Tủ điện công nghiệp là tổ hợp thiết bị xuất hiện phổ biến trong các ngành công nghiệp, đảm nhận chức năng phân phối điện, điều khiển và kiểm soát hoạt động của các thiết bị có trong hệ thống. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu đầy đủ về tủ điện công nghiệp là gì? Tủ điện công nghiệp có cấu tạo và ứng dụng ra sao? Mời bạn đón đọc.
Tìm hiểu về tủ điện công nghiệp là gì?
Tủ điện công nghiệp (Industrial Electric Cabinet) là loại tủ điện chuyên sử dụng cho môi trường công nghiệp và được sản xuất theo các tiêu chuẩn công nghiệp như IEC 60439-1, IEC 60649, IEC 62271 hay IEC 60255.
Tủ điện loại này thường chứa nhiều nhóm thiết bị vận hành và thiết bị phụ tải để phân phối, điều khiển và bảo vệ hệ thống điện 3 pha trong nhà máy, khu công nghiệp, trạm biến áp, tòa cao ốc… Để phù hợp với số lượng thiết bị công suất lớn và nhiều môi trường làm việc khác nhau, tủ điện công nghiệp sẽ có kích thước lớn hơn so với tủ điện dân dụng, đi kèm là hệ thống cấu trúc mạch điều khiển phức tạp. Tất yếu, yêu cầu về cấp độ bảo vệ, độ ổn định, độ bền bỉ và tính liên tục của tủ điện công nghiệp cũng cao hơn nhiều so với các loại tủ điện thông thường.
Cấu tạo của tủ điện công nghiệp
Tủ điện công nghiệp có cấu trúc hình vuông hoặc hình chữ nhật đặc trưng với phần vỏ làm từ kim loại (thép, inox) hoặc Composite, bên ngoài được mạ kẽm hoặc sơn tĩnh điện trơn/nhăn với nhiều màu sắc khác nhau. Bên trong tủ được chia thành từ 1 đến nhiều khoang hoặc ngăn để thuận tiện cho việc lắp đặt thiết bị.
Về thiết bị có trong tủ điện công nghiệp, chúng tôi phân chia thành 3 nhóm đặc trưng như sau:
Nhóm thiết bị đặc thù
Đây là những thiết bị chuyên biệt dùng cho hệ thống tủ điện chuyên dụng.
- Tụ bù và bộ điều khiển tụ bù: Thiết bị phổ biến trong tủ tụ bù công suất phản kháng và một số tủ công nghiệp khác.
- Cuộn kháng: Thiết bị được dùng để bảo vệ tụ bù trước các sự cố điện hóa, thường được lắp trong tủ tụ bù.
- Biến tần: Được lắp đặt ở nhiều loại tủ điện như tủ bơm nước, tủ máy nén khí, tủ điều khiển băng tải, tủ thông gió.
- Bộ chuyển nguồn ATS: Đặt trong tủ chuyển nguồn, đảm nhận chức năng tự động chuyển đổi nguồn điện giữa 2 nguồn chính - phụ.
Nhóm thiết bị chung
Đây là nhóm thiết bị bắt buộc phải trang bị trong tủ điện công nghiệp các loại.
- Aptomat: Có thể là ACB, MCB hoặc MCCB, tùy thuộc vào tính chất và yêu cầu bảo vệ của từng mạng điện.
- Contactor: Đảm nhận nhiệm vụ điều khiển các thiết bị phía phụ tải, xuất hiện phổ biến trong tủ điện công nghiệp nhiều loại.
- Rơ le: Thường được sử dụng trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm.
Nhóm thiết bị phụ trợ, linh kiện
Nhóm thiết bị này bao gồm các loại nút nhấn, nút dừng khẩn cấp, hệ thống thanh cái, dây dẫn điện, đèn chỉ báo, đồng hồ đo chỉ số, màn hình hiển thị, hệ thống thông gió - làm mát… Ngoài ra, một số tủ điện hiện đại còn có thêm giao diện người máy (UI), hệ thống giám sát từ xa và một số tính năng tự động điều khiển khác.
Tủ điện công nghiệp có vai trò gì?
Phân phối điện
Tủ điện công nghiệp nắm giữ vai trò quan trọng trong việc phân phối, kiểm soát nguồn điện đến các khu vực khác nhau trong nhà máy, khu công nghiệp… Thông qua công tắc và cầu dao, người vận hành có thể điều khiển và điều chỉnh nguồn điện đến từng thiết bị trong hệ thống một cách linh hoạt và an toàn.
Bảo vệ hệ thống và con người
Tủ điện công nghiệp được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn công nghiệp khắt khe nên có khả năng bảo vệ các thiết bị điện bên trong khỏi tác động từ môi trường, va đập cơ học, đồng thời cách điện an toàn với con người trong quá trình làm việc. Hơn nữa, tủ điện chứa nhiều thiết bị đóng cắt, bảo vệ khác nhau nên dễ dàng ngăn chặn các sự cố điện như quá tải, ngắn mạch.
