Cầu dao điện là một thiết bị được dùng để bảo vệ hệ thống điện một cách tự động khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch. Thiết bị này có khả năng đóng và mở mạch, và có thể được sử dụng lại nhiều lần, khác với cầu chì chỉ dùng được một lần. Trong bài viết này, Đại Việt sẽ giúp bạn tìm hiểu về lịch sử phát triển, nguyên lý hoạt động và công dụng của cầu dao.
Cầu dao (CD) là một loại công tắc điện có chức năng đóng và ngắt mạch để bảo vệ hệ thống điện khi có các sự cố như quá tải, ngắn mạch hoặc rò rỉ điện. Loại cầu dao truyền thống được điều khiển bằng tay, trong khi các loại hiện đại có thêm khả năng tự động đóng ngắt thông qua các cơ chế cảm biến. Bất kể loại nào, thiết bị này đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện trên toàn thế giới.
Năm 1879, Thomas Edison đã mô tả cầu dao lần đầu tiên trong một đơn xin cấp bằng sáng chế. Vào thời điểm đó, các hệ thống điện, bao gồm cả hệ thống của Edison, đang sử dụng cầu chì. Mục đích của việc phát minh ra cầu dao là để bảo vệ hệ thống dây điện chiếu sáng khỏi các sự cố ngắn mạch và quá tải. Sau đó, vào năm 1924, Brown, Boveri & Cie đã được cấp bằng sáng chế cho một thiết bị ngắt mạch thu nhỏ tương tự.
DRP (Deutsches Reichspatent) 458392 được xem là tiền thân của các thiết bị cắt nhiệt-từ hiện đại được sử dụng trong các trung tâm phụ tải gia đình ngày nay, do Hugo Stotz (người Đức) phát minh vào đầu thế kỷ XX.
Do sự phát triển của hệ thống điện, các thiết bị ngắt điện phải có định mức cao hơn và độ an toàn được nâng cao. Trong giai đoạn này, các công tắc thủ công ngắt khí đơn giản tạo ra các vòng cung nguy hiểm khi điện áp cao. Các thiết bị này dần được thay thế bằng các tiếp điểm có dầu và các loại cầu dao sử dụng dòng không khí hoặc dầu có điều áp để làm mát và ngắt hồ quang.
Đến năm 1935, các thiết bị ngắt mạch đặc biệt đã được chế tạo cho dự án đập Boulder (ngày nay là đập Hoover), sử dụng 8 lần ngắt nối tiếp và dòng dầu điều áp để ngăn chặn sự cố lên đến 2.500 MW trong 3 chu kỳ của tần số nguồn AC.
Ngày nay, cả cầu dao truyền thống và tự động đều được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Người dùng không còn phải lo lắng về tình trạng mất điện do đoản mạch như trước đây.
Cầu dao điện thường có các bộ phận chính sau:
Khi dòng điện chạy qua cầu dao ở trạng thái bình thường, các tiếp điểm sẽ đóng, kết nối với hai móc tương ứng và móc thứ ba trên tiếp điểm thụ động. Cầu dao ở trạng thái bật và không tạo ra từ trường để nam châm mở tiếp điểm không hút.
Khi dòng điện bị ngắn mạch hoặc quá tải, sự chênh lệch dòng điện sẽ tạo ra từ trường làm nam châm hút mở tiếp điểm. Lúc này, lưỡi dao chốt tiếp điểm bật ra khỏi hệ thống kẹp, khiến tiếp điểm hở ra và mạch điện bị ngắt. Trong quá trình này, có thể xảy ra hiện tượng hồ quang điện ảnh hưởng đến CD.
Dưới đây là bảng giá ưu nhược điểm của cầu dao:
| Tiêu chí | Ưu điểm | Nhược điểm |
| Tính năng | Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, chống giật (tùy loại) | Loại cơ bản không có chống giật |
| Sử dụng | Dễ thao tác, trực quan | Phải bật lại thủ công sau khi ngắt |
| Độ bền | Tuổi thọ cao, ít bảo trì | Hỏng nhanh nếu dùng sai tải |
| Giá cả | Hợp lý, nhiều phân khúc | Loại cao cấp giá thành cao hơn |
| Lắp đặt | Dễ gắn trên tủ điện | Cần người có kỹ năng điện |
Cầu dao điện có nhiều loại khác nhau và được sử dụng rộng rãi trong cả hệ thống điện công nghiệp và dân dụng. Có hai tiêu chí phân loại cầu dao phổ biến là theo đặc điểm và theo ứng dụng thực tế.
Chỉ cần quan sát hình dạng bên ngoài, bạn có thể phân biệt được cầu dao truyền thống và cầu dao tự động.
Cầu dao thông thường hay cầu dao truyền thống là thiết bị đóng cắt mạch điện bằng tay. Cầu dao truyền thống có cần gạt lớn và có thể ngắt đồng thời cả dây pha và dây trung tính. Bên trong thiết bị có cầu chì rời để ngắt mạch khi hệ thống điện gặp phải sự cố. Để khôi phục hoạt động, bạn cần thay cầu chì mới và đóng lại mạch.
