MCB có nhiều loại khác nhau về số cực, dòng điện định mức, khả năng cắt, đường cong tác động và điện áp làm việc. Vì vậy, để chọn đúng MCB không nên chỉ nhìn vào số Ampe mà cần xem đồng thời nhiều thông số của mạch điện và tải sử dụng.
MCB là viết tắt của Miniature Circuit Breaker, thường được gọi với nhiều tên khác nhau như aptomat MCB, CB tép, aptomat tép hay cầu dao tự động dạng tép.
MCB là thiết bị đóng cắt được lắp đặt để bảo vệ mạch điện khi xảy ra sự cố quá dòng, chủ yếu gồm quá tải và ngắn mạch. Nếu nói một cách dễ hiểu, MCB hoạt động tương tự một chiếc công tắc có khả năng tự động ngắt khi dòng điện vượt quá điều kiện làm việc cho phép của mạch.
Trước đây, cầu chì được sử dụng phổ biến để bảo vệ quá dòng. Khi dòng điện tăng quá mức, dây chảy bên trong cầu chì nóng lên và đứt để ngắt mạch. Tuy nhiên, sau khi tác động, cầu chì thường phải được thay mới.
MCB tiện lợi hơn ở điểm thiết bị không bị phá hủy sau mỗi lần tác động trong điều kiện làm việc bình thường. Sau khi kiểm tra và xử lý nguyên nhân gây sự cố, người sử dụng có thể đóng MCB trở lại để cấp điện cho mạch.
Bên cạnh khả năng bảo vệ, cần lưu ý rằng MCB chủ yếu bảo vệ mạch điện trước quá tải và ngắn mạch. MCB thông thường không phải thiết bị chuyên dùng để phát hiện dòng điện rò. Nếu hệ thống cần bảo vệ dòng rò hoặc tăng khả năng bảo vệ con người trước nguy cơ điện giật do rò điện, cần sử dụng thiết bị phù hợp như RCCB hoặc RCBO.
Hai sự cố chính mà MCB cần xử lý là quá tải và ngắn mạch. Mặc dù đều làm dòng điện tăng cao nhưng đặc điểm của hai hiện tượng này khác nhau.
Quá tải xảy ra khi dòng điện chạy qua mạch lớn hơn mức mà mạch được thiết kế để làm việc trong một khoảng thời gian nhất định.
Một trường hợp dễ gặp là nhiều thiết bị công suất lớn cùng hoạt động trên một nhánh điện. Nếu tình trạng này kéo dài, dây dẫn và các điểm đấu nối có thể nóng lên quá mức.
MCB thường sử dụng cơ cấu nhiệt với thanh lưỡng kim để phát hiện tình trạng quá tải. Khi dòng điện cao kéo dài, thanh lưỡng kim nóng lên, biến dạng và tác động cơ cấu ngắt.
Do quá tải không phải lúc nào cũng cần ngắt tức thời, thời gian tác động của MCB còn phụ thuộc vào mức dòng điện vượt quá dòng định mức và đặc tính của thiết bị.
Ngắn mạch nguy hiểm hơn vì dòng điện có thể tăng lên rất lớn chỉ trong thời gian rất ngắn.
Khi xảy ra ngắn mạch, MCB sử dụng cơ cấu điện từ để tác động nhanh và mở tiếp điểm, qua đó cách ly phần mạch bị sự cố.
Tuy nhiên, MCB chỉ có thể ngắt an toàn khi dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt nằm trong khả năng cắt mà thiết bị được thiết kế để chịu được. Đây là lý do ngoài số Ampe, người chọn MCB còn phải quan tâm đến thông số kA.
Trên thân một MCB thường có nhiều ký hiệu khác nhau. Mỗi ký hiệu phản ánh một đặc tính của thiết bị và có thể ảnh hưởng trực tiếp đến việc MCB có phù hợp với mạch điện hay không.
