01.10.2025

MCB là gì? Nguyên lý hoạt động của Miniature Circuit Breaker

MCB là gì?

MCB là một thiết bị đóng cắt điện tự động ngắt mạch điện khi có sự cố bất thường trong mạng lưới, bao gồm cả quá tải và sự cố.

Ngày nay, chúng ta sử dụng MCB trong mạng lưới điện hạ thế thay vì cầu chì. Cầu chì có thể không cảm nhận được điều này, nhưng MCB lại làm điều đó một cách đáng tin cậy hơn. MCB nhạy cảm với quá dòng hơn nhiều so với cầu chì.

Việc sử dụng MCB an toàn hơn về mặt điện so với cầu chì. Việc khôi phục nguồn điện nhanh chóng có thể thực hiện được trong trường hợp cầu chì bị hỏng vì cầu chì phải được đấu lại hoặc thay thế để khôi phục nguồn điện. Việc khôi phục nguồn điện có thể dễ dàng thực hiện chỉ bằng cách BẬT nó.

Bên trong máy cắt mạch thu nhỏ là gì?

Một MCB thường bao gồm các bộ phận sau:

Cực vào (đầu nối nguồn điện vào)
Cực ra (đầu nối tải)
Giá gắn ray DIN
Giá giữ buồng dập hồ quang
Buồng dập hồ quang
Tiếp điểm tĩnh
Tiếp điểm động
Giá đỡ thanh lưỡng kim
Thanh lưỡng kim
Chốt hãm
Pít-tông (hoặc lõi đẩy)
Nam châm điện
Công tắc
Cần gạt

Tiếp điểm chính: Các tiếp điểm này dẫn dòng tải và nối với dây điện đầu vào và đầu ra của mạch.

Bộ bảo vệ: Thành phần lõi của MCB, có nhiệm vụ giám sát dòng điện trong mạch và ngắt mạch khi có quá dòng hoặc ngắn mạch. Bộ nhả gồm thanh lưỡng kim, bộ tác động từ và cơ cấu vận hành.

Cực đấu dây / Đầu nối dây dẫn: Các đầu nối cho dây điện vào và ra.

Vỏ cách điện / Vỏ thiết bị: Vỏ cách điện, chứa các bộ phận bên trong MCB và đảm bảo cách ly với các phần mang điện khác.

Trip Indicator (Chỉ báo trạng thái): Bộ phận hiển thị trực quan, cho biết MCB đang ở trạng thái ON hay OFF.

Tiếp điểm phụ: Một số MCB có thêm tiếp điểm phụ, dùng để điều khiển tải phụ hoặc phát tín hiệu báo trạng thái.

Lò xo tác động: Cơ cấu lò xo giữ tiếp điểm của MCB ở trạng thái ON. Khi bộ nhả tác động, lò xo này giải phóng, làm cho tiếp điểm tách ra và ngắt mạch.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat thu nhỏ

Khi dòng điện quá tải liên tục chạy qua MCB, thanh lưỡng kim bị nung nóng và uốn cong. Sự uốn cong này sẽ giải phóng chốt cơ khí.

Vì chốt cơ khí được gắn với cơ cấu vận hành, nên nó sẽ làm các tiếp điểm của MCB mở ra, khiến MCB ngắt, dừng dòng điện trong mạch. Để khôi phục dòng điện, cần phải đóng lại MCB thủ công (chuyển sang ON). Cơ chế này giúp bảo vệ trước các sự cố do quá dòng, quá tải và ngắn mạch.

Trong trường hợp ngắn mạch, dòng điện tăng vọt đột ngột, gây ra sự dịch chuyển điện cơ của pít-tông (plunger) gắn với cuộn cắt (tripping coil) hoặc nam châm điện (solenoid). Pít-tông này tác động vào cần nhả (trip lever), ngay lập tức giải phóng cơ cấu chốt hãm và làm mở tiếp điểm của MCB.

Đây là phần giải thích đơn giản về nguyên lý hoạt động của MCB. MCB có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, và thường không được sửa chữa mà sẽ thay thế khi hỏng. Bộ bảo vệ (Trip Unit) là thành phần chính, quyết định sự vận hành chính xác của MCB.

Có hai cơ chế tác động chính:

Thanh lưỡng kim (bimetal): bảo vệ chống dòng quá tải.
Nam châm điện (electromagnet): bảo vệ chống dòng ngắn mạch.

