Tổng quan về thiết bị đóng cắt MCCB

Cầu dao MCCB là một loại thiết bị bảo vệ điện, được sử dụng để bảo vệ mạch điện khỏi dòng điện quá mức, có thể gây quá tải hoặc ngắn mạch, MCCB có thể mang dòng điện cao tới 2500 ampe với phạm vi dòng điện hoạt động từ 25 đến 630 ampe. Bộ ngắt mạch này được sử dụng thay cho các bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB) trong các hệ thống PV quy mô lớn nhằm mục đích cách ly và bảo vệ hệ thống.

MCCB là thiết bị bảo vệ điện có thể với nhiều mức điện áp. Nó có các cài đặt thiết bị với khả năng điều chỉnh và phạm vi hoạt động của nó có thể chịu được tới 2.500 amps. MCCB cũng được sử dụng với tần số 50 và 60 Hz.
Thiết bị này có 3 chức năng

MCCB được dùng với vai trò cung cấp bảo vệ khi có sự cố điện bằng cách ngắt ngay lập tức một dòng điện cực kỳ cao do lỗi đường dây hoặc ngắn mạch.
Trong trường hợp quá tải với dòng điện cao hơn giá trị định mức và tồn tại lâu hơn bình thường thì nó sẽ đảm nhận nhiệm vụ bảo vệ mạch điện hiệu quả. Nó cũng đảm nhận chức năng bật và tắt khi cần hoặc khi sửa chữa và thay thế.

1. Cấu tạo của MCCB
MCCB được cấu tạo có hai cấp tiếp điểm hoặc 3 tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). Khi đóng mạch điện, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch điện thì ngược lại các tiếp điểm chính mở trước sau đến các tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.

2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị MCCB:
MCCB sử dụng thiết bị nhạy cảm với nhiệt độ (phần tử nhiệt) với thiết bị điện từ nhạy cảm với dòng điện (phần tử từ tính) để cung cấp cơ chế hoạt động cho mục đích bảo vệ và cách điện. Điều này cho phép MCCB cung cấp:

• Bảo vệ quá tải

1. Bảo vệ sự cố điện chống lại dòng ngắn mạch
2. Công tắc điện để ngắt kết nối.
3. Bảo vệ quá tải

Bảo vệ quá tải được cung cấp bởi MCCB thông qua thành phần nhạy cảm với nhiệt độ. Thành phần này thực chất là tiếp điểm lưỡng kim: tiếp điểm bao gồm hai kim loại nở ra với tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Trong điều kiện hoạt động bình thường, thanh lưỡng kim sẽ cho phép dòng điện chạy qua MCCB. Khi dòng điện vượt quá giá trị, tiếp điểm lưỡng kim sẽ bắt đầu nóng lên và uốn cong đi do tốc độ giãn nở nhiệt khác nhau trong tiếp điểm. Cuối cùng, tiếp điểm sẽ bị uốn cong đến mức đẩy thanh tác động một cách vật lý và mở khớp các tiếp điểm, gây ra ngắt mạch.

Bảo vệ nhiệt của MCCB thường sẽ có thời gian trễ để cho phép một thời gian ngắn quá dòng thường thấy trong một số hoạt động của thiết bị, chẳng hạn như dòng khởi động được thấy khi khởi động động cơ. Thời gian trễ này cho phép mạch tiếp tục hoạt động trong những trường hợp này mà không làm vấp MCCB.

• Bảo vệ sự cố điện chống lại dòng ngắn mạch:

MCCB cung cấp phản ứng tức thời đối với sự cố ngắn mạch, dựa trên nguyên tắc điện từ. MCCB chứa một cuộn dây điện từ tạo ra một trường điện từ nhỏ khi dòng điện chạy qua MCCB. Trong quá trình hoạt động bình thường, trường điện từ do cuộn dây điện từ tạo ra là không đáng kể. Tuy nhiên, khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong mạch, một dòng điện lớn bắt đầu chạy qua điện từ và kết quả là trường điện từ mạnh được thiết lập sẽ thu hút thanh cảm ứng và mở các tiếp điểm.

• Công tắc điện để ngắt kết nối

Ngoài cơ chế ngắt, MCCB cũng có thể được sử dụng làm công tắc ngắt kết nối bằng tay trong trường hợp khẩn cấp hoặc khi bảo trì. Một vòng cung có thể được tạo ra khi tiếp điểm mở ra. Để chống lại điều này, MCCB có cơ chế tiêu tán hồ quang bên trong để dập tắt hồ quang.

• Ứng dụng của MCCB 

Cầu dao tự động dạng khối MCCB là thiết bị điện công nghiệp được sử dụng rộng rãi ở các công trình công nghiệp nhất ở mạng hạ thế dùng để đóng ngắt các mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, bảo vệ an toàn cho con người và cho thiết bị điện sử dụng. Và MCCB được sử dụng rộng rãi tại các công trình công nghiệp lẫn công trình dân dụng.