Những thông số cần quan tâm nhất gồm:
Không nên chỉ dựa vào một trong các thông số trên để lựa chọn.
Dòng điện định mức thường được ký hiệu là In và tính bằng Ampe.
Trên thị trường có nhiều mức dòng khác nhau như 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A và các mức khác tùy từng series sản phẩm.
Dòng định mức của MCB không đơn giản là “thiết bị dùng bao nhiêu A thì chọn MCB bấy nhiêu A”. Khi thiết kế mạch, cần xem cả dòng tải và khả năng chịu dòng của dây dẫn.
Một nguyên tắc cơ bản thường được sử dụng là:
Dòng tải thiết kế ≤ dòng định mức MCB ≤ khả năng chịu dòng cho phép của dây dẫn.
Hay biểu diễn ngắn gọn:
Ib ≤ In ≤ Iz
Trong đó:
Điều này rất quan trọng. Nếu chọn MCB có dòng quá lớn chỉ vì muốn thiết bị ít nhảy hơn, dây dẫn có thể không còn được bảo vệ đúng khi xảy ra quá tải.
Ngược lại, nếu dòng MCB quá thấp so với tải làm việc bình thường, MCB có thể thường xuyên ngắt mặc dù mạch không có sự cố.
Một MCB 20A và một MCB khác cũng 20A chưa chắc có khả năng bảo vệ giống nhau.
Ngoài dòng định mức, MCB còn có khả năng cắt ngắn mạch, thường được thể hiện bằng đơn vị kA.
Tùy từng series, có thể gặp các mức như:
Ví dụ, MCB có khả năng cắt 6kA được thiết kế để ngắt dòng ngắn mạch trong phạm vi khả năng mà nhà sản xuất và tiêu chuẩn quy định cho sản phẩm đó.
Không nên hiểu rằng chọn MCB có kA càng lớn luôn càng tốt. Điều quan trọng là khả năng cắt của MCB phải không thấp hơn dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt.
Ở những vị trí gần nguồn hoặc trong hệ thống có công suất ngắn mạch lớn, yêu cầu về khả năng cắt có thể cao hơn so với các mạch nhánh thông thường.
Tùy tiêu chuẩn áp dụng, thông số khả năng cắt có thể được thể hiện bằng các ký hiệu như Icn hoặc Icu, vì vậy khi so sánh hai sản phẩm cần kiểm tra đúng catalogue và tiêu chuẩn của từng series.
Một đặc tính khác thường được thể hiện ngay trước dòng định mức là đường cong tác động, hay trip curve.
Các curve phổ biến trên nhiều dòng MCB là B, C và D.
Nếu chọn curve quá nhạy, MCB có thể nhảy khi thiết bị khởi động. Ngược lại, nếu chọn curve không phù hợp chỉ để tránh nhảy MCB, hiệu quả bảo vệ của mạch có thể không còn đúng với thiết kế.
Đây là những ký hiệu rất thường gặp trên thân aptomat MCB.
Ví dụ với ký hiệu:
C20
thì:
Tương tự:
Tuy nhiên, C20 không phải là toàn bộ thông tin cần thiết để chọn một chiếc MCB.
Hai sản phẩm cùng ghi C20 vẫn có thể khác nhau về:
Ví dụ, một MCB C20 1P 6kA không thể mặc nhiên xem là tương đương với một MCB C20 3P 10kA chỉ vì cả hai cùng có dòng định mức 20A.
Vì vậy, khi đọc thông số trên MCB nên xem cả cụm thông tin thay vì chỉ nhìn vào số Ampe.
MCB có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau như số cực, dòng định mức, đường cong tác động hoặc khả năng cắt.
Trong thực tế, cách phân loại theo số cực là một trong những cách dễ nhận biết nhất.
MCB 1P có một cực đóng cắt.
Loại này được sử dụng phổ biến trong các mạch điện một pha khi thiết kế yêu cầu đóng cắt và bảo vệ trên dây pha.
