Sơ đồ tủ điện 3 pha đóng vai trò quan trọng trong việc đấu nối tủ điện của hệ thống điện 3 pha. Tính chính xác, khoa học của sơ đồ này quyết định đến yếu tố kỹ thuật, ổn định và an toàn của tủ điện vận hành thực tế. Tìm hiểu về sơ đồ tủ điện 3 pha và cách đấu nối tủ điện trong bài viết sau của Etinco.
Tủ điện 3 pha là gì?
Tủ điện 3 pha là thiết bị chịu trách nhiệm điều khiển, giám sát, phân phối và bảo vệ cho toàn bộ hệ thống điện 3 pha trong các công trình công nghiệp lẫn dân dụng. Nhờ khả năng tự động đóng ngắt khi có sự cố điện hóa, tủ điện 3 pha cũng giúp bảo vệ người sử dụng trong quá trình vận hành.
Để phù hợp với môi trường hoạt động có tính khắc nghiệt (điện áp cao, dòng điện lớn, môi trường bụi bẩn, hóa chất…), tủ điện 3 pha thường được cấu thành từ các vật liệu kim loại có độ bền cao như thép, inox 304, tôn… và được phủ lớp sơn tĩnh điện bên ngoài để đảm bảo khả năng cách điện, chống ăn mòn và chống trầy xước. Loại tủ này rất đa dạng về kích thước, kiểu dáng, màu sắc nên ngoài kích thước tiêu chuẩn, người dùng có thể đặt tủ theo nhu cầu để phù hợp với diện tích lắp đặt và mục đích sử dụng.
Tương tự tủ điện nói chung, tủ điện 3 pha cũng vận hành dựa trên nguyên lý phân phối, điều khiển nguồn điện, nhưng ở đây là điện xoay chiều 3 pha. Khi được cấp điện, quy trình vận hành của tủ điện 3 pha sẽ trải qua 3 bước như sau:
- Phân phối điện đến từng nhánh, từng phụ tải đã được thiết kế.
- Bảo vệ mạng điện trước các sự cố quá tải, ngắn mạch, mất pha nhờ nhiều tầng bảo vệ từ các thiết bị đóng cắt như ACB, MCCB, MCB.
- Tự động đóng/cắt mạch điện nhờ cơ chế điều khiển tự động bằng contactor - rơ le hoặc PLC.
Ngoài ra, tủ điện 3 pha thường được tích hợp các thiết bị đo lường như đồng hồ báo pha, ampe kế, vôn kế để giám sát tình trạng điện năng nhằm phục vụ cho công tác vận hành, sửa chữa và bảo trì tủ điện.
Sơ đồ tủ điện 3 pha
Có 2 loại sơ đồ tủ điện 3 pha phổ biến nhất gồm sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt thực tế.
Sơ đồ nguyên lý tủ điện 3 pha
Sơ đồ nguyên lý tủ điện cho biết cách các thành phần điện tương tác và liên kết với nhau. Từ sơ đồ trên có thể xác định các thành phần quan trọng của tủ điện gồm:
- Nguồn điện 3 pha: Bao gồm 3 dây pha (L1, L2, L3), 1 dây trung tính (N) và 1 dây tiếp địa (PE). Đây là nguồn cấp cho động cơ, thiết bị, máy móc với điện áp pha - pha là 380V và điện áp pha - trung tính là 220V.
- Mạch điều khiển: Gồm các thiết bị như contactor, rơ le nhiệt, rơ le trung gian, cảm biến, PLC, có nhiệm vụ điều khiển động cơ, bảo vệ trước sự cố và hỗ trợ vận hành tự động hóa.
- Mạch bảo vệ: Được trang bị nhiều thiết bị đóng ngắt khác nhau như aptomat, cầu chì, thiết bị chống sét để bảo vệ hệ thống và người dùng trước các sự cố điện.
Sơ đồ lắp đặt thực tế
Cách đọc sơ đồ lắp đặt trên như sau:
- Nguồn cấp vào MCB: 3 dây pha L1, L2, L3 và dây trung tính N.
- Từ MCB: 3 dây pha đi qua contactor.
- Contactor: Có nhiệm vụ cấp điện cho tải, kích hoạt bằng nút On/Off.
- Nút nhấn: Nút On sẽ truyền tín hiệu cho cuộn hút contactor, nút Off để ngắt mạch điều khiển.
- Cơ chế bảo vệ: Rơ le nhiệt được lắp giữa contactor và tải để chống quá tải.
