MCCB Là Gì? Cấu Tạo, Phân Loại Và Ứng Dụng Chi Tiết 2025

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) là một loại Aptomat (CB) dạng khối, được thiết kế để bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố nghiêm trọng như quá tải và ngắn mạch. Đây là thiết bị đóng cắt chủ chốt trong các hệ thống điện công nghiệp 3 pha, có khả năng xử lý các dòng điện định mức cao, thường lên đến 2500A.

MCCB là gì? Chức năng & Nguyên lý hoạt động

MCCB là Aptomat khối, có 3 chức năng chính: bảo vệ quá tải (dùng thanh lưỡng kim), bảo vệ ngắn mạch (dùng bộ phận từ tính), và đóng/ngắt mạch thủ công để bảo trì.

MCCB có 3 chức năng chính. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên việc phát hiện sự bất thường của dòng điện:

• Bảo vệ quá tải (Overload Protection): Khi dòng điện vượt quá mức cho phép trong một khoảng thời gian (ví dụ do động cơ bị kẹt), thanh lưỡng kim bên trong MCCB sẽ nóng lên, cong và tác động vào cơ cấu ngắt, tự động ngắt mạch để bảo vệ thiết bị.
• Bảo vệ ngắn mạch (Short Circuit Protection): Khi xảy ra ngắn mạch (chạm chập), dòng điện tăng vọt lên mức cực cao (kA). Bộ phận từ tính (cuộn solenoid) bên trong MCCB sẽ tạo ra một từ trường cực mạnh, tác động “ngay lập tức” (instantaneous) lên cơ cấu ngắt để ngắt mạch trong thời gian nhanh nhất, ngăn ngừa hỏa hoạn và phá hủy thiết bị.
• Đóng/Ngắt thủ công: Cho phép người vận hành chủ động bật/tắt nguồn điện của phụ tải để phục vụ cho các công tác bảo trì, sửa chữa.

Cấu tạo của MCCB

MCCB có cấu tạo phức tạp, gồm 5 bộ phận chính: Vỏ đúc (Moulded Case) chịu nhiệt, Cơ cấu ngắt (Trip Mechanism) kết hợp lưỡng kim và từ tính, Buồng dập hồ quang (Arc Chute), Tiếp điểm (Contacts), và Cần gạt (Operating Handle).

Không giống như MCB, MCCB có cấu tạo phức tạp và bền bỉ hơn, thường được đặt trong các tủ điện phân phối chính. Các bộ phận cốt lõi bao gồm:

1. Vỏ đúc (Moulded Case): Làm bằng vật liệu composite (nhựa tổng hợp) có khả năng cách điện, chịu nhiệt độ cao và chống cháy.
2. Cơ cấu ngắt (Trip Mechanism): Tổ hợp phức tạp của các bộ cảm biến (lưỡng kim cho quá tải, từ tính cho ngắn mạch) và lẫy cơ khí để ngắt tiếp điểm.
3. Buồng dập hồ quang (Arc Chute): Rất quan trọng, bao gồm nhiều tấm kim loại mỏng xếp song song. Khi ngắt mạch, hồ quang điện sinh ra sẽ bị kéo vào buồng này, bị chia nhỏ và dập tắt nhanh chóng, tránh gây cháy nổ.
4. Tiếp điểm (Contacts): Thường làm bằng hợp kim bạc để đảm bảo độ dẫn điện tốt và độ bền cơ học cao khi đóng ngắt dòng điện lớn.
5. Cần gạt (Operating Handle): Cho phép thao tác đóng/ngắt bằng tay. Thường có 3 trạng thái: ON (Bật), OFF (Tắt) và TRIP (Nhảy, nằm ở giữa, cần phải gạt về OFF trước khi gạt lại ON).

Các thông số kỹ thuật trên aptomat MCCB

Các thông số quan trọng nhất trên MCCB bao gồm: (Dòng định mức), (Điện áp làm việc), (Dòng cắt tối đa) – là khả năng ngắt dòng ngắn mạch cao nhất, và (Dòng cắt thực tế) – là khả năng ngắt và tái sử dụng lại.