Quản lý và giám sát hệ thống
Tủ điện công nghiệp cho phép người vận hành quản lý và giám sát hệ thống một cách khoa học, hiệu quả chỉ từ 1 vị trí. Thông qua màn hình hiển thị, bảng điều khiển, đồng hồ đo lường, người sử dụng có thể theo dõi chính xác các thông số quan trọng gồm dòng điện, điện áp, công suất, qua đó nắm bắt được tình trạng hoạt động của các thiết bị có trong tủ điện để kịp thời phát hiện sự cố và có biện pháp xử lý nhanh chóng.
Ứng dụng của tủ điện công nghiệp
Tủ điện công nghiệp là thành phần không thể thiếu trong hệ thống công nghiệp. Vì vậy, loại tủ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong sản xuất
- Điều khiển máy móc, dây chuyền, thiết bị: Tủ điện công nghiệp có chức năng điều khiển các loại máy móc, dây chuyền sản xuất trong các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp.
- Quản lý quá trình: Tủ điện đảm bảo tính ổn định, liên tục của quá trình sản xuất, hạn chế tối đa thời gian gián đoạn của dây chuyền, qua đó nâng cao hiệu suất lao động và tăng tính uy tín cho doanh nghiệp.
Trong các công trình xây dựng
- Cung cấp điện: Cho các chung cư, tòa nhà cao cấp, trung tâm thương mại, bệnh viện, trường học…
- Điều khiển hệ thống chiếu sáng: Trong các tòa nhà, đường phố, không gian công cộng.
- Điều khiển hệ thống điều hòa: Trong các tòa nhà lớn, trung tâm thương mại, bảo tàng, siêu thị, bệnh viện.
Các ngành công nghiệp
- Hóa chất: Tủ điện điều khiển thiết bị, máy móc trong các nhà máy hóa chất.
- Thực phẩm: Tủ điện công nghiệp điều khiển dây chuyền, thiết bị trong quy trình sản xuất thực phẩm.
- Dệt may: Tủ điện chịu trách nhiệm quản lý, giám sát hoạt động của máy móc trong ngành may mặc.
Ngành năng lượng
- Tủ điện công nghiệp đảm nhận chức năng điều khiển thiết bị, kiểm soát chất lượng dòng điện trong các nhà máy điện, trạm biến áp.
- Một số tủ điện còn có khả năng chuyển đổi nguồn điện, tự động hòa lưới, cân bằng công suất trong hệ thống năng lượng tái tạo.
Phân loại tủ điện công nghiệp
Theo các tiêu chí khác nhau, tủ điện công nghiệp sẽ được phân thành các loại khác nhau.
Theo công dụng
- Tủ điện phân phối: Chuyên thực hiện nhiệm vụ phân phối điện đến các thiết bị, máy móc trong hệ thống, bao gồm một số thiết bị chuyên dụng như bộ chuyển đổi điện áp, bộ bảo vệ, bộ cắt điện.
- Tủ điều khiển: Được dùng để điều khiển các nhóm thiết bị vận hành trong hệ thống, có thể kể đến bộ điều khiển PLC, thiết bị đo lường.
- Tủ tụ bù: Có chức năng giảm công suất phản kháng, giảm tổn thất điện năng, bảo vệ tụ bù.
- Tủ ATS: Giúp chuyển đổi nguồn điện linh hoạt và cung cấp điện liên tục cho những ứng dụng yêu cầu cao về tính ổn định của nguồn cấp.
- Tủ bơm PCCC: Có nhiệm vụ báo động, khởi động, cung cấp điện cho các động cơ bơm nước chữa cháy.
Theo vị trí lắp đặt
- Tủ âm tường: Loại tủ được thiết kế để lắp đặt trong tường với cấu trúc nhỏ gọn, phù hợp với các nhà máy, xưởng sản xuất có diện tích hạn chế.
- Tủ trong nhà: Đa phần tủ điện công nghiệp hiện nay đều được đặt trong nhà, tại các phòng kho hoặc phòng kỹ thuật riêng biệt.
- Tủ ngoài trời: Được thiết kế để chống chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt, thích hợp với các ứng dụng ngoài trời như các trạm điện, trạm thu phí, máy biến áp, các công trình giải trí.
Cách chọn tủ điện công nghiệp phù hợp
Tủ điện công nghiệp có nhiều loại, tương ứng với các chức năng khác nhau. Việc lựa chọn được loại tủ phù hợp sẽ quyết định đến hiệu quả vận hành và độ an toàn của hệ thống.
Dưới đây là các tiêu chí quan trọng bạn cần cân nhắc khi lựa chọn tủ điện công nghiệp.
