thuận tiện, mang lại khả năng thích ứng để đáp ứng nhu cầu thay đổi của hệ thống.
• An toàn: Chịu được tải lớn, tăng tính an toàn bằng cách nối đất, cách ly và bảo vệ các thành phần khác trong mạch điện. Khối đầu cuối có sẵn các kết nối an toàn để tránh điện giật, đồng thời có thể cung cấp các điểm kiểm tra để tăng độ an toàn cho mạch điện. 
• Chống ăn mòn, chống oxy hóa: Cầu đấu dây có cùng hệ số giãn nở với dây kết nối giúp ngăn ngừa tình trạng nới lỏng do tốc độ giãn nở khác nhau, đồng thời giảm sự ăn mòn do tác động điện phân giữa hai kim loại khác nhau.
• Tuổi thọ cao: Được sản xuất từ nguyên liệu cao cấp có khả năng chống cháy nổ nên phù hợp với nhiều điều kiện môi trường khác nhau, nhất là môi trường có nhiệt độ thấp hay cao hơn mức bình thường.
• Tiết kiệm chi phí, thời gian lắp đặt, bảo trì: Khối đầu cuối có độ bền cao, giá thành ưu đãi hơn các loại đầu nối khác, quy trình kết nối dây và bảo trì đơn giản. 
• Đa dạng mẫu mã: Người sử dụng có nhiều lựa chọn cầu đấu dây tùy thuộc vào ứng dụng và kinh phí. 

Nhược điểm

• Các kết nối có thể bị lỏng lẻo khi xảy ra va chạm hoặc lắp đặt trong môi trường có độ rung. 
• Kích thước lớn hơn so với 1 số khu vực nhỏ hẹp. 

Cách phân loại cầu đấu dây điện

Có nhiều tiêu chí để phân loại khối đầu cuối. 

Theo cấu trúc

• Cầu đấu khối: Các mắt nối được cố định trong một khối đồng nhất, chuyên dùng để lắp đặt tủ điện, đấu ra nút nhấn, động cơ, làm cầu đấu trung gian để nối liền mạch điện. Gồm các loại từ 4P đến 24P liền thành một khối với dòng điện lên đến 500A.

• Cầu đấu lắp ghép: Loại cấu đầu dạng tép có nắp che, gắn trên thanh ray, được thiết kế thành từng cặp tiếp điểm rời rạc. Domino tép có kích thước nhỏ gọn, phù hợp với việc tích hợp trong tủ điện. Ngoài ra, số tiếp điểm linh hoạt cũng giúp người dùng dễ dàng lựa chọn. 

• Cầu đấu mắt rời: Được cài trên thanh DIN Rail, có thể thay đổi số lượng tùy ý, tháo lắp dễ dàng, tiện lợi.

Theo thiết bị đấu nối

• Cầu đấu nối đất: Có thiết kế màu vàng – xanh với 2 chân tiếp đất, có thể được lắp đặt xen kẽ các tép domino điều khiển. Cầu đấu nối đất thường được lắp đặt trên các thanh ray DIN để nối các dây tiếp địa của các thiết bị bên trong với dây tiếp địa bên ngoài.

• Cầu đấu có cầu chì: Thiết kế giống với các loại domino tép thông thường, giữa các tiếp điểm có gắn thêm 1 cầu chì. Loại domino này ngoài chức năng là cầu nối dây còn có thêm khả năng bảo vệ của cầu chì.

• Cầu đấu nối nhiệt điện: Được thiết kế để phù hợp với các kết nối dây dẫn nhiệt điện trở. Đa phần các khối đầu cuối dạng này đều loại bỏ dải kết nối kim loại bên trong.
• Cầu đấu ngắt kết nối: Cho phép ngắt kết nối dây dễ dàng chỉ bằng cách nhấc cần gạt hoặc công tắc dao. 
• Cầu đấu phân phối điện: Là giải pháp thuận tiện, tiết kiệm và an toàn hơn để phân phối điện từ nguồn đầu vào duy nhất đến nhiều đầu ra. Một dây lớn được kết nối với đầu vào của khối và nhiều đầu ra được cung cấp ở bộ phận đầu ra. 

 Theo phương pháp kết nối

• Kẹp vít (Screw clamp Connection): Loại cầu đấu phổ thông nhất cho tủ bảng điện, được thiết kế cho các vị trí đấu nối trong môi trường rung lắc, chấn động hoặc cần kéo cáp. Có thể sử dụng nhiều hơn một đầu dây dẫn trên mỗi điểm kẹp từ đó tiết kiệm không gian tối đa. Tuy nhiên, quá trình đấu nối khá mất thời gian.

• Lò xo kẹp (PI-Spring Connection): Cho phép đưa trực tiếp các đầu dây vào điểm kết nối và tự động giữ cố định bằng công nghệ lực đẩy lò xo, nhanh hơn 50% so với công nghệ kẹp vít. Loại này có giá thành cao hơn loại vít kẹp, tuy nhiên ưu điểm lại là giảm được nhân công lắp đặt.

• Giắc cắm (Pluggable Connection): Đây là loại kết hợp giữa công nghệ lò xo kẹp và jack cắm, cho phép đấu nối trên thân cầu đến một điểm khác bằng các phích cắm. Loại này phù hợp cho việc kéo mạch tín hiệu hoặc mạch điện áp song song đến khoang tủ khác một cách nhanh chóng. 

