TỦ ĐIỆN LÀ GÌ? TÌM HIỂU TỦ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP LÀ GÌ? CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG, NHỮNG LOẠI TỦ ĐIỆN HIỆN NAY

“Tủ điện là gì?” là một câu hỏi mà Cơ Điện Đông Á nhận được rất nhiều trong thời gian qua. Có lẽ chúng ta đã bắt gặp rất nhiều tủ điện và các loại tủ điện khác nhau ở nhiều nơi. Tuy nhiên mỗi chiếc tủ điện đầu có đặc điểm và chức năng khác nhau, tùy vào nhu cầu sử dụng. Do đó, hôm nay Cơ Điện Đông Á sẽ cùng bạn đi tìm câu trả lời cho câu hỏi: Tủ điện là gì? Tủ điện có cấu tạo thế nào? Có mấy loại tủ điện phổ biến trên hiện trường hiện nay?

1. Tủ điện là gì? Tủ điện công nghiệp là gì?

a. Tủ điện là gì?

Tủ điện là thiết bị dùng để chứa đựng các thiết bị điều khiển và phân phối điện như công tơ, cầu dao, công tắc, biến áp, v.v. Thiết bị này thường được xem như trung tâm điều khiển điện của toàn bộ công trình.

Tủ điện vừa là nơi điều khiển điện, vừa bảo vệ các thiết bị đóng cắt và đảm bảo cách ly thiết bị sinh hoạt với người dùng.

Chúng ta có thể bắt gặp tủ điện ở khắp mọi nơi như tại các nhà máy, bệnh viện, chung cư, xưởng sản xuất, v.v. với hình dạng phổ biến là hình vuông hoặc hình chữ nhật.

b. Tủ điện công nghiệp là gì?

Tủ điện công nghiệp (Industrial Electrical Cabinet) là loại tủ điện thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp và phải đảm bảo các tiêu chí về độ ổn định, độ bền bỉ, sự liên tục và hoạt động chính xác với thời gian dài trong nhiều môi trường làm việc khác nhau. Thông thường tủ điện công nghiệp sẽ có cấu tạo lớn hơn và cấu trúc mạch điều khiển phức tạp hơn so với các loại tủ điện nhỏ tại gia đình, bởi nó được sử dụng tại những nơi cần cung ứng điện với công suất lớn.

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại tủ điện công nghiệp khác nhau. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng hay tính ứng dụng mà có các loại tủ điện như: tủ điều khiển, tủ mạng, tủ điện phân phối, tủ điện viễn thông.

2. Cấu tạo và chức năng của tủ điện

A. Cấu tạo:

- Nhìn chung tủ điện được cấu tạo từ hai phần: vỏ ngoài của tủ điện và các thiết bị điện chứa bên trong.

- Trong đó, vỏ ngoài có thể được làm từ kim loại tấm hoặc composite và được sơn tĩnh điện chống gỉ. Trên bề mặt vỏ tủ có các nút nhấn giúp vận hành tủ dễ dàng hơn. Tùy theo nhu cầu sử dụng của khách hàng mà vỏ ngoài có độ dày và kích thước khác nhau.

- Bên trong tủ sẽ có không gian để chứa đựng các thiết bị điện khác nhau như:

+ Hệ thống rơle điện trung gian

+ Aptomat

+ Công tắc tơ (công tắc đơn và đa)

+ Relay nhiệt, relay bảo vệ pha

+ Biến thế, biến áp

+ Cầu giao

+ Các nút bấm: Các nút bấm này giúp bạn có thể thực hiện các thao tác để điều khiển tủ.

B. Chức năng:

- Tủ điện là một bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ công trình công nghiệp hay dân dụng nào, từ nhà máy điện đến các trạm biến áp, hệ thống truyền tải phân phối đến các hộ tiêu thụ điện. Nó được dùng làm nơi để lắp đặt và bảo vệ cho các thiết bị đóng cắt điện và thiết bị điều khiển, và là nơi đấu nối, phân phối điện cho công trình, đảm bảo cách ly những thiết bị mang điện với người sử dụng điện trong quá trình vận hành.

- Có thể được làm từ tấm kim loại hoặc composit với kích thước và độ dày khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng. Trong các ứng dụng thông thường, tủ điện thường được sơn tĩnh điện trơn hoặc nhăn với các màu sắc khác nhu tùy theo lĩnh vực sử dụng hoặc yêu cầu của thiết kế.