Cầu dao tự động CB hay aptomat là phiên bản nâng cấp của cầu dao truyền thống. Ngoài khả năng đóng ngắt mạch bằng tay, loại cầu dao này còn có thể tự động ngắt mạch khi phát hiện sự cố về điện như quá tải và ngắn mạch. Một số dòng CD tự động còn có các chức năng nâng cao như chống giật hoặc chống sét (RCCB, RCBO và ELCB).
Trong thực tế, cầu dao được sử dụng cho cả hệ thống điện 3 pha và 1 pha, do đó có hai loại tương ứng:
Cả cầu dao điện thông thường và aptomat đều là các thiết bị bảo vệ mạch điện khi quá tải hoặc ngắn mạch. Aptomat ngày nay được coi là một loại cầu dao điện hiện đại với nhiều đặc điểm riêng. Tuy nhiên, giữa aptomat và cầu dao truyền thống vẫn có nhiều điểm khác biệt.
Cầu dao có thiết kế truyền thống, đơn giản hơn aptomat, với tay gạt lớn giúp người dùng dễ sử dụng. Tuy nhiên, các thông số thể hiện trên CD khá hạn chế, thường chỉ gồm điện áp định mức và dòng điện định mức, khiến người dùng khó phân biệt.
Aptomat được xem là một phiên bản nâng cấp của CD, với thiết kế thể hiện số pha và số cực qua cấu trúc bên ngoài cùng với các thông số ghi trên sản phẩm. Ngoài ra, aptomat còn có nhiều chức năng phong phú, chẳng hạn như dòng chống rò, chống giật và dòng chống sét, đi kèm với nút kiểm tra điện ở trên bề mặt.
Cầu dao điện truyền thống thường được sử dụng trong hệ thống điện, để kết nối dây dẫn và các thiết bị điện trong nhà. Tuy nhiên, loại CD này không có tính năng tự động ngắt nguồn điện khi gặp sự cố.
Aptomat có chức năng ưu việt hơn CD, bao gồm khả năng chống giật và chống sét. Thiết bị này có thể được lắp đặt ở nhiều loại công trình khác nhau và tự động ngắt điện khi phát sinh sự cố trên thiết bị hoặc đường dây. Ngoài ra, aptomat còn giúp ngăn chặn tình trạng cháy nổ ở các thiết bị điện.
Cầu dao hiện nay trở thành một thiết bị không thể thiếu trong hàng loạt không gian sinh hoạt và làm việc. Các loại cầu dao đóng ngắt bằng tay thường được chọn cho các hộ gia đình hoặc chuồng trại. Ngược lại, CD tự động được ưa chuộng hơn trong các mô hình nhà hiện đại và thông minh như căn hộ, biệt thự,…
Có nhiều loại cầu dao tự động, chẳng hạn như MCCB, MCB, RCBO, RCCB,… Mỗi loại đều có những chức năng riêng biệt và được ứng dụng trong các môi trường khác nhau:
Trong sơ đồ lắp đặt của aptomat, cầu dao giữ vai trò kết nối quan trọng giữa nguồn điện vào và điện tải cho các thiết bị. Sơ đồ điện có thể có một hoặc nhiều cầu dao khác nhau, có thể hoạt động đồng thời hoặc có vai trò cụ thể. Thông thường, trong hệ thống điện gia đình, người ta lắp đặt một CD tổng ở vị trí trung tâm, bên dưới là các CD nhánh và CD riêng lẻ.
Thực tế, cầu dao thường không được đặt ở giữa ngôi nhà. Vị trí thông thường của CD là gần cửa ra vào, nơi mà nguồn điện từ lưới điện đi vào nhà. Từ vị trí này, điện sẽ được truyền đến cầu dao tổng và những cầu dao khác, cuối cùng đi đến các thiết bị điện.
Một hộp điện lớn có nắp thường được lắp đặt trong nhà, bên trong chứa nhiều loại CD, bao gồm cả CD tổng và các CD cho từng phòng. Các CD dành cho thiết bị tiêu thụ điện lớn như điều hòa, bình nóng lạnh, bếp điện hay máy sấy thường được lắp gần khu vực sử dụng để tiện lợi cho việc kiểm tra và vận hành.
Khi xác định vị trí lắp CD, cần lưu ý không đặt chúng ở những nơi ẩm ướt, có ánh nắng trực tiếp chiếu vào, và nên tránh xa tầm với của trẻ em.
