Hướng dẫn thiết kế tủ điện công nghiệp

Tủ điện công nghiệp có vai trò cực kỳ quan trọng đối với việc vận hành hệ thống điện hoặc hệ thống máy móc. Thiết kế tủ điện đạt chuẩn chất lượng sẽ giúp ổn định, an toàn hệ thống điện.

1. Tủ điện công nghiệp là gì?

• Tổng quan về tủ điện là nơi chứa các thiết bị điện, cầu dao, biến tần, biến áp, mạch điều khiển… Để giúp điều khiển hệ thống phân phối điện cho một hệ thống phụ tải. Thông thường, cấu trúc tủ công nghiệp sẽ lớn hơn đáng kể so với tủ điện nhỏ tại các hộ gia đình.
• Tủ điện trong công nghiệp thường được làm bằng thép tấm
• Trong các ứng dụng thông thường, chất liệu làm tủ đa phần là thép tấm. Bên ngoài được phủ lớp sơn tĩnh điện trơn hoặc nhãn. Tông màu lựa chọn theo lĩnh vực sử dụng hoặc yêu cầu thiết kế.

1.1 Chức năng chính của tủ điện sử dụng trong công nghiệp

• Tủ điện là một bộ phận không thể thiếu trong lĩnh vực công nghiệp, dân dụng. Nó xuất hiện tại các nhà máy điện, trạm biến áp, hệ thống truyền tải điện tới nơi tiêu thụ điện. Có vài trò cách ly thiết bị mang điện với người dùng trong quá trình vận hành.
• Tủ điện có hệ thống kết nối, bên trong là cấu trúc mạch điều khiển tương đối phức tạp. Do vậy, việc thiết kế cũng như lắp đặt đòi hỏi đạt tiêu chuẩn chất lượng. Để có thể đảm bảo sự ổn định và an toàn tuyệt đối cho hệ thống điện và dây chuyền, máy móc.

1.2 Các loại tủ điện sử dụng trong công nghiệp

Tủ điện phân phối theo tiêu chuẩn IEC 60439

Với phần vỏ làm bằng thép mạ kẽm, phun sơn tĩnh điện, chống gỉ sét. Là loại tủ điện chuyên dùng để phân phối cho các phụ tải điện công suất lớn. Đặc trưng nổi bật là có các mô-đun xếp cạnh nhau. Tạo thành từng ngăn lộ vào, ngăn phân đoạn, ngăn phân phối. 

Tủ điện điều khiển trung tâm

Cấu tạo của thiết bị gồm bộ khởi động mềm, bộ biến tần, bộ khởi động trực tiếp, bộ khởi động tam giác, bộ khởi động bằng máy biến áp. Ngoài ra là các thiết bị lập trình, bảo vệ, màn hình điều khiển. Các bộ phận đều được làm bằng thép mạ điện, phun sơn tĩnh điện bảo vệ. Chủ yếu ứng dụng trong các trường hợp cần bảo vệ, điều khiển các động cơ công nghiệp. Cơ chế vận hành tại chỗ, hỗ trợ tính năng điều khiển từ xa tiện lợi. Để thực hiện đóng ngắt, đảo chiều, thay đổi tốc độ quay động cơ.

Tủ điện công nghiệp

Tủ điện điều khiển trung tâm có cơ chế vận hành tại chỗ, điều khiển từ xa tiện lợi

Tủ điện loại tụ bù

• Cấu tạo gồm tụ bù RTR, khởi động từ, MCCB Huyndai/ LS – Hàn Quốc. Bên cạnh đó là bộ mạch điều khiển RTR, hệ thanh cái, tủ khung 3 ly, bọc cách điện thanh cái. Đồng thời không thể thiếu đèn báo pha, volt kế và ampe kế. Chức năng của loại tủ tụ bù là cải thiện chế độ làm việc, gia tăng năng suất hoạt động. Mặt khác là giúp giảm tổn thất điện năng. Khắc phục tình trạng sụt áp và đặc biệt là làm nhẹ máy biến áp. Thêm vào đó là không cần định mức dư thừa thiết bị. Cũng như không bị phạt công suất vô công.