Xem thêm: Rơ le nhiệt là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động, phân loại và các hãng Rơ le nhiệt thông dụng hiện nay

3. Phân loại tủ điện

Hiện nay có khá nhiều tiêu chí để phân loại tủ điện. Ta có thể kể đến một số cách phân loại thường thấy như sau:

Phân loại tủ điện theo điện thế: tủ điện cao thế, tủ điện trung thế và tủ điện hạ thế

Phân loại tủ điện theo chức năng: tủ điện phân phối, tủ điện điều khiển, tủ điện động lực,…

Phân loại tủ điện theo lĩnh vực ứng dụng: tủ điện công nghiệp và tủ điện dân dụng

Từ những cách phân loại tủ điện ở trên, chúng ta có thể gặp các loại tủ điện có những tên gọi như sau:

1. Tủ Điện Điều Khiển

2. Tủ Điều Khiển ATS

3. Tủ Điều Khiển PLC

4. Tủ Điều Khiển Quạt

5. Tủ Điện Điều Khiển Kích Từ

6. Tủ Điện Điều Khiển Động Cơ

7. Tủ Điện Điều Khiển Bằng Tay

8. Tủ Điện Điều Khiển Chiếu Sáng

9. Tủ Điều Khiển Bơm Luân Phiên

10. Tủ Điện Điều Khiển Bơm PCCC

11. Tủ Điện Điều Khiển Hạ Thế

12. Tủ Điện Điều Khiển Qua Biến Tần

13. Tủ Điện Điều Khiển Khởi Động Từ

14. Tủ Điện Phân Phối

15. Tủ Điện Phân Phối DB

16. Tủ Điện Phân Phối Hạ Thế

17. Tủ Điện Phân Phối Nguồn

18. Tủ Điện Phân Phối MDB

19. Tủ Điện Phân Phối Trung Tâm

20. Tủ Điện Phân Phối Tổng MSB

21. Tủ Điện Phân Phối Ghép Khoang

22. Tủ Điện Phân Phối Công Suất Nhỏ

23. Tủ Tụ Bù

24. Tủ Tụ Bù Hạ Thế

25. Tủ Tụ Bù Trung Thế

26. Tủ Điện Cấp Nguồn Thi Công

27. Tủ Socket

28. Tủ Điện Tổng

29. Tủ Bảng Điện Chính

30. Tủ Điện Công Nghiệp

31. Tủ Điện Lập Trình PLC

32. Tủ Bảng Điện Chất Lượng Cao

33. Ngoài ra, còn có các tên gọi tương ứng với các loại tủ khác […]

- Những loại tủ điện thông dụng nhất hiện nay:

3.1. Tủ điện tổng MSB:

- Tủ điện tổng (Main Distribution Switchboard, viết tắt: MSB) được dùng để phân phối điện cho các phân xưởng, nhà máy, trung tâm thương mại, tòa nhà với phụ tải có công suất lớn.

- Tủ điện tổng được thiết kế với ngăn lộ vào, phân đoạn và phân phối với chức năng khác nhau. Nhiệm vụ của MSB là đóng, cắt, bảo vệ hệ thống điện phụ tải và phân phối mạng điện cho hệ thống vận hành.

- Đặc thù của tủ điện MSB là được lắp đặt trước các tủ điện phân phối DB và sau những trạm hạ thế. Dòng điện định mức tối đa của tủ điện tổng có thể lên tới 6300A.

3.2. Tủ điện chuyển mạch ATS:

- Tủ bảng điện chuyển mạch (Automatic Transfer Switches, viết tắt: ATS) còn được gọi là tủ chuyển nguồn điện tự động.

- Loại tủ điện này thường được sử dụng ở những nơi có phụ tải đòi hỏi phải đảm bảo cấp điện liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố như nguồn điện không ổn định hoặc bị ngắt.

- Trong một số trường hợp, nhiệm vụ của ATS là chuyển tải nguồn tự động từ nguồn cung cấp lưới chính sang nguồn dự phòng để cấp điện trở cho nguồn tải hoạt động. Thời gian chuyển mạch thường dao động từ 5s đến 10s.

