Hệ thống đèn đường công cộng, đèn chiếu sáng tại các tòa cao ốc, trung tâm thương mại, kho bãi, công xưởng… cần được quản lý, giám sát và điều khiển tập trung từ một thiết bị trung tâm duy nhất gọi là tủ điện chiếu sáng nhằm tiết kiệm năng lượng và đảm bảo hiệu quả vận hành. Để tìm hiểu chi tiết hơn về nguyên lý vận hành và cách phân loại loại tủ điện này, bạn hãy theo dõi bài viết sau của Etinco.
Khái niệm tủ điện chiếu sáng
Tủ điện chiếu sáng là tủ điện điều khiển chịu trách nhiệm quản lý, điều khiển bật/tắt và bảo vệ hệ thống đèn chiếu sáng tại các khu vực công cộng và công trình dân dụng/ công nghiệp. Loại tủ này hỗ trợ 2 cơ chế vận hành gồm tự động qua bộ điều khiển PLC, timer hoặc thủ công bằng cách tác động vào các nút nhấn.
Tủ điện chiếu sáng có khả năng bật tắt đèn theo thời gian thực hay điều chỉnh cường độ sáng, màu sắc bóng đèn theo yêu cầu ở những ứng dụng phức tạp hơn, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Ngày nay, các tủ điện chiếu sáng hiện đại còn được tích hợp vào hệ thống điều khiển trung tâm, cho phép quản lý, điều khiển từ xa chỉ với ứng dụng trên điện thoại thông minh.
Cấu tạo và đặc điểm của tủ điện chiếu sáng
Một tủ điện chiếu sáng tiêu chuẩn thường có kích thước khoảng 100 x 600 x 300mm (loại không lắp công tơ) và 1200 x 600 x 300mm (loại có công tơ), được cấu thành từ 2 bộ phận chính là vỏ tủ và các thiết bị bên trong.
Phần vỏ tủ được làm từ tôn sơn tĩnh điện hoặc thép tấm không gì, có khả năng chống truyền điện, chống rỉ sét và chống chịu tác động từ các yếu tố thời tiết như mưa, nắng, độ ẩm - nhiệt cao. Do được thiết kế để phù hợp với môi trường hoạt động chủ yếu là ngoài trời nên phần vỏ tủ có tuổi thọ lên tới hàng chục năm, trong đó, tủ điện trong nhà được quy định cấp bảo vệ IP42 và tủ ngoài trời có cấp bảo vệ IP54.
Bên trong tủ điện có chứa một số thiết bị quan trọng như sau:
- Aptomat tổng (MCCB/MCB): Chịu trách nhiệm bảo vệ toàn bộ hệ thống chiếu sáng trước quá tải, ngắn mạch.
- Contactor: Được dùng để đóng ngắt mạch điện từ xa theo tín hiệu từ rơ le hoặc cảm biến ánh sáng, từ đó có thể điều khiển việc cấp điện đến các nhóm đèn mà không cần thao tác thủ công.
- Rơ le thời gian/ Timer: Bộ điều khiển thời gian, quyết định thời gian bật tắt hệ thống đèn theo khung giờ ngày và đêm, góp phần tự động hóa quy trình chiếu sáng.
- Cảm biến ánh sáng: Các cảm biến có khả năng giám sát ánh sáng tự nhiên theo điều kiện thực tế để tự động điều khiển việc bật đèn khi trời tối và tắt khi trời sáng.
- Bộ điều khiển trung tâm (PLC/ GSM): Phù hợp với các ứng dụng phức tạp yêu cầu giám sát từ xa hoặc điều khiển theo lịch trình chuyên biệt.
- Các thiết bị phụ trợ khác như đèn báo pha, cầu chì, thanh cái, dây dẫn, domino đấu nối.
Nguyên lý hoạt động của tủ điện chiếu sáng
Toàn bộ hoạt động của hệ thống chiếu sáng được điều khiển tự động qua rơ le thời gian, cảm biến ánh sáng hoặc bộ điều khiển PLC, sau đó tác động đến contactor để bật tắt đèn theo chương trình đã cài đặt, thông thường gồm có 3 chế độ:
- Từ 17h-22h - Chế độ buổi tối: Bật 100% đèn.
- Từ 22h-6h sáng hôm sau - Chế độ đêm khuya: Tắt ⅔ đèn, giảm công suất đèn xuống còn 60% công suất định mức.