Tủ điện loại ATS 

Yêu cầu của tủ điện ATS là điện áp định mức: 380V/415V. Với dòng điện định mức 1600A/2000A/2500A/3200A/6300A, với thời gian chuyển mạch: 5~10s.

• Thứ nhất, tủ điện ATS là cung cấp cho những nơi có phụ tải, yêu cầu phải cung cấp điện liên tục. 
• Thứ hai là cung cấp điện cho tải khi có sự cố nguồn lưới thường dùng là máy phát điện.
• Thứ ba là chức năng chuyển đổi nguồn cung cấp, từ điện lưới sang nguồn dự phòng. Để thực hiện cấp điện trở cho nguồn tải hoạt động.

Tủ bơm phòng cháy chữa cháy

Tủ điện phòng cháy chữa cháy là loại tối quan trọng đối với hệ thống thiết bị điện. Với nhiệm vụ chính là khởi động báo động. Cung cấp điện cho các động cơ tiến hành bơm nước chữa cháy. Tủ được làm bằng tôn, độ dày tấm khoảng 2mm.

Cấu tạo gồm điện áp cung cấp 3P-380V, đèn báo pha, đo dòng điện, điện áp, báo mất pha.

Tủ điện điều khiển chiếu sáng

Cấu tạo của tủ điện điều khiển chiếu sáng gồm tôn tấm tiêu chuẩn JIS G3302, En 10142, ASTM A653/A653-08. Cùng với đó là rơ le thời gian được cài sẵn chế độ bật, tắt thiết bị trong khoảng thời gian nào đó.

Công dụng của tủ là cung cấp, điều khiển hệ thống đèn điện. Dùng tại nơi công cộng như công viên, đường xá, chung cư, bệnh viện, tòa nhà…

Xem thêm: nhà thầu điện công nghiệp

1.3 Cấu tạo của tủ điện sử dụng trong công nghiệp

Hệ thống tủ điện công nghiệp về cơ bản gồm 2 thành phần chính là vỏ và phần chứa đựng bên trong. 

Cấu tạo của tủ điện gồm vỏ và phần chứa bên trong

• Vỏ của tủ điện được sản xuất từ tấm kim loại với thông số kích cỡ, độ dày khác nhau. Nhằm đáp ứng được nhu cầu lắp đặt cho đa dạng công trình. 
• Cấu tạo bên trong tủ là các module chứa số lượng cố định. Để điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống điện.

Phần chứa đựng bên trong có các thành phần chính là Aptomat, nút nhấn, rơ le, lưới lọc bụi, quạt hút tủ điện, relay bảo vệ pha, relay nhiệt, đèn báo, contactor, cầu đấu điều khiển, biến tần, PLC…

Mỗi thiết bị đều đóng góp chức năng nhất định trong quá trình tủ vận hành. Chúng hỗ trợ nhau để đem lại hoạt động hiệu quả nhất. 

Với cấu tạo như vậy, tủ điện giúp bảo vệ, sắp xếp thiết bị điện chứa bên trong hợp lý. Hay ứng dụng rộng rãi trong ngành điều khiển máy móc.

2. Hướng dẫn các bước trong quy trình thiết kế tủ điện công nghiệp

2.1 Tiêu chuẩn thiết kế tủ điện công nghiệp

– Tiêu chuẩn NEC: là tiêu chuẩn được chấp nhận để lắp đặt an toàn thiết bị điện và dây điện. 

– Tiêu chuẩn UL 508 được thay thế tiêu chuẩn UL 60947-4-1. 

– Tiêu chuẩn NFPA 79 với phạm vi gồm các yếu tố điện và điện tử của máy móc hoạt động ở mức 600V trở xuống.

2.2 Các bước thiết kế tủ điện công nghiệp

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật để thiết kế tủ điện công nghiệp phù hợp. Nhìn chung, thực hiện thiết kế tủ điện có các bước sau.

