Với tải thông thường, nguyên tắc cốt lõi là: dòng bảo vệ phải không nhỏ hơn dòng tải nhưng không vượt quá khả năng tải cho phép của dây dẫn. Với động cơ hoặc tải có dòng xung kích lớn, còn phải kiểm tra đặc tính khởi động và ngưỡng tác động tức thời của MCCB. Vì vậy, cùng một công suất kW chưa chắc dùng cùng một MCCB nếu điện áp, cosφ, hiệu suất, loại tải hoặc điều kiện lắp đặt khác nhau.
Công suất chỉ cho biết mức năng lượng tải sử dụng hoặc cung cấp, còn MCCB tác động theo dòng điện. Do đó bước đầu tiên luôn là xác định dòng tải thực tế hoặc dòng tải tính toán.
Nếu thiết bị đã có dòng định mức đáng tin cậy trên nhãn máy, giá trị đó thường là dữ liệu ưu tiên để kiểm tra lựa chọn. Khi chỉ biết công suất, phải quy đổi sang dòng điện theo đúng loại tải.
Ví dụ, hai tải cùng 22 kW nhưng một tải điện trở có cosφ gần 1, còn một động cơ có cosφ = 0,85 và hiệu suất 90% sẽ cho dòng tính toán khác nhau. Chọn MCCB chỉ bằng một bảng “kW → A” mà bỏ qua các thông số này có thể dẫn đến chọn thiếu dòng hoặc chọn quá lớn.
Một điểm thường bị hiểu sai là cộng cố định 20% hoặc nhân 1,25 cho mọi tải rồi chọn MCCB. Hệ số dự phòng chỉ hợp lý khi nó phản ánh tải liên tục, khả năng mở rộng, điều kiện môi trường hoặc yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Không nên dùng một hệ số duy nhất thay cho việc kiểm tra dòng tải, dây dẫn và đặc tính bảo vệ.
Với tải xoay chiều 1 pha, nếu P là công suất điện tác dụng đầu vào:
Ib=U×cosφP
Trong đó P tính bằng W, U tính bằng V và Ib tính bằng A.
Nếu tải gần thuần trở như điện trở gia nhiệt, cosφ thường gần 1 nên công thức có thể gần đúng thành:
Ib≈UP
Với tải 3 pha cân bằng, khi P là công suất điện tác dụng đầu vào:
Ib=3×U×cosφP
Trong công thức này, U là điện áp dây.
Nếu công suất kW là công suất cơ đầu ra của động cơ, cần xét hiệu suất η:
Ib=3×U×cosφ×ηPout
Không nên đưa η vào lần nữa nếu giá trị P đã là công suất điện đầu vào, vì như vậy sẽ làm dòng tính toán bị tăng sai.
Nếu tải được cho theo công suất biểu kiến S, dòng điện được tính trực tiếp từ kVA:
· 1 pha: Ib=S/U
· 3 pha: Ib=S/(3×U)
Cách này không cần nhân thêm cosφ vì kVA đã là công suất biểu kiến.
Sau khi có Ib, không nên chỉ chọn “cấp ampe gần nhất lớn hơn”. Cần kiểm tra đồng thời dòng tải và khả năng chịu dòng của dây dẫn.
Quan hệ cơ bản là:
Ib≤In≤Iz
Trong đó:
· Ib là dòng tải thiết kế
· In là dòng định mức của MCCB có bảo vệ quá tải cố định
· Iz là dòng cho phép của dây dẫn sau khi đã xét điều kiện lắp đặt và các hệ số hiệu chỉnh
Với MCCB có bộ bảo vệ điện tử hoặc nhiệt từ điều chỉnh được, cần phân biệt dòng khung và dòng chỉnh định bảo vệ quá tải Ir. Khi đó, việc bảo vệ thực tế nên được kiểm tra theo Ir: Ir phải đủ lớn để tải vận hành bình thường nhưng không được đặt cao hơn mức mà dây dẫn có thể chịu lâu dài.
Ví dụ, tính được Ib=46 A thì MCCB 50 A có thể là ứng viên ban đầu. Tuy nhiên, chỉ được chốt 50 A khi dây dẫn có Iz≥50 A trong điều kiện lắp đặt thực tế. Nếu dây chỉ cho phép 44 A, không được giải quyết bằng cách vẫn dùng MCCB 50 A; phải xem lại tiết diện dây, cách lắp hoặc tải.
Các cấp dòng phổ biến như 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A, 160 A, 200 A, 250 A... chỉ là các cấp sản phẩm thường gặp. Cấp dòng thực tế phụ thuộc từng dòng MCCB và bộ trip, vì vậy sau khi tính toán phải đối chiếu đúng thông số của thiết bị dự kiến sử dụng.
Với tải gia nhiệt hoặc tải có cosφ gần 1 và dòng khởi động nhỏ, dòng làm việc thường gần với dòng tính toán. Việc chọn MCCB chủ yếu tập trung vào ba yếu tố: Ib, khả năng tải của dây và khả năng cắt ngắn mạch.
