MCB là gì? Cấu tạo, Phân loại và Ứng dụng chi tiết

MCB (viết tắt của Miniature Circuit Breaker) là một loại aptomat dạng tép, được thiết kế để tự động đóng ngắt mạch điện, bảo vệ hệ thống và các thiết bị điện khỏi hư hỏng do sự cố quá tải và ngắn mạch.

Chúng là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống điện hạ thế, từ dân dụng đến công nghiệp nhẹ, với dòng điện định mức (In) thường dưới 125A và dòng cắt ngắn mạch (Icu) phổ biến ở mức 6kA đến 10kA.

Cấu tạo của MCB

MCB được cấu tạo từ 4 bộ phận chính: Tiếp điểm (đóng/ngắt điện), Hộp dập hồ quang (dập lửa điện khi ngắt mạch), Cơ cấu truyền động (ngắt bằng tay hoặc tự động) và Móc bảo vệ (gồm rơle nhiệt chống quá tải và rơle điện từ chống ngắn mạch).

Một MCB tiêu chuẩn được cấu tạo từ 4 bộ phận chính:

1. Tiếp điểm: Gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, làm nhiệm vụ đóng/ngắt dòng điện.
2. Hộp dập hồ quang: Thường có dạng nửa kín với các lưới thép mỏng để chia nhỏ và dập tắt hồ quang điện phát sinh khi ngắt mạch.
3. Cơ cấu truyền động cắt: Có thể ngắt bằng tay (cần gạt) hoặc tự động (cơ điện).
4. Móc bảo vệ: Đây là bộ phận cốt lõi, bao gồm hai loại:
   • Móc điện từ (Rơle từ): Bảo vệ tức thời khi có ngắn mạch.
   • Móc nhiệt (Rơle nhiệt): Bảo vệ khi dòng điện vượt định mức (quá tải), hoạt động dựa trên sự giãn nở của thanh lưỡng kim.

Nguyên lý hoạt động của MCB

MCB hoạt động dựa trên 2 cơ chế: Cơ chế nhiệt (thanh lưỡng kim uốn cong, kích hoạt cơ cấu ngắt khi dòng điện quá tải) và Cơ chế từ (cuộn dây điện từ hút piston, ngắt mạch tức thời khi dòng điện tăng vọt do ngắn mạch).

MCB bảo vệ mạch điện theo 2 cơ chế song song:

• Bảo vệ quá tải (Cơ chế nhiệt): Khi dòng điện chạy qua vượt quá định mức (nhưng chưa đến mức ngắn mạch), thanh lưỡng kim trong móc nhiệt sẽ nóng lên, uốn cong và kích hoạt cơ cấu lò xo, làm tiếp điểm bị tách ra và ngắt mạch. Quá trình này cần thời gian, tùy thuộc vào mức độ quá tải.
• Bảo vệ ngắn mạch (Cơ chế từ): Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện tăng vọt đột ngột (gấp nhiều lần dòng định mức). Cuộn dây điện từ ngay lập tức tạo ra một từ trường mạnh, hút piston và kích hoạt cơ cấu ngắt mạch. Hành động này xảy ra gần như tức thời (chỉ vài mili giây) để bảo vệ an toàn tối đa.

Sau khi sự cố được khắc phục, MCB có thể được bật (reset) lại bằng tay.

Các thông số kỹ thuật quan trọng của MCB

Các thông số kỹ thuật quan trọng nhất của MCB bao gồm: In (Dòng điện định mức, tối đa 125A), Icu (Dòng cắt ngắn mạch cực đại, thường 6kA – 10kA), Ue (Điện áp định mức), và Đường cong đặc tính (Loại B, C, D) quyết định tốc độ ngắt.

Để lựa chọn MCB chính xác, bạn cần hiểu rõ các ký hiệu và thông số trên Aptomat (CB). Dưới đây là các thông số quan trọng nhất:

• Ue (Điện áp định mức): Điện áp hoạt động của MCB (ví dụ: 230V, 400V).
• Ui (Điện áp chịu đựng cách điện): Khả năng chịu đựng điện áp tối đa của lớp cách điện.
• Uimp (Điện áp chịu đựng xung): Khả năng chịu đựng điện áp xung (thường do sét).
• In (Dòng điện định mức): Dòng điện mà MCB hoạt động liên tục mà không ngắt. (Tối đa 125A).
• Icu (Dòng cắt ngắn mạch cực đại): Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch tối đa mà MCB có thể ngắt an toàn 1 lần (đơn vị kA).
• Ics (Dòng ngắn mạch chịu đựng): Khả năng ngắt dòng ngắn mạch an toàn 3 lần liên tiếp. Thường Ics = 75% hoặc 100% Icu.
• C16, C32…: Chỉ dòng định mức (16A, 32A) và đường cong đặc tính (Loại C).

Việc chọn các thông số này phải phù hợp với công suất (kW) của tải. Bạn có thể tham khảo bảng chọn Aptomat theo công suất để có lựa chọn chính xác nhất.

Phân loại các dòng MCB phổ biến

MCB được phân loại theo 3 tiêu chí chính: Theo số pha (1P, 2P, 3P, 4P), Theo cường độ dòng điện (In, ví dụ 16A, 32A, 63A…) và Theo đường cong đặc tính (B, C, D… tùy theo loại tải).

MCB được phân loại theo 3 tiêu chí chính để phù hợp với từng nhu cầu cụ thể:

1. Phân loại MCB theo số pha (Số cực)

MCB 1P và 2P dùng cho điện 1 pha (bảo vệ 1 dây pha, hoặc cả dây pha và trung tính). MCB 3P và 4P dùng cho điện 3 pha (bảo vệ 3 dây pha, hoặc cả 3 dây pha và trung tính).