Do thực tế là MCCB có thể xử lý các dòng điện đặc biệt cao và nó thường được sử dụng với các ứng dụng nặng. Tiêu biểu là một số sử dụng như sau:

• Bảo vệ máy phát điện

Trong máy phát điện thường sử dụng hàng trăm ampe và yêu cầu bộ gen cao. Vì vậy, MCCB có khả năng  xử lý các công suất hiện tại. Đồng thời, nó cũng cung cấp sự bảo vệ cần thiết.

• Bảo vệ máy cấp điện

Nếu bạn đang sử dụng các mạch nạp để phân phối dòng điện với nguồn lưu giữ lên đến hàng trăm ampe. Trong một số trường hợp, bạn cũng có thể có các mạch bổ sung để cài đặt thiết bị điện. Trong cả hai tình huống này thì MCCB đều rất có ích.

• Máy hàn

Vì bộ ngắt mạch thu nhỏ không thể xử lý dòng điện cao trong khi có một số ứng dụng hàn thu được dòng điện rất cao. Vì vậy, MCCB sẽ là lựa chọn thay thế hoàn hảo nhất.

• Bảo vệ tụ điện

MCCB thường được lựa chọn cho việc bảo vệ tụ điện bởi nó có thể điều chỉnh các yếu tố năng lượng trong hệ thống điện công nghiệp và thương mại. Khi có hiện tượng dòng điện lên rất cao thì MCCB sẽ hoạt động giúp giảm dòng hiệu quả.

• Động cơ bảo vệ

MCCB sẽ làm rất tốt vai trò bảo vệ động cơ điện. Thiết bị này sẽ điều chỉnh dòng vào và cung cấp bảo vệ quá tải cần thiết mà không bị dừng hoạt động.
Điều chỉnh cài đặt thiết bị nhả điện cho các ứng dụng có dòng điện thấp

Mặc dù MCCB được biết là thường được lựa chọn để sử dụng với các ứng dụng hiện tại cao. Tuy nhiên, một số trường hợp thiết bị này cũng có thể được sử dụng với các ứng dụng hiện tại thấp. Nó làm nhiệm vụ cung cấp các thiết lập thiết bị nhả điện điều chỉnh.

• Nguyên tắc chung khi lắp đặt MCCB

Cầu dao MCCB có tính năng nổi bật: chống tải, chống ngắn mạch, chống rò dòng. Vì thế, nếu người tiêu dùng am hiểu hơn về thiết bị điện MCCB sẽ lựa chọn được thiết bị điện cho người lắp đặt điện tính toán thêm các dự phòng. MCCB được lắp đặt với các thiết bị điện có công suất lớn: lò vi sóng, bếp điện công nghiệp, lò nướng…ưu tiên dùng cầu dao tự động dạng khối đúc do MCCB có tính chất chịu nhiệt cao.

• Một số thông số của MCCB

1. Các nhà sản xuất MCCB được yêu cầu cung cấp các đặc tính hoạt động của MCCB. Một số thông số phổ biến được giải thích dưới đây:
2. Rated Frame Current (Inm)
3. Dòng điện tối đa mà MCCB để xử lý. Dòng điện khung định mức này xác định giới hạn trên của dải dòng điện điều chỉnh. Giá trị này xác định kích thước khung ngắt.
4. Dóng điện định mức (In):    Giá trị dòng định mức xác định khi MCCB hoạt động do bảo vệ quá tải. Giá trị này có thể được điều chỉnh, đến mức tối đa của dòng khung định mức.
5. Điện áp cách điện định mức (Ui)    Giá trị này cho biết điện áp tối đa mà MCCB có thể chống lại trong điều kiện phòng thí nghiệm. Điện áp danh định của MCCB thường thấp hơn giá trị này để cung cấp biên độ an toàn.
6. Điện áp làm việc định mức (Ue)    Giá trị này là điện áp định mức cho hoạt động liên tục của MCCB. Nó thường giống hoặc gần bằng điện áp hệ thống.
7. Điện áp chịu được xung định mức (Uimp)    Giá trị này là điện áp đỉnh thoáng qua mà bộ ngắt mạch có thể chịu được khi đóng cắt hoặc sét đánh. Giá trị này xác định khả năng MCCB chịu được quá điện áp quá độ. Kích thước tiêu chuẩn để kiểm tra xung là 1,2 / 50µs.
8. Khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố của thiết bị (Ics)    Đây là dòng sự cố cao nhất mà MCCB có thể xử lý mà không bị hỏng vĩnh viễn. MCCB thường có thể tái sử dụng sau khi hoạt động gián đoạn do lỗi với điều kiện chúng không vượt quá giá trị này. Ics càng cao thì bộ ngắt mạch càng đáng tin cậy.
9. Khả năng này phụ thuộc vào từng nhà sản xuất do công nghệ chế tạo khác nhau. Ví dụ cùng một hãng sản xuất nhưng có 2 loại MCCB là Ics = 50% Icu và Ics = 100% Icu.
10. Khả năng ngắt mạch tối đa (Icu)    Đây là giá trị dòng sự cố cao nhất mà MCCB có thể xử lý, nếu dòng sự cố vượt quá giá trị này, MCCB sẽ không thể ngắt. Trong trường hợp này, cơ cấu bảo vệ khác có khả năng phá vỡ cao hơn phải hoạt động. Điều này cho thấy độ tin cậy hoạt động của MCCB.
11. Điều quan trọng cần lưu ý là nếu dòng lỗi vượt quá Ics nhưng không vượt quá Icu thì MCCB vẫn có thể loại bỏ lỗi, nhưng có thể bị hỏng và yêu cầu thay thế.
12. Tuổi thọ cơ học    Đây là số lần tối đa MCCB có thể được vận hành bằng tay trước khi bị lỗi.
13. Tuổi thọ điện    Đây là số lần tối đa MCCB có thể hoạt động trước khi bị lỗi.