Trong trường hợp này, cấp MCCB ngay trên dòng tải thường là điểm xuất phát hợp lý nếu vẫn thỏa điều kiện bảo vệ dây.
Động cơ không thể chọn MCCB chỉ từ dòng làm việc. Khi khởi động, dòng có thể tăng nhiều lần so với dòng định mức trong một khoảng thời gian ngắn. Nếu ngưỡng tác động tức thời của MCCB quá thấp, MCCB có thể nhảy dù động cơ không có sự cố.
Cách xử lý đúng không phải là tùy ý tăng MCCB lên một cấp rất lớn. Cần kiểm tra dòng định mức động cơ, phương pháp khởi động, dòng khởi động, thời gian tăng tốc và đặc tuyến tác động của bộ trip. Nếu dùng bảo vệ quá tải riêng cho động cơ, MCCB phía trước thường đảm nhiệm thêm chức năng bảo vệ ngắn mạch và phải được phối hợp với thiết bị bảo vệ quá tải.
Với hệ thống gồm nhiều tải, không nên cộng toàn bộ công suất danh định rồi coi đó là dòng chạy đồng thời nếu thực tế có hệ số sử dụng hoặc chế độ vận hành khác nhau. Ngược lại, tải có biến áp, tụ điện, bộ nguồn công suất hoặc thiết bị điện tử có thể tạo dòng xung kích cao dù dòng ổn định không lớn.
Do đó, công suất tổng là điểm bắt đầu; dòng cực đại trong chế độ vận hành thực tế và đặc tuyến của tải mới là dữ liệu quyết định mức bảo vệ phù hợp.
Giả sử tải 3 pha 380 V, cosφ ≈ 1:
Ib=3×38030.000≈45,6 A
MCCB 50 A là ứng viên ban đầu. Có thể chọn khi dây dẫn sau hiệu chỉnh chịu được ít nhất 50 A và khả năng cắt của MCCB phù hợp với dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp.
Giả sử công suất 22 kW là công suất cơ đầu ra, điện áp 380 V, cosφ = 0,85 và hiệu suất η=0,90:
Ib=3×380×0,85×0,9022.000≈43,7 A
MCCB 50 A có thể được xem là ứng viên về mặt dòng tải, nhưng chưa thể chốt chỉ từ kết quả 43,7 A. Cần kiểm tra dòng khởi động và ngưỡng tác động của MCCB. Nếu MCCB 50 A bị tác động khi khởi động, việc chuyển thẳng lên 63 A chỉ để “khỏi nhảy” có thể làm giảm mức bảo vệ; giải pháp đúng là kiểm tra bộ trip và phương án phối hợp bảo vệ.
Giả sử tải điện trở 1 pha 220 V:
Ib=22010.000≈45,5 A
MCCB 50 A là ứng viên ban đầu nếu dây dẫn có khả năng tải phù hợp. Nếu tải có cosφ nhỏ hơn 1, dòng thực tế sẽ lớn hơn 45,5 A và phải tính lại theo công thức 1 pha có cosφ.
Tính đúng dòng tải mới hoàn thành phần chọn ampe. Trước khi chốt MCCB, cần kiểm tra tối thiểu các điều kiện sau:
· Dòng tải tính toán Ib không vượt dòng chỉnh định bảo vệ
· Dòng định mức hoặc Ir không vượt khả năng tải cho phép Iz của dây sau hiệu chỉnh
· Ngưỡng tác động tức thời không gây nhảy giả khi động cơ hoặc tải có dòng xung kích khởi động
· Khả năng cắt cực hạn Icu không nhỏ hơn dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp; Ics cũng cần được xem xét khi yêu cầu duy trì khả năng làm việc sau sự cố
· Điện áp làm việc, số cực, tần số và điều kiện môi trường nằm trong giới hạn của MCCB
· Dự phòng công suất chỉ được cộng khi có nhu cầu tải tương lai hoặc điều kiện thiết kế rõ ràng, không dùng để thay thế phép tính dòng tải
Nếu một trong các điều kiện này không đạt, việc chọn đúng “số A” vẫn chưa đủ để bảo vệ mạch an toàn.
Muốn chọn MCCB theo công suất, hãy chuyển công suất thành dòng tải trước, sau đó chọn dòng định mức hoặc dòng chỉnh định sao cho đủ cho tải nhưng vẫn bảo vệ được dây dẫn. Với tải 1 pha và 3 pha, cần dùng đúng điện áp, cosφ và hiệu suất; với động cơ hoặc tải có dòng xung kích, phải kiểm tra thêm đặc tính khởi động và ngưỡng tác động. Một giá trị MCCB tính từ kW chỉ nên được xem là lựa chọn ban đầu cho đến khi đã kiểm tra dây dẫn và khả năng cắt ngắn mạch.