Việc đọc hiểu các thông số kỹ thuật là bắt buộc để lựa chọn đúng thiết bị. Để hiểu rõ hơn về các ký hiệu và thông số trên Aptomat (CB), bạn cần lưu ý:

• (Dòng định mức): Dòng điện tối đa mà MCCB có thể hoạt động liên tục mà không ngắt. Ví dụ: 100A, 250A, 800A… (tối đa 2500A).
• (Điện áp làm việc): Điện áp MCCB hoạt động bình thường (ví dụ: 220V, 380V, 415V, 690V).
• (Điện áp cách điện): Mức điện áp tối đa mà vỏ và các bộ phận cách điện của MCCB có thể chịu được, thường cao hơn (ví dụ: 800-1000V).
• (Điện áp xung): Khả năng chịu điện áp tăng vọt tức thời (ví dụ do sét đánh) mà không hỏng (ví dụ: 6-8kV).
• (Dòng cắt tối đa): Khả năng chịu đựng và ngắt thành công dòng ngắn mạch lớn nhất (kA). Nếu dòng ngắn mạch thực tế vượt , MCCB có thể bị phá hủy.
• (Dòng cắt thực tế): Khả năng ngắt dòng ngắn mạch và có thể tái sử dụng lại ngay. Thường = 50%, 75% hoặc 100% . Loại 100% là tốt nhất.

Phân loại aptomat MCCB

MCCB được phân loại theo: Số cực (2P, 3P, 4P), Dòng định mức () (từ 10A-2500A), và Đường cong ngắt (Trip Curve). Phổ biến nhất là Loại C (cho motor nhỏ) và Loại D (cho motor lớn, dòng khởi động cao).

MCCB được phân loại theo nhiều tiêu chí:

• Theo số cực: 2P (2 cực, cho 1 pha), 3P (3 cực, cho 3 pha không trung tính), 4P (4 cực, cho 3 pha có trung tính).
• Theo dòng định mức (): Từ 10A đến 2500A.
• Theo loại đường cong ngắt (Trip Curve): Quyết định độ nhạy của bảo vệ ngắn mạch.

Loại	Dòng tác động (Ngắn mạch)	Thời gian ngắt	Chức năng	Ứng dụng
B	3-5x	Tối đa 13s	Tải điện trở	Chiếu sáng, điện dân dụng
C	5-10x	Tối đa 5s	Tải cảm ứng (Motor nhỏ)	Công nghiệp, thương mại
D	10-20x	Tối đa 3s	Tải cảm ứng cao (Dòng khởi động lớn)	Động cơ lớn, máy biến áp
K	8-12x	Tối đa 5s	Khởi động cao	Công nghiệp nặng, motor (ví dụ: mạch khởi động sao-tam giác)
Z	2-3x	Tối đa 5s	Thiết bị nhạy (Rất nhạy)	Y tế, bán dẫn, điện tử

Ứng dụng của MCCB

MCCB được dùng làm thiết bị bảo vệ chính (Aptomat tổng) trong các tủ điện phân phối (MSB, DB), bảo vệ máy phát điện, bảo vệ ngân hàng tụ bù, và bảo vệ các động cơ công nghiệp có công suất lớn.

Với khả năng chịu dòng lớn và độ bền cao, MCCB là trái tim của hệ thống phân phối điện hạ thế:

1. Bảo vệ máy hàn công nghiệp: Nơi có dòng điện hoạt động cao và biến thiên.
2. Bảo vệ ngân hàng tụ điện: Dùng để bù công suất phản kháng, giảm chi phí tiền điện.
3. Bảo vệ bộ cấp điện chính: Làm Aptomat tổng cho các tủ điện phân phối (MSB, DB).
4. Bảo vệ máy phát điện: Ngăn ngừa xung đột điện lưới và bảo vệ máy phát khi có sự cố.
5. Bảo vệ động cơ (Motor): Thường kết hợp với các bộ khởi động như Contactor để bảo vệ ngắn mạch.

Chúng luôn được lắp đặt ở vị trí đầu nguồn của một hệ thống hoặc một nhánh tải lớn để đảm bảo an toàn tối ưu.

Phân biệt MCCB và MCB

MCCB (khối) dùng cho dòng điện cao (lên đến 2500A), dòng cắt rất cao (lên đến 200kA), có thể điều chỉnh dòng, dùng cho công nghiệp. MCB (tép) dùng cho dòng thấp (< 125A), dòng cắt thấp, không điều chỉnh được, dùng cho dân dụng và tủ nhánh.

Đây là nhầm lẫn phổ biến nhất. Cả hai đều là CB, nhưng phục vụ các mục đích khác nhau. MCB (Miniature Circuit Breaker) là Aptomat tép.

Đặc điểm	MCCB (Aptomat khối)	MCB (Aptomat tép)
Dòng định mức ()	Cao: Thường từ 63A đến 2500A.	Thấp: Thường dưới 125A (phổ biến 6A – 63A).
Dòng cắt ngắn mạch ()	Rất cao: Thường từ 25kA đến 200kA.	Thấp: Thường 4.5kA, 6kA, 10kA.
Khả năng điều chỉnh	Nhiều loại có thể điều chỉnh dòng quá tải (ví dụ: 0.8-1.0x ).	Cố định, không thể điều chỉnh.
Kích thước & Lắp đặt	Lớn, dạng khối, bắt vít vào thanh cái hoặc panel.	Nhỏ, dạng tép, cài trên thanh Din rail.
Ứng dụng	Điện công nghiệp, tủ tổng (MSB), tải lớn.	Điện dân dụng, tủ nhánh (DB), chiếu sáng, ổ cắm.