MCB 1P có ưu điểm nhỏ gọn, chỉ chiếm một module đối với nhiều series dạng DIN rail và được sử dụng rộng rãi trong các mạch chiếu sáng, ổ cắm và các nhánh tải phù hợp.
Điện áp làm việc, dòng định mức và khả năng cắt của MCB 1P không cố định mà phụ thuộc vào từng hãng và từng series.
MCB 1P+N cũng được sử dụng trong hệ thống điện một pha nhưng có cấu hình khác MCB 1P thông thường.
Thiết bị có cực pha được bảo vệ và một cực trung tính được đóng cắt cùng với cực pha theo thiết kế của sản phẩm.
Không nên nhầm MCB 1P+N với mọi loại MCB 2P, bởi cấu tạo và chức năng bảo vệ của từng cực có thể khác nhau tùy series.
MCB 2P có hai cực được đóng cắt đồng thời.
Trong hệ thống điện một pha, MCB 2P thường được sử dụng khi cần ngắt đồng thời cả hai dây theo yêu cầu thiết kế.
Ngoài cách sử dụng trong mạng một pha, chức năng cụ thể của MCB 2P còn phụ thuộc vào sơ đồ hệ thống điện. Vì vậy không nên định nghĩa mọi MCB 2P đơn giản là “một dây pha và một dây trung tính” trong tất cả trường hợp.
MCB 3P có ba cực và thường được sử dụng cho các nhánh tải ba pha.
Khi xảy ra sự cố làm cơ cấu bảo vệ tác động theo thiết kế của sản phẩm, ba cực được đóng cắt đồng thời.
MCB 3P xuất hiện khá phổ biến trong tủ điện, máy móc và các hệ thống điện công nghiệp có tải ba pha.
MCB 4P có bốn cực đóng cắt và thường được sử dụng trong những hệ thống ba pha có yêu cầu đóng cắt thêm dây trung tính.
So với 3P, MCB 4P chiếm nhiều không gian hơn trong tủ điện nhưng đáp ứng những sơ đồ cần đóng cắt đồng thời bốn dây.
Ngoài 4P, một số nhà sản xuất còn có cấu hình 3P+N, vì vậy khi lựa chọn cần đọc chính xác thông số của series thay vì chỉ dựa vào hình dạng bên ngoài.
MCB phải xử lý hai dạng quá dòng có đặc điểm rất khác nhau, vì vậy bên trong thiết bị thường có hai cơ chế bảo vệ chính: bảo vệ nhiệt và bảo vệ điện từ.
Khi quá tải xảy ra trong một khoảng thời gian, dòng điện chạy qua thanh lưỡng kim làm bộ phận này nóng lên và biến dạng. Khi đạt điều kiện tác động, cơ cấu cơ khí được giải phóng và tiếp điểm mở ra để ngắt mạch.
Đối với ngắn mạch, dòng điện tăng rất nhanh nên MCB sử dụng cơ cấu điện từ để tác động gần như tức thời. Tiếp điểm mở ra và hồ quang sinh ra trong quá trình ngắt được dẫn vào buồng dập hồ quang.
Bên trong một MCB còn có các chi tiết như tay gạt, cơ cấu chốt, tiếp điểm, đầu đấu dây, buồng dập hồ quang, thanh lưỡng kim và cuộn điện từ.
Người dùng thông thường không cần dựa vào từng chi tiết cấu tạo này để chọn sản phẩm. Khi mua MCB, các thông số như dòng định mức, số cực, curve, khả năng cắt và điện áp làm việc có ý nghĩa thực tế hơn.
Không có một mức MCB cố định có thể áp dụng cho mọi máy lạnh, bếp điện, máy nước nóng hay một loại thiết bị cụ thể.
Hai thiết bị có cùng tên gọi nhưng khác công suất, dòng làm việc, dòng khởi động hoặc cách đi dây có thể cần phương án bảo vệ khác nhau.