- Cấu tạo của ATS gồm:

+ Nút nhấn

+ Màn hình LCD

+ Hệ thống đèn báo xanh đỏ

+ Vỏ tủ điện

+ Bộ điều khiển tủ điện

+ Thiết bị chuyển mạch tự động

+ Các thanh cái đồng phân phối

- Các loại tủ điện ATS phổ biến:

+ ATS 1 nguồn điện dự phòng và 1 nguồn điện lưới

+ ATS 1 nguồn điện dự phòng và 2 nguồn điện lưới

+ ATS 2 nguồn máy phát điện dự phòng và 1 nguồn điện lưới

3.3. Tủ điện MDB:

- Tủ điện MDB (Main Distribution Board) thường được lắp sau tủ tổng MSB và lắp đặt phía trước các tủ DB. Tủ phân phối chính đóng vai trò trung gian trong hệ thống điện hạ thế. Nó có nhiệm vụ lấy nguồn điện từ tủ điện phân phối tổng (MSB) để cung cấp cho các phụ tải.

- Tủ điện MDB được thiết kế và lắp ráp đạt chuẩn. Vỏ tủ được chế tạo bằng thép mạ kẽm, được phun sơn tĩnh điện nên rất bền chắc. Các thành phần bên trong tủ điện được bố trí hợp lý phù hợp với nhu cầu sử dụng. Tủ điện được thiết kế nhiều ngăn với nhiều chức năng chuyên biệt. Tủ có cấu tạo gồm các thành phần chính đó là:

+ Ngăn chứa các thiết bị bảo vệ chính bao gồm MCCB, ACB…

+ Ngăn chứa các thiết bị bảo vệ ngỏ tải trong quá trình vận hành đó là ACB, MCB, MCCB…

+ Ngoài ra, tủ điện phân phối chính còn có các bộ phận bảo vệ khác như relay chạm đất, relay bảo vệ pha, relay quá dòng, ngăn chứa tụ bù,… để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

- Tủ điện MDB chia thành nhiều mạch riêng biệt, mỗi mạch được bảo vệ an toàn bởi hộp cầu chì hoặc các thiết bị chuyển mạch. Thiết bị này bao gồm nhiều thành phần chính như thiết bị bảo vệ chính, thiết bị bảo vệ ngỏ tải, các thiết bị bảo vệ phụ.

- Tủ điện MDB giúp bảo vệ và tạo điều kiện để các thiết bị máy móc hoạt động tốt nhất. Đặc biệt, thiết bị này điều khiển tốt cho các động cơ để tránh tình trạng quá tải điện. Thế nên, loại tủ điện này ứng dụng nhiều ở các xưởng sản xuất, đáng kể nhất phải nói đến lĩnh vực cơ khí.

- Tủ MDB là thành phần không thể thiếu trong mạng điện hạ thế. Nó thường được lắp đặt trong phòng kỹ thuật của công ty, nhà máy, xí nghiệp, chung cư, văn phòng ốc, trung tâm thương mại, bệnh viện, sân bay…để phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt và dịch vụ.

3.4. Tủ điện phân phối DB:

- Tủ điện phân phối (Distribution Board, viết tắt: DB) dùng để phân phối điện cho các phụ tải có công suất nhỏ hơn.

- Đây là loại tủ được thiết kế nhỏ gọn, tính thẩm mỹ cao và thuận tiện cho việc thi công, bảo dưỡng. Thiết bị này chuyên dụng cho hệ thống điện hạ thế, trường học, chung cư, công ty, v.v. và thường được lắp sau tủ điện tổng MSB.

- Cấu tạo tủ DB gồm 4 bộ phận chính như:

+ Thiết bị bảo vệ chính

+ Relay quá dòng/ quá áp/ bảo vệ pha,…

+ Module tụ bù

+ Các thiết bị bảo vệ ngõ ra tải

3.5. Tủ điện điều khiển trung tâm MCC:

- Nếu bạn đã biết tủ điện là gì, hãy cùng tìm hiểu về MCC.

- Tủ điện điều khiển trung tâm (Motor Control Center, viết tắt: MCC) còn được gọi là tủ điện động cơ.

- Với ứng dụng đa dạng, loại tủ điện này thường được dùng để cấp nguồn hoạt động cho các động cơ có công suất lớn như quạt, máy bơm, trạm bơm, trạm trộn bê tông, xưởng sản xuất, v.v. Đồng thời bảo vệ động cơ khi có vấn đề về điện như quá tải, thấp áp, v.v.