Nguyên lý hoạt động của MCB

Nếu mạch bị quá tải trong thời gian dài, dải lưỡng kim sẽ bị quá nhiệt và biến dạng. Sự biến dạng này của dải lưỡng kim gây ra sự dịch chuyển điểm chốt.
Tiếp điểm động của MCB được bố trí bằng áp lực lò xo. Với điểm chốt này, một sự dịch chuyển nhỏ của chốt sẽ làm lò xo nhả ra và làm tiếp điểm động di chuyển để mở MCB.
Cuộn dây dòng điện hoặc cuộn dây ngắt được đặt sao cho trong trường hợp sự cố ngắn mạch, lực từ động (MMF) của cuộn dây sẽ khiến pít-tông của nó chạm vào cùng một điểm chốt và làm chốt bị dịch chuyển.
Một lần nữa, khi cần gạt vận hành của máy cắt điện mini được vận hành bằng tay, điều đó có nghĩa là khi MCB chuyển sang vị trí ngắt thủ công, cùng một điểm chốt sẽ bị dịch chuyển do tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm cố định theo cùng một cách.
Nguyên nhân có thể là do biến dạng của dải lưỡng kim, tăng độ chính xác gia tốc (MMF) của cuộn dây ngắt, hoặc có thể do thao tác thủ công, cùng một điểm chốt bị dịch chuyển và cùng một lò xo bị biến dạng được giải phóng, cuối cùng là nguyên nhân dẫn đến chuyển động của tiếp điểm động.
Khi tiếp điểm động bị tách khỏi tiếp điểm cố định, khả năng xảy ra hồ quang có thể rất cao.
Hồ quang này sau đó đi lên qua ống dẫn hồ quang, đi vào bộ tách hồ quang và cuối cùng bị dập tắt. Khi bật nguồn, chốt vận hành bị dịch chuyển sẽ được đặt lại về vị trí bật trước đó và MCB đã sẵn sàng cho thao tác ngắt hoặc tắt tiếp theo.

Các loại Aptomat thu nhỏ

Có một số loại Aptomat thu nhỏ (MCB) dựa trên các yếu tố khác nhau như định mức dòng điện, định mức điện áp và đặc tính ngắt. Một số loại MCB phổ biến là:
Nhiệt: Loại MCB ngắt này dựa trên sự gia tăng nhiệt độ do dòng điện chạy qua mạch. MCB nhiệt có một dải lưỡng kim uốn cong và ngắt aptomat khi nhiệt độ tăng trên một ngưỡng nhất định.
Từ: Loại MCB ngắt này dựa trên lực từ được tạo ra bởi dòng điện chạy qua mạch. MCB từ có một cuộn dây điện từ kéo cơ cấu ngắt và ngắt aptomat khi lực từ vượt quá một ngưỡng nhất định.
Hybrid: Loại MCB này kết hợp các tính năng của cả MCB nhiệt và MCB từ. MCB lai có một dải lưỡng kim và một cuộn dây điện từ, và chúng ngắt dựa trên sự gia tăng nhiệt độ hoặc lực từ do dòng điện tạo ra.
Điện tử: Loại MCB này sử dụng các linh kiện điện tử để theo dõi dòng điện và ngắt aptomat. MCB điện tử nhạy hơn và cho khả năng cắt nhanh hơn, chính xác hơn so với MCB nhiệt và MCB từ truyền thống.
MCB vi sai: Loại MCB này được sử dụng trong mạch DC và bảo vệ chống lại sự cố chạm đất và ngắn mạch. MCB vi sai giám sát dòng điện chạy trong dây nóng và dây trung tính, và ngắt cầu dao khi chênh lệch vượt quá một ngưỡng nhất định.
RCCB (Residual Current Circuit Breaker): Loại MCB này được sử dụng để bảo vệ chống điện giật và hỏa hoạn do sự cố chạm đất. RCCB giám sát dòng điện chạy trong dây nóng và dây trung tính, và ngắt cầu dao khi chênh lệch vượt quá một ngưỡng nhất định.
MCB cách ly: Loại MCB này được sử dụng như một công tắc để cách ly mạch. MCB cách ly không có cơ cấu ngắt và được sử dụng để ngắt mạch cho mục đích bảo trì hoặc thử nghiệm.

Các loại MCB khác nhau được sử dụng trong Hệ thống Bảo vệ Điện

Trong bối cảnh của Máy cắt mạch thu nhỏ (MCB), các thuật ngữ Loại A, Loại B, Loại C, Loại D, Loại E và Loại F đề cập đến các cấp độ bảo vệ khác nhau của thiết bị.

Loại A: MCB Loại A được thiết kế để bảo vệ chống quá dòng. Chúng phù hợp để sử dụng trong các mạch điện có dòng điện dự kiến tối đa đã biết và tương đối ổn định, chẳng hạn như mạch chiếu sáng.
Loại B: MCB Loại B được thiết kế để bảo vệ chống quá dòng và ngắn mạch. Chúng phù hợp để sử dụng trong các mạch điện có tải thay đổi, chẳng hạn như mạch động cơ.
Loại C: MCB Loại C được thiết kế để bảo vệ chống cả quá dòng và dòng chạm đất. Chúng phù hợp để sử dụng trong các mạch điện có nguy cơ cao xảy ra dòng chạm đất, chẳng hạn như trong các mạch điện một chiều (DC) hoặc trong các mạch điện có thiết bị điện tử nhạy cảm.
Loại D: MCB loại D được thiết kế để bảo vệ chống quá dòng và dòng chạm đất, với ngưỡng ngắt cao hơn MCB loại C. Chúng phù hợp để sử dụng trong các mạch điện có nguy cơ dòng chạm đất cao, nhưng dòng chạm đất được dự đoán sẽ cao hơn mức có thể được bảo vệ bởi MCB loại C.
Loại G: MCB loại G được thiết kế để bảo vệ chống quá dòng và dòng chạm đất trong các thiết bị dòng rò (RCD) được sử dụng trong hệ thống điện.
Loại H: MCB loại H được thiết kế để bảo vệ chống quá dòng và dòng chạm đất trong các hệ thống điện chạy bằng dòng điện một chiều (DC).
Loại K: MCB loại K được thiết kế để bảo vệ quá dòng và ngắn mạch trong các hệ thống điện có mức độ chạm đất cao.