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật để thiết kế tủ điện phù hợp

Thiết kế bản vẽ, lựa chọn thiết bị 

Việc bố trí thiết bị trong tủ cần đảm bảo tính năng, bố trí hướng cáp vào ra thuận lợi cho quá trình đấu nối cần thiết. Việc bố trí thiết bị phải tối ưu về không gian, đáp ứng tiêu chí kỹ thuật và nguyên lý hoạt động. Khâu thiết kế cần chú trọng và kỹ lưỡng, tránh sai sót, dẫn tới phải làm lại từ đầu. 

Kế tiếp là bước tính toán thông số kỹ thuật để lựa chọn các thiết bị. Đối với các dự án lắp đặt tủ điện cho các bệnh viện, chung cư, tòa nhà, nên sử dụng thiết bị của các hãng uy tín như Schneider, ABB, Mitsubishi. Ngược lại, các dự án có mức đầu tư trung bình, có thể lựa chọn sử dụng thiết bị điện LS, Chint.

Chọn vỏ tủ điện công nghiệp

Sau khi đã có bản vẽ phê duyệt lắp đặt tủ điện công nghiệp là khâu thiết kế vỏ tủ, để chuyển tới nhà máy gia công.

Việc gia công vỏ tủ cần căn cứ vào bản vẽ bố trí tủ shop drawing. Xác định kết cấu tủ, phụ kiện sử dụng là gì. Từ đó sẽ cho ra bản vẽ cơ khí chi tiết tủ, khung, cánh, thanh gắn thiết bị.

Trên mặt tủ cần gia công các lỗ để gá lắp đèn báo, đồng hồ, nút nhấn. Việc gia công được thực hiện bằng máy móc có độ chính xác cao như máy đột, máy cắt, máy chấn CNC.

3. Các bước thi công lắp đặt tủ điện công nghiệp

Lắp đặt vỏ tủ điện

Các bước thi công lắp đặt tủ điện công nghiệp

Nguyên tắc cần tuân thủ khi lắp đặt thiết bị lên vỏ tủ điện:

• Thiết bị như đèn báo nguồn, đồng hồ đo, điện áp, đồng hồ chỉ thị đặt ở phía trên cao.
• Các thiết bị điều khiển đặt phía dưới tủ điện
• Phân bố nút nhấn, công tắc cùng điều khiển 1 thiết bị ở cùng 1 hàng để thuận tiện vận hành.
• Đấu nối tủ điện công nghiệp

Sắp xếp thiết bị chứa bên trong tủ điện công nghiệp

Việc sắp xếp thiết bị trong tủ thường được phân theo từng nhóm:

• Nhóm thiết bị điều khiển đặt cùng nhau, ở góc phía trên tủ
• Nhóm khí cụ điện đóng cắt được xếp cùng hàng phía dưới 
• Aptomat tổng đặt ở trung tâm tủ hoặc góc cao bên trái
• Cầu đấu đặt ở phía dưới cùng sẽ dễ dàng đấu dây vào/ ra tủ điện

Đấu dây điện của hệ thống tủ điện công nghiệp

Dây dẫn giữa các thiết bị điện được kết nối khoa học, gọn gàng. Đầu cốt phải được phân màu, đánh số thứ tự để kiểm soát. Với dây tín hiệu có độ nhạy cao không thể thiếu trang bị vỏ bọc chống nhiễu.

Nên đấu dây phần mạch động lực trước dây phần điều khiển. Dây điều khiển và dây mạch lực đi vuông góc nhau.

Sau khi tiến hành đấu nối dây điện cho tủ điện cần kiểm tra thật kỹ lưỡng trước khi cấp nguồn điện để tủ hoạt động. Tốt nhất nên chạy không tải trước nhằm phát hiện các sai sót.

Kiểm tra và test tủ điện trước khi vận hành

Bước cuối cùng là test tủ trước khi tiến hành lắp đặt hiện trường hoàn chỉnh và kết nối ngoại  vi.

Trên đây là thông tin về tủ điện công nghiệp và các bước cụ thể để thiết kế và lắp đặt một tủ điện. Hy vọng có thể mang đến kiến thức bổ ích cho công việc của bạn. Bạn hãy chủ động truy cập vào trang chủ chính thức của công ty CHTECH để cập nhật thêm nhiều kiến thức khác.

Hotline: 034 360 5292 hoặc Website: chtech.vn