- Với tủ điện MCC, bạn có thể khởi động bằng nhiều cách như trực tiếp, hình sao, mềm, v.v. tùy vào nhu cầu sử dụng.

- Câu hỏi Tủ điện là gì? đã được mở ra. Cấu tạo của tủ điện MCC cũng được giải đáp:

+ Thiết bị đóng cắt MCCB/ MCB

+ Khởi động mềm

+ Bộ điều khiển trung tâm PLC

+ Biến tần

+ Contactor

+ Bộ khởi động

3.6. Tủ điện phòng cháy chữa cháy:

- Chúng ta đã biết tủ điện là gì. Vậy tủ điện PCCC là gì?

- Tủ điện phòng cháy chữa cháy (PCCC) còn được gọi là tủ điều khiển bơm chữa cháy. Đây là sản phẩm được thiết kế chuyên dụng cho hệ thống phòng cháy chữa cháy.

- Tủ điện PCCC có ba vai trò chính là:

+ Điều khiển bơm bù áp lực: duy trì áp lực nhất định trên đường ống, đảm bảo nguồn nước ổn định

+ Điều khiển bơm chính: khi có cháy, cảm biến báo cháy sẽ truyền tín hiệu về tủ điện PCCC giúp bơm chính hoạt động

+ Bơm dự phòng Diezen: được sử dụng trong trường hợp bơm chính không hoạt động

- Ngoài ra, tủ điện PCCC còn có thể:

+ Tự động bơm bù áp khi hệ thống PCCC bị rò nước

+ Tự cấp điện cho các thiết bị bơm nước khi có báo cháy

+ Bơm nhiên liệu cần thiết khi mất điện hoặc có báo cháy

+ Sạc tự động và thông báo tình trạng ắc quy

- Đặc biệt, loại tủ điện này được đặt ở chế độ tự động theo quy trình cụ thể. Từ đó đảm bảo các thiết bị phun nước luôn đầy đủ nhiên liệu và có thể vận hành an toàn.

3.7. Tủ điện điều khiển chiếu sáng:

- Tủ điện điều khiển chiếu sáng thường dùng để điều khiển hệ thống chiếu sáng cho một khu vực nhất định như công trình dân dụng hoặc công cộng.

- Địa điểm lắp đặt loại tủ điện này thường ở các khu vực công cộng như bến xe, đường phố, công viên, vườn hoa hay các trung tâm thương mại, sân bay, trường học, cao ốc văn phòng, sân vận động, v.v.

- Thiết bị điều khiển chiếu sáng này được chia ra 3 loại:

+ Tủ điện chiếu sáng PLC

+ Tủ điện chiếu sáng timer

+ Tủ điện chiếu sáng truyền thông

- Các thiết bị này có thể điều chỉnh được thiết kế linh hoạt và đáp ứng các nhu cầu điều khiển, chiếu sáng khác nhau của từng khu vực.

3.8. Tủ tụ bù:

- Tủ tụ bù là loại tủ có hai vật dẫn đặt gần nhau. Chúng được mắc nối song song với tải và được ngăn cách với nhau bởi một lớp điện môi.

- Loại tủ điện này thường được lắp đặt trong các hệ thống mạng điện hạ thế và phụ tải có tính cảm không cao như nhà xưởng, dây chuyền sản xuất, trung tâm thương mại, v.v. Mức công suất bù có thể đạt tới 600kVAR.

- Bạn đã biết tủ điện là gì và tủ tụ bù là gì. Tủ tụ bù có vai trò:

+ Nâng cao hệ thống cos sin

+ Bù công suất giúp nâng cao năng suất hoạt động

+ Cải thiện chế độ làm việc của các thiết bị điện

+ Giảm công suất phản kháng

+ Giảm các chi phí không cần thiết

- Chức năng chính của tụ bù là tích và phóng điện với cơ chế đo độ lệch pha giữa dòng điện với điện áp. Tụ điện sẽ tự đóng cắt nếu giá trị đạt được nhỏ hơn giá trị cài đặt 0.95. Điều này sẽ giúp duy trì hệ số công suất ở mức giá trị cài đặt ban đầu.