Yêu cầu, mục đích sử dụng
Yêu cầu của ứng dụng, mục đích lắp đặt tủ điện công nghiệp có thể ảnh hưởng đến các thông số của tủ như:
- Công suất: Xác định công suất tối đa của các thiết bị trong hệ thống để lựa chọn được công suất thích hợp của tủ điện.
- Loại nguồn điện: Xác định chính xác điện áp định mức của hệ thống cần lắp đặt tủ điện.
- Các chức năng đặc biệt: Bù công suất phản kháng, chuyển đổi nguồn điện, phòng cháy chữa cháy hay chỉ đơn thuần chỉ là bảo vệ quá tải, ngắn mạch.
Môi trường vận hành
- Nhiệt độ: Môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt (quá cao, quá thấp) đòi hỏi loại tủ có cấp độ bảo vệ IP chuyên biệt để tránh ảnh hưởng đến các thiết bị điện bên trong.
- Độ ẩm: Độ ẩm có thể khiến tủ điện bị ăn mòn, giảm tuổi thọ của các thiết bị, linh kiện. Với môi trường có độ ẩm cao, nên chọn tủ điện làm từ thép chống gỉ hoặc được phủ sơn tĩnh điện chống ăn mòn. Ngoài ra, trong tủ điện cũng cần lắp đặt thêm thiết bị hút ẩm hoặc máy sấy để bảo vệ các thiết bị khác.
- Bụi bẩn, hóa chất: Môi trường càng khắc nghiệt (nhiều bụi bẩn, hóa chất nguy hiểm, dễ rung động) càng cần cấp IP cao, thấp nhất thường là IP55.
Vị trí lắp đặt
- Không gian hẹp: Ưu tiên loại tủ có cấu trúc nhỏ gọn hoặc thiết kế treo tường.
- Trong nhà: Đa phần tủ điện công nghiệp đều thích hợp lắp đặt trong nhà nên yêu cầu cấp độ bảo vệ không quá khắt khe.
- Ngoài trời: Tủ điện loại này cần chống chịu được các yếu tố thời tiết như mưa, nắng, bụi bẩn, va đập, động vật gặm cắn.
Tiêu chuẩn và chứng nhận
Tủ điện công nghiệp cần đáp ứng được các tiêu chuẩn quốc tế điển hình như IEC/NEMA/UL hoặc các tiêu chuẩn quốc gia tương đương.
Một số yếu tố khác
- Tính thẩm mỹ: Một số công trình hiện đại yêu cầu tủ điện cũng cần có thiết kế hiện đại, phù hợp với màu sắc và phong cách tại không gian lắp đặt.
- Chi phí: Ngân sách đầu tư quyết định trực tiếp đến quy mô và chất lượng của tủ điện công nghiệp.
- Tính linh hoạt: Tủ điện cần đảm bảo khả năng mở rộng hoặc nâng cấp hệ thống khi cần thiết.
Câu hỏi thường gặp về tủ điện công nghiệp là gì?
Câu hỏi 1: Tủ điện công nghiệp có cần bảo trì thường xuyên không?
Trả lời: Có, tủ điện công nghiệp nên được định kỳ bảo trì từ 3-6 tháng/lần để kiểm tra các đầu nối, vệ sinh dầu mỡ, gỉ sét, đo kiểm cách điện và thay thế linh kiện chập chờn, hỏng hóc.
Câu hỏi 2: Dấu hiệu nào cho thấy tủ điện công nghiệp gặp trục trặc?
Trả lời: Nếu gặp phải một số vấn đề dưới đây, bạn cần kiểm tra tủ điện công nghiệp của mình ngay để kịp thời xử lý các sự cố.
- Có mùi khét xuất hiện từ tủ điện, khả năng cao tủ đã bị chập cháy.
- Cầu dao tự động ngắt mạch thường xuyên. Đây là dấu hiệu cho thấy tủ điện đang quá tải.
- Có âm thanh bất thường bên trong tủ điện.
- Các bộ phận như ốc vít, dây cáp gỉ sét, cần thay mới ngay.
Câu hỏi 3: Làm thế nào để chọn được tủ điện công nghiệp phù hợp?
Trả lời: Để lựa chọn được tủ điện công nghiệp phù hợp, bạn cần xem xét trên nhiều yếu tố như sau:
- Yêu cầu về tải điện
- Tiêu chuẩn điện áp, dòng điện của hệ thống
- Số lượng mạch cần thiết có hệ thống
- Môi trường lắp đặt
- Yêu cầu cụ thể của ứng dụng
- Tiêu chuẩn và chứng nhận an toàn (IEC, UL)
Cách tốt nhất là tham khảo ý kiến của các chuyên gia để đảm bảo tủ điện công nghiệp vận hành hiệu quả và an toàn.