Có thể lựa chọn MCB theo trình tự sau.
Trước tiên cần xác định hệ thống sử dụng điện một pha hay ba pha và sơ đồ điện yêu cầu đóng cắt những dây nào.
Từ đó mới xác định MCB 1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P hay cấu hình khác phù hợp.
Dòng điện của tải có thể được lấy từ thông số kỹ thuật của thiết bị hoặc tính toán dựa trên công suất, điện áp, hệ số công suất và đặc tính tải khi cần thiết.
Không nên chọn dòng MCB chỉ dựa vào tên thiết bị.
MCB không chỉ bảo vệ thiết bị mà còn có vai trò rất quan trọng trong việc bảo vệ đường dây.
Dòng định mức của MCB phải phù hợp với khả năng chịu dòng của dây dẫn trong điều kiện lắp đặt thực tế.
Tiết diện dây giống nhau nhưng cách đi dây, nhiệt độ môi trường, số dây đặt chung và loại cáp khác nhau có thể làm khả năng tải dòng thay đổi.
Sau khi xác định tải và dây dẫn mới lựa chọn dòng định mức thích hợp.
Ví dụ các mức 16A, 20A, 25A hay 32A không phải là mức dành riêng cho một loại thiết bị nào. Chúng chỉ là các cấp dòng định mức của MCB và phải được lựa chọn theo mạch cụ thể.
Tiếp theo cần xác định khả năng cắt ngắn mạch phù hợp.
MCB 4,5kA, 6kA và 10kA không chỉ khác nhau về con số trên vỏ. Thông số này liên quan đến khả năng thiết bị ngắt an toàn khi xuất hiện dòng ngắn mạch.
Với những hệ thống cần tính toán chính xác, dòng ngắn mạch dự kiến nên được xác định trong thiết kế điện thay vì chọn kA theo cảm tính.
Curve cần phù hợp với đặc tính dòng khởi động của tải.
Đối với tải có dòng khởi động lớn, nếu chọn curve quá nhạy có thể xảy ra tình trạng MCB ngắt mỗi khi thiết bị khởi động dù không có sự cố thực sự.
Tuy nhiên cũng không nên tùy ý đổi sang curve có ngưỡng tác động cao hơn để khắc phục hiện tượng MCB thường xuyên nhảy. Trước hết cần xác định nguyên nhân là quá tải, dòng khởi động hay lỗi của hệ thống.
Cuối cùng cần kiểm tra điện áp định mức và loại nguồn được nhà sản xuất cho phép.
Không nên mặc định MCB dùng trong mạch AC có thể lắp trực tiếp cho DC chỉ vì dòng định mức giống nhau.
Dòng điện một chiều khó dập hồ quang hơn và một số MCB DC còn có yêu cầu riêng về số cực, chiều đấu dây hoặc điện áp trên mỗi cực.
Nếu sử dụng MCB cho hệ DC, cần lựa chọn đúng model mà nhà sản xuất công bố cho ứng dụng này.
Nếu một MCB thường xuyên tự ngắt, không nên xử lý bằng cách đổi ngay sang loại có số Ampe lớn hơn.
Nguyên nhân có thể đến từ:
Việc tăng từ MCB 20A lên 32A chẳng hạn chỉ để thiết bị không nhảy nữa có thể làm mất sự phối hợp bảo vệ với dây dẫn.
Cần xác định nguyên nhân trước khi thay đổi thông số bảo vệ.
Trên thị trường hiện nay có nhiều thương hiệu MCB như Schneider, ABB, Mitsubishi, LS, Chint, Fuji và các hãng khác.
Không có một thương hiệu duy nhất phù hợp cho mọi hệ thống. Khi so sánh, nên bắt đầu từ thông số kỹ thuật cần thiết rồi mới lựa chọn series và thương hiệu.