Những lưu ý khi chọn lắp đặt MCCB

Khi chọn MCCB, phải tuân thủ công thức (dòng định mức phải nằm giữa dòng tải và dòng cho phép của dây dẫn) và (dòng cắt của MCCB phải lớn hơn dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp đặt).

Việc lựa chọn MCCB phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Một cách nhanh chóng là tham khảo bảng chọn Aptomat theo công suất (kW), tuy nhiên, các kỹ sư phải tính toán dựa trên:

• Công thức chọn: và .
  • : Dòng điện làm việc tối đa của tải.
  • : Dòng định mức của MCCB.
  • : Dòng cho phép của dây dẫn.
  • : Dòng cắt của MCCB (chính là hoặc ).
  • : Dòng ngắn mạch lớn nhất tính toán tại điểm lắp đặt.
• Hệ số dự phòng: Nên chọn lớn hơn khoảng 25-30% để dự phòng phát triển tải và tránh ngắt do quá tải nhất thời.
• Vị trí lắp đặt: Toàn bộ quy trình lắp đặt hệ thống điện hạ thế phải đảm bảo MCCB được đặt ở nơi khô ráo, thông gió, trong tủ điện đạt chuẩn, siết chặt các đầu cos với lực (mô-men xoắn) khuyến nghị.

Hướng dẫn kiểm tra và bảo trì MCCB

Bảo trì MCCB định kỳ 6-12 tháng/lần là bắt buộc. Các bước chính bao gồm: mô phỏng quá tải (bơm dòng), kiểm tra ngắt tức thời, kiểm tra điện trở tiếp xúc và scan nhiệt để phát hiện điểm nóng bất thường.

MCCB là thiết bị an toàn, do đó cần được kiểm tra định kỳ (6-12 tháng/lần) để đảm bảo hoạt động tin cậy. Đây là một phần quan trọng của dịch vụ bảo trì hệ thống điện.

1. Mô phỏng quá tải: Sử dụng thiết bị test CB (máy bơm dòng) để bơm dòng điện 2-3 lần và kiểm tra thời gian ngắt có tuân thủ theo đường cong đặc tính của nhà sản xuất không.
2. Mô phỏng ngắn mạch: Thử nghiệm với dòng điện lớn (sử dụng thiết bị chuyên dụng) để kiểm tra khả năng ngắt tức thời.
3. Kiểm tra tiếp điểm: Kiểm tra điện trở tiếp xúc của MCCB, đảm bảo không bị oxy hóa hay lỏng lẻo.
4. Kiểm tra nhiệt độ: Sử dụng dịch vụ scan nhiệt tủ điện (camera nhiệt) khi hệ thống đang mang tải để phát hiện sớm các điểm phát nhiệt bất thường tại đầu nối.

Một số câu hỏi về MCCB (FAQ)

• MCCB dùng cho điện 1 pha được không?

  Có, bạn có thể sử dụng MCCB loại 2 cực (2P) cho hệ thống 1 pha công suất lớn. Tuy nhiên, chi phí thường cao hơn nhiều so với dùng MCB 2P tương đương.

• MCCB có chống rò điện không?

  Không. Chức năng cơ bản của MCCB chỉ là chống quá tải và ngắn mạch. Để chống rò điện (chống giật), bạn phải lắp thêm một RCD (như ELCB hoặc RCCB) hoặc sử dụng loại MCCB chuyên dụng có tích hợp bảo vệ rò (gọi là EL-MCCB hoặc MPCB với mô-đun rò).

• Loại MCCB nào tốt nhất?

  Tùy ứng dụng. Loại “tốt nhất” là loại phù hợp nhất. MCCB điện tử (Electronic Trip) cho phép điều chỉnh chính xác và có nhiều tính năng giám sát, phù hợp cho tải quan trọng. MCCB nhiệt-từ (Thermal-Magnetic) có giá thành thấp hơn, bền bỉ, phù hợp cho các tải thông thường.

• MCCB thay thế ACB (Máy cắt không khí) được không?

  Không. ACB (Air Circuit Breaker) được thiết kế cho các ứng dụng nặng hơn MCCB. ACB thường dùng làm máy cắt tổng cho toàn bộ hệ thống hạ thế (ví dụ: đầu ra của trạm biến áp) với dòng điện rất lớn (lên đến 6300A) và khả năng tùy chỉnh, bảo trì cao cấp hơn. MCCB chỉ dùng cho các nhánh phụ tải hoặc tổng tủ phân phối nhỏ hơn.