• Định cỡ MCCB

MCCB trong mạch điện phải có kích thước phù hợp với dòng hoạt động dự kiến của mạch và dòng sự cố có thể xảy ra. Ba tiêu chí chính khi lựa chọn MCCB là:

1. Điện áp làm việc định mức (Ue) của MCCB phải tương tự như điện áp hệ thống.
2. Giá trị hoạt động của MCCB phải được điều chỉnh theo dòng điện do tải kéo ra.
3. Khả năng ngắt mạch của MCCB phải cao hơn dòng sự cố có thể có trên lý thuyết.

• Bảo trì MCCB

MCCB chịu dòng điện cao, do đó bảo trì MCCB là rất quan trọng để hoạt động tốt. Một số quy trình bảo trì dưới đây:

1. Kiểm tra bằng mắt
Trong quá trình kiểm tra bằng mắt MCCB, điều quan trọng là phải để ý các tiếp điểm bị biến dạng hoặc vết nứt trên vỏ hoặc lớp cách điện. Bất kỳ vết cháy nào trên bề mặt tiếp xúc hoặc vỏ bọc phải được xử lý cẩn thận.

2. Bôi trơn
Một số MCCB yêu cầu bôi trơn đầy đủ để đảm bảo hoạt động trơn tru của công tắc ngắt kết nối bằng tay và các bộ phận chuyển động bên trong.

3. Làm sạch
Các cặn bẩn bám trên MCCB có thể làm hỏng các thành phần của nó. Nếu bụi bẩn bao gồm bất kỳ vật liệu dẫn điện nào, nó có thể tạo đường dẫn cho dòng điện và gây ra lỗi bên trong.

4. Thử nghiệm
Có ba bài kiểm tra chính được thực hiện như một phần của quy trình bảo dưỡng MCCB.

– Kiểm tra điện trở cách điện:
Các thử nghiệm đối với MCCB phải được thực hiện bằng cách ngắt kết nối MCCB và thử nghiệm cách điện giữa các pha và trên các đầu nối nguồn và đầu nối tải. Nếu điện trở cách điện đo được thấp hơn giá trị điện trở cách điện khuyến nghị của nhà sản xuất thì MCCB sẽ không thể bảo vệ đầy đủ.

– Kiểm tra điện trở tiếp xúc:
Thử nghiệm này được tiến hành bằng cách thử điện trở của các tiếp điểm điện. Giá trị đo được so với giá trị do nhà sản xuất quy định. Trong điều kiện hoạt động bình thường, điện trở tiếp xúc rất thấp vì MCCB phải cho phép dòng điện hoạt động đi qua với tổn thất tối thiểu.

– Chế độ trip
Thử nghiệm này được thực hiện bằng cách thử nghiệm phản ứng của MCCB trong các điều kiện quá dòng và sự cố mô phỏng. Bảo vệ nhiệt của MCCB được thử nghiệm bằng cách cho dòng điện lớn chạy qua MCCB (300% giá trị định mức). Nếu cầu dao không hoạt động, đó là dấu hiệu của việc bảo vệ nhiệt bị hỏng. Thử nghiệm bảo vệ từ tính được tiến hành bằng cách chạy các xung ngắn của dòng điện rất cao. Trong điều kiện bình thường, bảo vệ từ tính là tức thì. Thử nghiệm này phải được tiến hành ở giai đoạn cuối vì dòng điện cao làm tăng nhiệt độ của các tiếp điểm và cách điện, và điều này có thể làm thay đổi kết quả của hai thử nghiệm khác.

3. Đơn vị cung cấp thiết bị ngắt mạch (cầu dao) MCCB tốt nhất:

• MCCB được sử dụng rộng rãi trong hệ thống phân phối điện, đặc biệt là điện mặt trời để đóng ngắt nguồn cấp DC dành cho tấm pin năng lượng mặt trời, Lựa chọn MCCB liên quan đến các thông số kỹ thuật chắc hẳn các kỹ sư sẽ nắm bắt được.
• Nam Phương Việt cung cấp các loại MCCB 2P, 3P, 4P chuyên dụng cho tủ điện công nghiệp, tủ điện năng lượng mặt trời (Solar)