Tủ điện công nghiệp: cấu tạo, chức năng và ứng dụng trong sản xuất

3. Phân loại tủ điện công nghiệp theo chức năng

Tủ điện công nghiệp là thành phần thiết yếu trong hệ thống điện, đảm nhiệm vai trò điều khiển, phân phối và bảo vệ các thiết bị điện trong các nhà máy, xí nghiệp. Việc phân loại tủ điện công nghiệp theo chức năng giúp lựa chọn giải pháp phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Dưới đây là các loại tủ điện công nghiệp phổ biến:

3.1. Tủ điện phân phối (Distribution Cabinet)

Tủ điện phân phối (Distribution Cabinet), hay còn gọi là tủ DB, là một thành phần thiết yếu trong hệ thống điện hạ thế, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp.

Chức năng chính của tủ điện phân phối:

• Phân phối điện năng đến các phụ tải: Tủ DB nhận điện từ tủ phân phối tổng (MSB) và phân phối đến các thiết bị như máy móc, hệ thống chiếu sáng, bơm nước, quạt công nghiệp...
• Bảo vệ hệ thống điện: Tủ được trang bị các thiết bị bảo vệ như MCB, MCCB để ngắt mạch khi xảy ra sự cố quá tải, ngắn mạch, đảm bảo an toàn cho hệ thống và người sử dụng.
• Cách ly và kiểm soát từng khu vực: Tủ DB cho phép kiểm soát và cách ly nguồn điện cho từng khu vực hoặc thiết bị, thuận tiện cho việc bảo trì và sửa chữa mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Việc lựa chọn và lắp đặt tủ điện phân phối phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí cho hệ thống điện trong sản xuất công nghiệp.

3.2. Tủ điều khiển (Control Cabinet)

Tủ điều khiển (Control Cabinet) là một thành phần quan trọng trong hệ thống tự động hóa công nghiệp, giúp điều khiển và giám sát các thiết bị và quy trình sản xuất một cách hiệu quả.

• Điều khiển tự động quy trình sản xuất: Tủ điều khiển sử dụng các thiết bị như PLC (Programmable Logic Controller) để tự động hóa các quy trình sản xuất, từ đơn giản đến phức tạp, giúp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót do con người gây ra.
• Giám sát và thu thập dữ liệu: Tủ điều khiển tích hợp các cảm biến và thiết bị đo lường để giám sát các thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng... và thu thập dữ liệu để phân tích và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
• Bảo vệ hệ thống và thiết bị: Tủ điều khiển được trang bị các thiết bị bảo vệ như rơ le, cầu dao, MCB... để bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch, mất pha... đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Một số tủ điều khiển thông dụng có thể nhắc đến bao gồm:

a. Tủ tụ bù

• Tủ tụ bù được sử dụng để điều khiển đóng/cắt hệ thống tụ bù, cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng và tránh bị phạt do sử dụng điện không hiệu quả.
• Các thiết bị chính trong tủ tụ bù: Tụ bù, Contactor, Rơ le điều khiển tụ bù, Aptomat, Cầu chì, Thiết bị đo lường (V/A/kWh meter)...
• Ví dụ: Trong các nhà máy có nhiều động cơ, tủ tụ bù giúp giảm thiểu chi phí điện năng bằng cách nâng cao hệ số công suất.

b. Tủ ATS (Automatic Transfer Switch)

• Tủ ATS tự động chuyển đổi nguồn điện từ lưới sang máy phát khi xảy ra sự cố mất điện, đảm bảo nguồn điện liên tục cho các thiết bị quan trọng.
• Các thiết bị chính trong tủ ATS: ATS, Bộ điều khiển ATS, Contactor hoặc máy cắt (MCCB, MCB)...
• Ví dụ: Trong bệnh viện, tủ ATS đảm bảo các thiết bị y tế hoạt động liên tục ngay cả khi mất điện lưới.

c. Tủ điều khiển bơm PCCC

• Tủ điều khiển bơm phòng cháy chữa cháy được thiết kế để điều khiển và bảo vệ hệ thống bơm nước chữa cháy, đảm bảo hoạt động hiệu quả khi có sự cố hỏa hoạn.
• Các thiết bị chính trong tủ bơm PCCC: Aptomat, Contactor, Relay nhiệt, Timer (nếu có), Thiết bị báo động (Còi, Đèn cảnh báo), cảm biến áp lực nước...
• Ví dụ: Trong các tòa nhà cao tầng, tủ điều khiển bơm PCCC đảm bảo hệ thống chữa cháy hoạt động kịp thời khi có cháy nổ.

d. Tủ điều khiển chiếu sáng

• Tủ điều khiển chiếu sáng quản lý hệ thống đèn chiếu sáng trong các khu vực công cộng, nhà xưởng, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị.
• Các thiết bị chính trong tủ chiếu sáng: Aptomat (MCCB, MCB), Contactor, Timer hoặc bộ điều khiển thời gian thực, Bộ điều khiển từ xa hoặc mạng (nếu hệ thống thông minh - IoT)...
• Ví dụ: Tủ điều khiển chiếu sáng trong công viên giúp tự động bật/tắt đèn theo thời gian cài đặt.

e. Tủ điều khiển động cơ (MCC – Motor Control Center)

• Tủ MCC điều khiển và bảo vệ các động cơ điện trong hệ thống sản xuất, đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.
• Các thiết bị chính trong tủ MCC: Aptomat tổng và từng nhánh, Contactor, Relay nhiệt, Biến tần (nếu có), Thiết bị đo dòng, áp, công suất...
• Ví dụ: Trong nhà máy chế biến thực phẩm, tủ MCC điều khiển các động cơ của máy trộn, băng tải, máy đóng gói. 

Hình 4: Chức năng của tủ điện công nghiệp 

4. Bảo dưỡng và kiểm tra tủ điện công nghiệp

Tủ điện công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và phân phối điện năng trong các hệ thống sản xuất. Để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn, việc bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ là cần thiết.

4.1. Quy trình kiểm tra định kỳ

Việc kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn và duy trì hiệu suất hoạt động của tủ điện. Quy trình kiểm tra thường bao gồm các bước sau:

• Ngắt nguồn điện và đảm bảo an toàn: Trước khi tiến hành kiểm tra, cần ngắt toàn bộ nguồn điện và thiết lập các biện pháp an toàn cho người thực hiện.

• Kiểm tra trực quan: Quan sát bên ngoài và bên trong tủ điện để phát hiện các dấu hiệu bất thường như cháy nổ, rò rỉ, hoặc hư hỏng cơ học.

• Đo lường các thông số điện: Sử dụng thiết bị đo để kiểm tra điện áp, dòng điện, và điện trở cách điện, đảm bảo các thông số nằm trong giới hạn cho phép.

• Kiểm tra các kết nối và linh kiện: Đảm bảo các mối nối chắc chắn, không bị lỏng lẻo hoặc gỉ sét; kiểm tra hoạt động của các thiết bị bảo vệ như cầu dao, rơ le nhiệt, và thiết bị chống dòng rò.

• Ghi chép và báo cáo: Lập báo cáo chi tiết về tình trạng tủ điện, các vấn đề phát hiện và các biện pháp khắc phục đã thực hiện.