Cách đấu nối tủ điện 3 pha
Về cách đấu nối tủ điện 3 pha, quy trình này tương tự cách lắp đặt tủ điện công nghiệp nói chung. Để hiểu rõ hơn, chúng tôi sẽ giới thiệu cách đấu nối tủ điện 3 pha trong 2 trường hợp: Theo sơ đồ điện tổng và theo sơ đồ tủ điều khiển.
Theo sơ đồ điện tổng
- Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ điện tổng. Mục đích của công đoạn này là để hiểu rõ vị trí từng thiết bị, linh kiện và cách đi đường dây điện trong tủ, tránh tình trạng nhầm lẫn các dây pha và dây trung tính.
- Bước 2: Lắp đặt thiết bị vào tủ điện. Trước đó, bạn cần chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ và thiết bị hỗ trợ cần thiết cho việc đấu nối như tua vít, kìm điện, đồng hồ… Sau đó cố định lần lượt các thiết bị vào tủ theo sơ đồ tủ điện 3 pha ban đầu. Việc sắp xếp thiết bị cần được thực hiện khoa học và chính xác để thuận tiện cho quá trình vận hành và bảo trì.
- Bước 3: Đấu dây nguồn 3 pha vào aptomat tổng. Đảm bảo đã kiểm tra kỹ màu dây và vị trí đấu để không xảy ra tình trạng đảo pha. Nên sử dụng đầu cos bấm đầu dây để mối nối chắc chắn và đúng kỹ thuật.
- Bước 4: Đấu thiết bị bảo vệ - điều khiển. Từ aptomat tổng, tiếp tục đấu dây xuống aptomat nhánh và contactor - rơ le nhiệt. Không được để dây điện chồng chéo, lẫn lộn hoặc cách điện tại các mối nối lỏng lẻo, rất nguy hiểm khi tủ được cấp điện.
- Bước 5: Kiểm tra lại hệ thống và chạy thử. Sau khi quá trình đấu nối hoàn tất, cần kiểm tra toàn diện điện áp, thứ tự pha và khả năng cách điện bằng đồng hồ đo chuyên dụng. Sau đó vận hành thử không tải và có tải để đảm bảo tủ hoạt động ổn định.
Theo sơ đồ tủ điều khiển
Tủ điều khiển có nhiệm vụ cấp nguồn và điều phối hoạt động của nhóm động cơ như: motor, bơm nước… Quy trình đấu nối tủ điện điều khiển như sau:
- Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ điều khiển và sơ đồ động lực. Sơ đồ điều khiển thể hiện các tín hiệu điều khiển từ nút nhấn, timer…, còn sơ đồ động lực cho biết đầu mối cấp điện 3 pha cho tải.
- Bước 2: Lắp đặt thiết bị (CB tổng, contactor, rơ le, nút nhấn, đèn báo…) vào tủ điện theo vị trí quy định trong sơ đồ.
- Bước 3: Đấu nguồn 3 pha vào CB tổng rồi chia đến contactor để cấp cho tải. Nên trang bị thêm rơ le nhiệt giữa contactor và tải để tăng cường khả năng bảo vệ.
- Bước 4: Đấu nối mạch điều khiển. Dây được đấu từ nút nhấn, timer đến contactor (chân A1, A2) để đóng/ngắt tải bằng nút nhấn, cảm biến hoặc cài đặt thời gian.
- Bước 5: Kết nối thiết bị ngoại vi như đèn chỉ báo, còi báo, cảm biến, công tắc hành trình vào các chân tín hiệu.
- Bước 6: Cấp điện và chạy thử. Kiểm tra toàn diện tủ điện khi không điện và cấp điện (không tải và có tải) để xác định hoạt động của các thiết bị quan trọng.
Các lỗi thường gặp khi đấu tủ điện 3 pha
Trong quá trình đấu nối tủ điện 3 pha, có một số lỗi phổ biến thường xuyên xảy ra, gồm: Đấu nhầm pha, mối nối lỏng lẻo và bỏ qua kiểm tra cách điện có thể gây chập cháy thiết bị và nguy cơ giật điện cho người vận hành.
Đấu nhầm thứ tự pha
Đây là một trong những lỗi điển hình khi thực hiện đấu nối tủ điện 3 pha. Việc đấu nhầm thứ tự dây pha (L1, L2, L3) có thể làm động cơ quay ngược, thiết bị hoạt động sai chức năng, thậm chí là chập mạch.