Dưới đây là bảng giá chi tiết tham khảo cho các loại cầu dao (MCB/MCCB/RCBO) phổ biến trên thị trường Việt Nam:
| STT | Thương hiệu | Mẫu / Loại | Cực | Dòng (A) | Khả năng cắt (kA) | Giá tham khảo (VNĐ) | Nguồn |
| 1 | Điện Quang | MCB DQ-MCB (loại C, 2P) | 2P | 10 / 20 / 25 / 32 / 40 / 63 | 4.5 kA | 75.000 – 99.000 | Giá bán trên trang Điện Quang. |
| 2 | Schneider | Acti9 iC60H (A9F84263) — MCB | 2P | 63 A | 6–15 kA (tùy mã) | 1.400.000 | Trang thiết bị điện (mẫu Acti9 iC60H). |
| 3 | ABB | MCB SH201-C16 (1P) | 1P | 16 A | 6 kA | 75.000 | Nhà phân phối điện (mẫu ABB SH201-C16). |
| 4 | Panasonic | MCB 2P (BBD/BKN series) | 2P | 20 / 25 / 32 A | 6–10 kA | 304.000 – 406.000 | Nhà phân phối Panasonic. |
| 5 | Mitsubishi | MCCB / CB khối NF30-CS (CB khối) | 2P | 3 – 30 A (loạt) | ~1.5–2.5 kA (tùy mã) | Giá tham khảo: liên hệ / báo giá (nhiều nhà bán yêu cầu báo giá trực tiếp; có bán qua đại lý). | Tài liệu / trang bán MCCB Mitsubishi. |
| 6 | Điện Quang | RCBO (MCB + chống giật) | 2P | 10–63 A (30 mA) | 6 kA | 281.000 | Trang Điện Quang (RCBO). |
| 7 | Các mẫu không nhãn/“át cóc” rẻ trên sàn TMĐT | Aptomat giá rẻ (các loại 10–30 A) | 1P/2P | 10–30 A | thấp | 8.000 – 90.000 | Ví dụ sàn thương mại (mức giá rất biến động). |
Lưu ý:
Ứng dụng của cầu dao trong cuộc sống hiện nay rất đa dạng và đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an toàn điện, cả ở quy mô gia đình lẫn công nghiệp. Dưới đây là những ứng dụng tiêu biểu:
Lắp đặt trong tủ điện tổng hoặc từng phòng để kiểm soát nguồn điện.
Bảo vệ các thiết bị điện như: tủ lạnh, máy giặt, điều hòa, bếp điện…
Một số loại RCBO hoặc ELCB còn có tính năng chống giật điện, đặc biệt hữu ích cho phòng tắm, nhà bếp.
Cầu dao được dùng trong tủ điện tầng, tủ điện kỹ thuật, hệ thống chiếu sáng và thang máy.
Hỗ trợ việc cách ly từng khu vực khi bảo trì điện, tránh ảnh hưởng toàn bộ hệ thống.
Cho phép phân phối điện hợp lý, quản lý tải điện từng khu vực hiệu quả hơn.
Dùng để bảo vệ máy móc công nghiệp, động cơ, dây chuyền sản xuất khỏi quá tải hoặc sự cố điện.
Giúp ngắt nhanh dòng điện trong trường hợp khẩn cấp, đảm bảo an toàn cho công nhân.
Một số cầu dao công nghiệp có chức năng đảo chiều, phân pha, hoặc chuyển nguồn dự phòng (ATS) giữa điện lưới và máy phát.
Thực tế, aptomat chính là một loại CD tự động.
Cầu dao: có thể là loại đóng/ngắt thủ công.
Aptomat: là cầu dao tự động ngắt khi có sự cố (MCB, MCCB, RCBO…).
Bạn nên thay cầu dao khi:
CD bị nóng, ám khói, phát tia lửa hoặc phát tiếng nổ nhỏ.
Ngắt điện không dứt khoát, không bật lại được.
Hệ thống điện thường xuyên bị sập CB dù tải bình thường.
Thiết bị đã dùng quá lâu (trên 5 năm) hoặc không đạt tiêu chuẩn an toàn.
Tùy theo công suất và thiết bị sử dụng:
Gia đình nhỏ: 10A – 32A (điều hòa, tủ lạnh, đèn…).
Văn phòng, nhà xưởng: 40A – 100A.
Hệ thống công nghiệp, tổng trạm điện: 100A – 1000A hoặc hơn.
Nên lắp trong tủ điện cách mặt đất 1,4 – 1,6 m, tránh nơi ẩm ướt, dễ cháy nổ.
Dây nối phải chắc chắn, đúng chiều dòng điện (nguồn vào – tải ra).
Với cầu dao chống giật, nên lắp sau cầu dao tổng và trước các nhánh phụ tải.
Nguyên nhân có thể là:
Mạch điện bị quá tải hoặc chập điện.
Cầu dao bị hỏng, lò xo nhả yếu.
Cần kiểm tra tải điện và dây dẫn, hoặc thay cầu dao mới nếu lỗi kỹ thuật.
Một số thương hiệu uy tín tại Việt Nam:
Schneider (Pháp)
Panasonic (Nhật Bản)
ABB (Thụy Sĩ)
Mitsubishi (Nhật Bản)
Điện Quang (Việt Nam)
LS (Hàn Quốc)
Cầu dao là một thiết bị đóng ngắt điện cơ bản nhưng vô cùng quan trọng trong hệ thống điện, quyết định tính an toàn của hệ thống. Khi nắm bắt được đặc điểm, nguyên lý làm việc và phân biệt các loại cầu dao, bạn sẽ dễ dàng chọn được thiết bị phù hợp với nhu cầu của mình. Hy vọng qua bài viết trên của Đại Việt, quý độc giả đã hiểu rõ hơn về thiết bị điện này rồi nhé.