• Kết nối loại hàn (Solder Type Connections): Phù hợp với dây có tiết diện lên đến 2,5mm2. Trong loại kết nối này, dây được hàn vào đầu nối hàn, đảm bảo các mối nối chắc chắn và không thể tháo ra dễ dàng.
• Kết nối Tab (Tab Connection Method): Thích hợp trong các ứng dụng mà dây kết nối cần được kết nối hoặc ngắt thường xuyên. Ống bọc tab có dây uốn được đẩy vào khối đầu cuối. 

Theo số tầng

• Cầu đấu dây 1 tầng: Khối đầu cuối cơ bản nhất, dễ lắp đặt nhất và thường được dùng để kết nối các sợi dây đơn với nhau. Cầu đấu dây đơn chỉ có 1 thanh dẫn điện và 2 đầu kẹp dây (tiếp điểm).
• Cầu đấu dây 2 tầng: Loại cầu đấu 2 tầng giúp tiết kiệm không gian lắp đặt, được sử dụng nhiều trong các tủ điện điều khiển, cho khả năng kết nối nhiều hơn so với loại domino 1 tầng.
• Cầu đấu dây 3 tầng: Được chế tạo với nhiều hơn một tầng đấu dây nằm ở phía trên cùng so với loại 2 tầng, giúp tiết kiệm tối đa diện tích mà vẫn đấu nối được nhiều cặp dây.

Hướng dẫn cách chọn terminal block phù hợp

Dẫu có cấu tạo đơn giản nhưng cách lựa chọn cầu đấu dây phù hợp với hệ thống lại phức tạp hơn nhiều. Một số tiêu chí bạn cần xem xét trước khi chọn mua linh kiện này gồm: yêu cầu về dòng điện, điện áp, tiết diện dây, môi trường lắp đặt…. 

Yêu cầu dòng điện

Dòng điện định mức là khía cạnh quan trọng nhất khi lựa chọn terminal block để tránh tình trạng quá nhiệt dẫn đến cầu đấu bị hỏng. Khi chọn cầu đấu, cần lưu ý 3 khía cạnh: độ dẫn điện của các khối đầu cuối, diện tích mặt cắt ngang và nhiệt độ tăng tương ứng. Các nhà sản xuất khuyến nghị, cầu đầu được chọn phải chịu được dòng điện ít nhất là 150% so dòng điện định mức của hệ thống.

Yêu cầu điện áp

Điện áp quá cao có thể gây ra rò rỉ dòng điện giữa các khối đấu nối liền kề. Khối đầu cuối phải chịu được điện áp cao hơn điện áp định mức của hệ thống, đồng thời cần xem xét đến các yếu tố làm tăng đột biến điện áp có thể ảnh hưởng đến các kết nối.

Loại dây sử dụng

Mỗi khối đầu cuối lại phù hợp với một loại dây nhất định. Đảm bảo kích thước và tiết diện dây phù hợp để tối ưu hóa độ dẫn điện của các domino điện. Ngoài ra, số lượng lõi của dây cũng ảnh hưởng đến tiêu chí chọn cầu đấu. Ví dụ, dây đa lõi hoạt động rất tốt trong các đầu nối vít, trong khi dây một lõi lại phù hợp với các đầu nối đẩy (lò xo đẩy).

Hướng vào dây cũng là 1 trong những tiêu chí để lựa chọn khối đầu cuối.  Ngang (90°), dọc (180°) và 45° là ba hướng vào dây phổ biến nhất, phụ thuộc vào bố cục thiết kế và khả năng tiếp cận với các kết nối.

Độ bền cơ học và môi trường sử dụng

Một số khối đầu cuối có thể mạnh về mặt cơ học nhưng nếu sử dụng trong môi trường nhiều hơi nước sẽ ảnh hưởng đến các tiếp điểm kim loại. Môi trường lắp đặt nhiều rung động cơ học cũng khiến các đầu vít dễ bị lỏng lẻo.

Số lượng cực

Số lượng cực quy định số lượng mạch riêng lẻ được chứa trong một khối đầu cuối. Thông số này thường dao động từ một cực đơn đến tối đa 24 cực.

Ngoài ra, bạn cũng cần quan tâm đến 2 tiêu chuẩn kỹ thuật đặc thù của Terminal block là tiêu chuẩn IEC và UL. Đối với một số khu vực có điều kiện khắc nghiệt, cần tham khảo ý kiến của các chuyên gia để lựa chọn được linh kiện phù hợp. 

Câu hỏi thường gặp về cầu đấu dây

Câu hỏi 1: Có được kết hợp nhiều loại cầu đấu trong một ứng dụng không?

Trả lời: Có nhưng phải đảm bảo khả năng tương thích và khả năng cách điện. Tốt nhất hãy liên hệ các kỹ sư điện để được trợ giúp.

Câu hỏi 2: Khối đầu cuối có được sử dụng cho nhiều kích cỡ dây khác nhau không?

Trả lời: Việc sử dụng khối đầu cuối để kết nối cỡ dây cụ thể đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các tiếp xúc điện được an toàn và chắc chắn. Thay thế bằng các cỡ dây khác nhau có thể tiềm ẩn nhiều rủi ro về sự cố điện.

Câu hỏi 3: Cầu đấu dây có cần định kỳ kiểm tra không?

Trả lời: Có. Quá trình kiểm tra định kỳ cầu đấu bao gồm: vệ sinh, kiểm tra các kết nối và thay thế các bộ phận bị mài mòn.