- Từ 6h-17h - Chế độ ban ngày: Tắt 100% đèn.
Hiểu đơn giản, vào ban ngày, khi cảm biến ánh sáng nhận biết có đủ ánh sáng cấp cho công trình sẽ truyền tín hiệu điều khiển về contactor để ngắt mạch cấp cho hệ thống chiếu sáng, từ đó đèn tắt. Ngược lại vào ban đêm, khi cảm biến phát hiện thiếu ánh sáng/ rơ le thời gian đến giờ vận hành, tín hiệu bật đèn sẽ được chuyển đến contactor để bật toàn bộ hoặc một phần hệ thống chiếu sáng tùy theo chương trình đã cài đặt.
Ngoài ra, việc cài đặt thời gian contactor đóng ngắt mạch cấp cho hệ thống đèn còn tùy thuộc vào từng mùa (mùa hè và mùa đông) nhằm tiết kiệm điện năng và đảm bảo chiếu sáng hiệu quả.
Lưu ý, trong suốt quá trình hoạt động, tủ điện chiếu sáng phải duy trì mức điện áp ổn định 220V cấp cho bóng đèn. Tuy nhiên, sau 22h đêm, công suất tủ phát ra sẽ được giảm theo mức cài đặt, dưới hình thức giảm từ từ để không ảnh hưởng đến tầm nhìn người tham gia giao thông. Có 3 chế độ tiết kiệm điện được cài đặt cho hệ thống chiếu sáng là giảm 20%, 30% và 40%.
Chức năng của tủ điện chiếu sáng là gì?
Được tích hợp các thiết bị cảm biến, đo lường, điều khiển và đóng ngắt phức tạp nên ngoài việc bật tắt hệ thống đèn chiếu sáng đơn thuần, tủ điện chiếu sáng còn đảm nhận các chức năng khác:
- Điều khiển tự động: Tủ điện chiếu sáng có khả năng bật/tắt đèn chiếu sáng theo thời gian cài đặt hoặc theo điều kiện môi trường, giảm thiểu sự phụ thuộc vào con người và tăng tính chính xác trong hoạt động chiếu sáng.
- Quản lý phân vùng: Tủ điện loại này cũng có chức năng phân phối điện và điều khiển phù hợp với công suất đèn tại từng khu vực chiếu sáng riêng biệt.
- Tiết kiệm năng lượng: Thông qua việc hẹn giờ bật tắt đèn và điều chỉnh cường độ ánh sáng theo thời gian, tủ điện chiếu sáng có thể tối ưu hóa việc sử dụng điện.
- Bảo vệ hệ thống: Được tích hợp 2 cấp bảo vệ gồm cầu chì và aptomat, tủ điện chiếu sáng có khả năng bảo vệ các thiết bị bên trong khỏi quá tải và ngắn mạch.
Đặc biệt, thông qua tủ điện này, người vận hành có thể lựa chọn bật/tắt từng bóng đèn, điều chỉnh linh hoạt góc chiếu sáng, vùng chiếu sáng, thậm chí là kiểu và màu sắc ánh sáng phù hợp, rất hữu ích trong trường hợp cần trình chiếu ánh sáng tại các lễ hội, sự kiện.
Cách phân loại tủ điện chiếu sáng
Có 3 loại tủ điện chiếu sáng chính là tủ chiếu sáng sử dụng timer, rơ le và PLC.
Tủ điện chiếu sáng Timer
Đây là loại tủ điện đơn giản, sử dụng bộ đếm thời gian để cài đặt và điều khiển việc bật/tắt bóng đèn theo thời gian thực. Tủ điện chiếu sáng Timer có cơ chế vận hành đơn giản, chi phí đầu tư thấp, phù hợp với các công trình chiếu sáng cơ bản như sân vườn, đường phố, công trình công cộng. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của tủ loại này là không cho phép điều chỉnh chế độ hoạt động phức tạp và không tích hợp tính năng giám sát, điều khiển từ xa.