Để khắc phục tình trạng này, nên sử dụng thiết bị kiểm tra thứ tự pha trước mỗi quá trình đấu nối hoặc đánh dấu bằng nhãn dán cụ thể trên từng pha. Ngoài ra, nên kiểm tra chiều quay của động cơ sau khi cấp điện thử cho hệ thống để chắc chắn các pha của điện 3 pha đã được đấu nối đúng kỹ thuật.
Mối nối lỏng lẻo
Các mối nối khi không được siết chặt hoặc bấm đầu cos không đúng kỹ thuật dễ phát sinh tia lửa điện, tăng điện trở tiếp xúc và sinh nhiệt tại điểm đấu nối. Nếu không được phát hiện kịp thời có thể tăng nguy cơ cháy nổ.
Trường hợp này, nên sử dụng đầu cos đúng chủng loại, siết chặt mối nối bằng kìm chuyên dụng và định kỳ kiểm tra các điểm tiếp xúc. Khi có nhiều điểm nối, ưu tiên sử dụng thanh cái và cầu đấu.
Không kiểm tra cách điện
Cách điện kém có thể gây ra tình trạng rò rỉ điện, tiềm ẩn nguy cơ gây điện giật cho người sử dụng.
Vì vậy, trước khi vận hành tủ điện, cần kiểm tra cách điện giữa các pha hoặc giữa pha và đất bằng đồng hồ đo điện để đảm bảo điện trở cách điện duy trì ở giá trị ≥1 MΩ theo tiêu chuẩn an toàn.
Lưu ý về cách đấu nối tủ điện 3 pha
Quá trình đấu nối, lắp đặt tủ điện 3 pha, bạn cần lưu ý một số điểm quan trọng sau:
- Vị trí đặt tủ điện 3 pha tối ưu là gần trung tâm phụ tải, tại khu vực khô thoáng, ít khói bụi và hơi nước, ít rung động và tránh xa nguồn nhiệt, nguồn hóa chất ăn mòn. Ưu tiên đặt tủ điện 3 pha trong phòng kín, có cơ chế thông gió bằng cơ khí đúng tiêu chuẩn.
- Thực hiện nối đất an toàn đối với các thiết bị có bộ phận bằng kim loại không mang điện.
- Nếu tủ điện đặt ngoài trời, chân kê bên dưới tủ phải có độ cao tối thiểu 20cm. Trường hợp tủ không có chân kê, cần đặt tủ trên bục hoặc giá đỡ cách mặt đất tối thiểu 20cm.
- Với các khối chức năng không liên quan trong tủ điện, không cần bố trí rãnh thông nhau. Riêng khối phân phối điện cần đặt ở vị trí tránh nguồn nhiệt chiếu vào.
- Độ rộng đường đi giữa các tủ điện cần đảm bảo: Đường đi trước tủ điện có chiều rộng tối thiểu 1,5 - 1,8m. Khoảng cách giữa 2 dãy tủ cách nhau tối thiểu 2 - 2,3m. Độ rộng khoảng trống phía sau tủ duy trì ở mức 1 - 1,5m.
- Dây điện trần phía trước tủ phải đảm bảo độ cao tối thiểu 2,5m, ở phía sau duy trì khoảng cách 2,3m.
- Nếu tủ điện chứa thiết bị phân phối điện cho phụ tải cấp 1 cần có ngăn che phòng hỏa hoạn hoặc tường ngăn trên phân đoạn của thanh cái. Trường hợp có 2 đường cấp điện, không được đi cùng 1 rãnh.
Câu hỏi thường gặp về sơ đồ tủ điện 3 pha
Câu hỏi 1: Dây dẫn dùng cho tủ điện 3 pha nên dùng loại nào?
Trả lời: Dây dẫn dùng cho tủ điện 3 pha nên có tiết diện từ 2,5mm2 trở lên, ưu tiên cách điện XLPE để tăng khả năng chịu nhiệt.
Câu hỏi 2: Có cần thiết phải dùng relay bảo vệ trong sơ đồ tủ điện 3 pha không?
Trả lời: Có. Nên trang bị thêm relay nhiệt hoặc relay bảo vệ quá dòng để bảo vệ động cơ và các thiết bị khác khỏi quá tải, ngắn mạch.
Câu hỏi 3: Thứ tự pha từ nguồn cấp có quan trọng khi đấu nối tủ điện 3 pha không?
Trả lời: Có. Việc đấu nhầm thứ tự dây pha L1, L2, L3 có thể khiến động cơ quay ngược, thiết bị vận hành không đúng cách, rất dễ gây chập cháy.