Tại Bến Thành hiện có các nhóm sản phẩm MCB Schneider, ABB, Mitsubishi, LS, Chint và Fuji để người dùng lựa chọn theo nhu cầu.
Schneider có nhiều dòng MCB phục vụ từ hệ thống điện dân dụng đến các tủ điện thương mại và công nghiệp.
Tùy từng series, sản phẩm có sự khác nhau về số cực, dòng định mức, khả năng cắt và đặc tính tác động.
Khi chọn MCB Schneider nên xác định series phù hợp trước, sau đó mới so sánh model theo số cực, dòng A và khả năng cắt thay vì chỉ dựa vào thương hiệu.
MCB ABB có nhiều lựa chọn về số cực và dòng định mức cho các hệ thống điện hạ thế.
Các dòng sản phẩm khác nhau có thể có khả năng cắt và phạm vi ứng dụng khác nhau. Vì vậy khi thay thế MCB ABB cũng nên kiểm tra đầy đủ mã hàng và thông số thay vì chỉ chọn một sản phẩm cùng số Ampe.
Mitsubishi có các series MCB DIN như BH-D6, BH-D10 và các dòng liên quan.
Ngay trong cùng một hãng, hai series có thể cùng dải dòng định mức nhưng khác khả năng cắt. Đây là ví dụ cho thấy khi chọn MCB không nên chỉ nhìn vào dòng A.
Ngoài ra, Mitsubishi cũng có nhiều cấu hình số cực và đường cong tác động khác nhau tùy series.
MCB LS được sử dụng trong cả hệ thống điện dân dụng và công nghiệp với nhiều series khác nhau.
Các dòng sản phẩm có thể khác nhau về khả năng cắt, dải dòng và số cực. Khi lựa chọn nên đối chiếu chính xác catalogue của series cần sử dụng.
Chint có nhiều dòng MCB dạng module với các lựa chọn về dòng định mức, số cực và curve.
Một số series có thể cung cấp các cấu hình từ 1P đến nhiều cực cùng nhiều mức khả năng cắt khác nhau, phù hợp với các nhu cầu lắp đặt khác nhau.
Fuji cũng cung cấp các dòng thiết bị bảo vệ mạch điện dùng trong hệ thống điện và tủ điều khiển.
Khi lựa chọn MCB Fuji cần kiểm tra đúng series, dòng định mức, điện áp, số cực và khả năng cắt theo yêu cầu của mạch.
MCB phù hợp khi yêu cầu chính là bảo vệ quá tải và ngắn mạch, nhưng không phải mọi nhu cầu bảo vệ điện đều có thể giải quyết bằng MCB.
Nếu mạch cần bảo vệ dòng rò, có thể cần RCCB.
Nếu muốn kết hợp bảo vệ quá tải, ngắn mạch và dòng rò trong cùng một thiết bị, RCBO là lựa chọn cần xem xét.
Đối với các hệ thống có dòng điện lớn, yêu cầu khả năng cắt cao hoặc cần nhiều chức năng hiệu chỉnh bảo vệ hơn, MCCB có thể phù hợp hơn MCB tùy thiết kế.
Vì vậy, trước khi chọn sản phẩm cần xác định rõ hệ thống đang cần bảo vệ loại sự cố nào. Chọn đúng loại thiết bị ngay từ đầu sẽ hiệu quả hơn việc chỉ tăng dòng định mức hoặc khả năng cắt của MCB.
Nếu đã có bản vẽ hoặc thông số thiết kế, việc lựa chọn khá đơn giản. Chỉ cần đối chiếu model với các yêu cầu đã được xác định.
Nếu chưa có model cụ thể, nên chuẩn bị ít nhất các thông tin sau:
Từ các thông tin này có thể thu hẹp lựa chọn theo trình tự số cực → dòng định mức → khả năng cắt → curve → điện áp → series → thương hiệu, thay vì chọn MCB chỉ dựa trên số Ampe hoặc giá bán.