2. Phân loại MCB theo cường độ dòng điện (In)

Dòng điện định mức (In) được chọn cao hơn dòng tải 15-20%. Các mức phổ biến: 1A-10A (đèn, thiết bị nhỏ), 16A-40A (ổ cắm, phòng, thiết bị vừa), trên 50A/63A (dùng làm MCB tổng).

• 1A – 10A: Cho các thiết bị nhạy cảm, công suất rất nhỏ (đèn, chuông).
• 12A – 25A: Cho các phòng phụ, khu vực chiếu sáng, ổ cắm.
• 25A – 50A: Cho các phòng chính (khách, ngủ), thiết bị công suất vừa (điều hòa, bếp).
• Trên 50A: Thường dùng làm MCB tổng (phổ biến 63A).

3. Phân loại MCB theo đường cong đặc tính

Đường cong đặc tính quyết định tốc độ ngắt: Loại B (nhạy, 3-5 lần In) dùng cho dân dụng, tải điện trở. Loại C (5-10 lần In) dùng cho tải cảm ứng nhẹ (điều hòa, động cơ nhỏ). Loại D (10-20 lần In) dùng cho tải có dòng khởi động rất cao (motor lớn, máy biến áp).

Đây là thông số quyết định tốc độ ngắt của MCB khi có sự cố, rất quan trọng để tránh ngắt nhầm do dòng khởi động:

Ứng dụng của Aptomat MCB

MCB được ứng dụng rộng rãi trong các tủ điện dân dụng (nhà ở, văn phòng) để bảo vệ mạch nhánh, ổ cắm, chiếu sáng. Ngoài ra, chúng còn dùng trong thương mại (cửa hàng) và công nghiệp nhẹ (xưởng may, trạm bơm) cho các tải công suất vừa và nhỏ.

MCB là thiết bị bảo vệ cơ bản và phổ biến nhất, được lắp đặt trong các tủ điện trung tâm, tủ điện tầng hoặc tủ điện nhánh.

• Dân dụng: Nhà ở, chung cư, văn phòng (bảo vệ ổ cắm, chiếu sáng, thiết bị lớn như điều hòa, bếp từ).
• Thương mại: Nhà hàng, siêu thị nhỏ, cửa hàng.
• Công nghiệp nhẹ: Chúng rất quan trọng trong hệ thống điện công nghiệp quy mô nhỏ (ví dụ: trong thi công điện nhà xưởng may, trạm bơm nhỏ) để bảo vệ cho các động cơ và dây chuyền.

Phân biệt MCB và MCCB

Điểm khác biệt chính: MCB (aptomat tép) dùng cho dòng nhỏ (In < 125A), dòng cắt thấp (Icu ≤ 10kA), chủ yếu cho dân dụng. MCCB (aptomat khối) dùng cho dòng điện lớn (In đến 1000A+), dòng cắt rất cao (Icu đến 100kA), chủ yếu cho công nghiệp và làm aptomat tổng.

MCB thường bị nhầm lẫn với MCCB (Moulded Case Circuit Breaker). Dưới đây là bảng so sánh nhanh:

Quy tắc chung: Dùng MCB cho dân dụng và tải nhẹ, dùng MCCB cho công nghiệp và tải lớn.

Những lưu ý khi chọn và lắp đặt MCB

Lưu ý quan trọng nhất là chọn In (Dòng định mức) phải lớn hơn dòng làm việc của tải 15-20% và phải nhỏ hơn dòng chịu đựng của dây dẫn. Icu (Dòng cắt) tối thiểu 4.5kA-6kA cho dân dụng. Lắp đặt đúng kỹ thuật: nguồn vào ở trên, tải ra ở dưới.

1. Chọn Dòng định mức (In): In (MCB) phải lớn hơn dòng làm việc của tải 15-20%, nhưng phải nhỏ hơn dòng chịu đựng của dây dẫn.
2. Chọn Dòng cắt (Icu): Tối thiểu 4.5kA (hoặc 6kA) cho dân dụng và 10kA trở lên cho công nghiệp.
3. Chọn Số pha: Phù hợp với lưới điện (1 pha dùng 1P/2P, 3 pha dùng 3P/4P).
4. Thương hiệu uy tín: Chọn sản phẩm từ các hãng lớn (như MCB SH200L của ABB) để đảm bảo chất lượng và độ bền.
5. Lắp đặt: Luôn lắp theo sơ đồ: nguồn điện vào ở cọc trên, tải ra ở cọc dưới. Siết ốc vít chắc chắn để tránh move, phát nhiệt.
6. Bảo trì: Cần bảo trì hệ thống điện và kiểm tra MCB định kỳ để đảm bảo hoạt động tin cậy.

Một số câu hỏi thường gặp về MCB

MCB có chống giật không?

Không. MCB chỉ có chức năng chống quá tải và ngắn mạch. Để chống giật (bảo vệ dòng rò), bạn bắt buộc phải sử dụng RCBO (kết hợp MCB và chống giật) hoặc RCCB (chỉ chống giật).

Vị trí lắp MCB trong nhà?

MCB được lắp trong tủ điện. MCB nhánh (cho phòng, ổ cắm, đèn) thường có dòng <40A. MCB tổng (cho toàn bộ ngôi nhà) thường dùng loại ≥50A (phổ biến nhất là 63A).

MCB 2P có đấu dây trung tính không?

Có. MCB 2P (2 cực) được thiết kế để bảo vệ cả 2 dây của lưới điện 1 pha, bao gồm 1 dây pha (L) và 1 dây trung tính (N). Điều này giúp ngắt hoàn toàn mạch điện khi có sự cố, an toàn hơn loại MCB 1P (chỉ ngắt dây pha).