Tủ điện chiếu sáng rơ le
Tủ điện này sử dụng rơ le thời gian để điều khiển contactor bật tắt bóng đèn theo các mốc thời gian cụ thể, thường sử dụng trong các khu công nghiệp, kho xưởng, sân bay, bến cảng…
Tủ điện chiếu sáng PLC
Tủ điện chiếu sáng PLC sử dụng bộ điều khiển PLC trong việc điều khiển bóng đèn, cho khả năng cài đặt chế độ hoạt động linh hoạt theo thời gian và công suất bóng đèn; tự động điều chỉnh thời gian chiếu sáng theo mùa hoặc điều khiển tùy chỉnh theo hệ thống/ từng cụm bóng đèn riêng biệt, thậm chí là có thể điều khiển cường độ sáng hoặc màu sắc của bóng đèn.
Loại tủ điện này thích hợp với các ứng dụng trình chiếu ánh sáng tại quảng trường, bảo tàng, công viên, khu vui chơi, trung tâm thương mại… và có thể tích hợp chức năng giám sát, điều khiển từ xa. Tuy nhiên, tủ điện chiếu sáng PLC có giá thành sản xuất cao nên chi phí đầu tư cũng cao.
Ngoài 3 loại tủ điện chiếu sáng phổ biến trên, hiện nay còn có tủ điện chiếu sáng thông minh được ứng dụng trong các hệ thống chiếu sáng thông minh. Thông qua các cảm biến và vi điều khiển, tủ điện này có thể tự động điều khiển cường độ ánh sáng bằng cách đo lường độ sáng ngoài trời, đặc điểm của thời tiết hay phát hiện có người…
Ứng dụng của tủ điện chiếu sáng
Tủ điện chiếu sáng có tính ứng dụng rộng rãi trong tất cả các hệ thống có nhu cầu chiếu sáng quy mô lớn, từ đường phố, nhà xưởng, kho bãi đến trung tâm thương mại, bảo tàng, sân bay…
- Trong chiếu sáng đường phố, hạ tầng đô thị: Tủ điện chiếu sáng được lắp đặt tại các tuyến giao thông nội đô, trục đường chính, gần ngã ba, ngã tư để tự động bật tắt đèn đường theo thời gian đã cài đặt, giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu nhân sự vận hành. Đặc biệt tại các thành phố lớn, tủ điện chiếu sáng ngoài trời có thể kết nối dữ liệu để đồng bộ hóa việc quản lý chiếu sáng từ trung tâm điều khiển.
- Trong chiếu sáng nhà xưởng, kho bãi: Tủ điện chịu trách nhiệm điều khiển nhóm đèn theo từng ca làm việc, từng khu vực sản xuất; hoặc phân vùng điều khiển theo các khu vực có tính chất khác nhau (kho, xưởng, văn phòng). Thông thường, tủ chiếu sáng PLC sẽ được ưu tiên lắp đặt tại các khu công nghiệp, nhà máy để tăng tính tự động trong việc điều chỉnh mức độ sáng theo công suất hệ thống hoặc quy trình sản xuất, đồng thời cũng hạn chế được rủi ro cháy nổ khi phải dùng các loại đèn công suất lớn.
- Trong chiếu sáng khu dân cư, trung tâm thương mại: Tủ điện chiếu sáng đảm nhận nhiệm vụ bật tắt đèn tự động trong công viên, bãi đỗ xe, tầng hầm, hành lang, lối thoát hiểm. Riêng khu dân cư cao cấp sẽ có hệ thống tủ chiếu sáng riêng biệt theo từng block để điều chỉnh nhu cầu chiếu sáng riêng.
Câu hỏi thường gặp về tủ điện chiếu sáng
Câu hỏi 1: Tủ điện chiếu sáng được đặt ở đâu?
Trả lời: Tủ điện chiếu sáng có thể đặt trong nhà tại vị trí khô thoáng, dễ tiếp cận như hành lang, phòng kỹ thuật hoặc ngoài trời tại các trục đường chính, khu vực nội đô, ngã ba, ngã tư, bùng binh.
Câu hỏi 2: Nguồn cấp cho tủ điện chiếu sáng lấy từ đâu?
Trả lời: Tủ điện chiếu sáng thường lấy điện trực tiếp từ tủ tổng của khu vực/ tòa nhà hoặc từ nguồn lưới.
Câu hỏi 2: Tủ điện chiếu sáng có thể điều khiển mức độ sáng và màu sắc ánh sáng không?
Trả lời: Có. Ứng dụng này rất phù hợp với mục đích thẩm mỹ như trình chiếu ánh sáng tại quảng trường, trung tâm thương mại, cầu cảng.
