Khóa học thiết kế tủ điện công nghiệp

KHÓA HỌC THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI HÀ NÔI

Việc thiết kế tủ điện công nghiệp theo đúng tiêu chuẩn, đạt chất lượng góp phần lớn vào sự ổn định và an toàn của hệ thống điện trong nhà máy. Tuy nhiên để lắp đặt, thiết kế tủ điện công nghiệp đúng chuẩn thì không phải ai cũng biết. Qua bài viết này, smartplc xin chia sẻ với các bạn các bước lắp đặt, thiết kế tủ điện công nghiệp cơ bản và tổng quan nhất.

I - Tổng Quan Về Tủ Điện Công Nghiệp

Tủ điện là nơi chứa các thiết bị điện: cầu dao, biến tần, biến thế, biến áp, các mạch điều khiển... để điều khiển hệ thống phân phối điện cho một hệ thống nào đó...Tủ điện công nghiệp thường được thiết kế lớn hơn so với tủ điện gia đình.
Thông thường, tủ điện công nghiệp được làm từ vật liệu là thép tấm sơn tĩnh điện trơn hoặc nhăn với các màu sắc khác nhau tùy vào lĩnh vực sử dụng hoặc yêu cầu thiết kế.
khoa hoc thiet ke tu dien cong nghiep

Chức Năng Của Tủ Điện Công Nghiệp
Tủ điện công nghiệp là một phần không thể thiếu trong bất kỳ công trình công nghiệp hay dân dụng nào, từ các nhà máy điện đến các trạm biến áp, hệ thống truyền tải điện đến các hộ tiêu thụ điện. Tủ điện giúp cách ly những thiết bị mang nguồn điện với người dùng trong quá trình vận hành để đảm bảo an toàn.
Tủ điện công nghiệp có hệ thống kết nối và các cấu trúc điều khiển phức tạp. Việc thiết kế tủ điện công nghiệp và lắp đặt tủ đạt tiêu chuẩn chất lượng là yếu tố quan trọng hàng đầu quyết định sự an toàn cho người sử dụng và cho hệ thống máy móc.

CÁC BƯỚC THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP VÀ LẮP ĐẶT
Thiết kế tủ điện công nghiệp bắt đầu với các yêu cầu và thông số kỹ thuật của nhà thầu đưa ra, tuy nhiên quá trình thiết kế có thể khá phức tạp và dựa trên nhiều yếu tố, quy định của ngành điện, tiêu chuẩn quy định và yêu cầu an toàn được đáp ứng. Việc thiết kế tủ điện công nghiệp thường được tiến hành theo các bước sau:

1- Tiêu Chuẩn Thiết Kế Tủ Điện Công Nghiệp

1.1 Văn bản quy định về tiêu chuẩn thiết kế điện công nghiệp

  • Doanh nghiệp và đơn vị thi công cần nắm rõ những văn bản quy định về tiêu chuẩn trong thiết kế điện công nghiệp.

  • Điều này đảm bảo thi công đúng tiêu chuẩn, đúng quy định của cơ quan quản lý.

Dưới đây là một số những văn bản quy định:

1.2 Một số quy định trong tiêu chuẩn

Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 27:1991 quy định: 

  • Các thiết bị điện cần phải có điện áp không lớn hơn 220V.
  • Đối với thiết bị điện áp sử dụng điện lưới 220v/110V sẽ phải chuyển sang điện áp lưới 380v/220V.

Theo tiêu chuẩn 11TCN – 18/19/20/21-2006 về  Quy phạm thiết bị điện:

  • Đối với các thiết bị điện được lắp đặt trong nhà cần được bảo vệ, lắp kín nhằm chống tiếp xúc trực tiếp, đảm bảo an toàn.
  • Đối với các thiết bị lắp ngoài trời cần được che chắn, có vỏ bọc để chống tiếp xúc trực tiếp, ngăn tác động từ môi trường. 

2. Quy trình thiết kế tủ điện công nghiệp

2.1 Cách tính toán thiết kế tủ điện

  • Người thiết kế cần nắm được kỹ thuật tính toán và thiết kế tủ điện để đảm bảo thi công lắp đặt chính xác, đạt theo tiêu chuẩn Việt Nam. 

Các bước cần thực hiện khi tiến hành tính toán:

  • Người thiết kế cần xác định đúng diện tích của khu vực cần thi công để tính toàn số lượng và công suất của thiết bị, quy mô hệ thống.
  • Tìm hiểu nhu cầu sử dụng các loại thiết bị trong từng vị trí. Đối với nơi sử dụng máy công suất lớn sẽ cần tính và chọn dây có diện tích phù hợp, aptomat để chống quá tải, rò điện.
  • Công thức chung tính công suất thiết bị để lên thiết kế chính xác. 
  • Dòng điện I: I= P/U
  • Trong đó: 
    • I là dòng điện cần tính.
    • P là công suất của từng thiết bị hoặc tổng của một phòng cũng có thể một tầng.
    • U là là mức điện áp sử dụng. Lưu ý với các loại máy 1 pha sử dụng dòng điện 220V, máy 3 pha sử dụng dòng điện 380V.
    • Cos(φ): chính là hệ số công suất, trung bình 0.8.
  • Sử dụng các automart nhánh để lắp đặt gần với thiết bị. 
  • Điều này giúp automart tự động ngắt thiết bị đang hoạt động khi xả ra sự cố.

2.2 Thiết kế mạch điện công nghiệp

  • Bước 1: Kiểm tra, xác định những yếu tố: loại công nghệ của tủ điện là tủ có khả năng chiếu sáng; hay tủ phân phối; tủ ATS,…
  • Bước 2: Kiểm tra và lựa chọn các thiết bị theo bản vẽ như đóng cắt, thiết bị điều khiển, đo lường,… thông qua nguyên lý hoạt động của tủ về mạch động lực hay mạch điều khiển. 
  • Bước 3: Tiến hành thiết kế tủ điện công nghiệp theo đúng sơ đồ mạch.  

2.3 Phần mềm thiết kế điện công nghiệp

  • Phần mềm thiết kế hiện đại được sử dụng thay thế việc thiết kế bản vẽ trên giấy.

Lợi ích của các phần mềm thiết kế điện

  • Đảm bảo tính chính xác cao.
  • Thiết kế nhanh chóng, tiết kiệm thời gian cho người dùng.
  • Tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp. 

5 phần mềm thiết kế tủ điện công nghiệp phổ biến nhất

Altium Designer

  • Phần mềm thiết kế dạng 3D hiện đại nhất, mô phỏng theo bảng mạch chân thực.

  • Phần mềm được đánh giá sử dụng đơn giản.

Proteus Design 

  • Hệ điều hành đa dạng với 8 gói thiết kế khác nhau.

  • Phần mềm có 800 vi mạch giúp người thiết kế có thể mô phỏng mạch điện công nghiệp trực quan nhất.

Orcad 

  • Đây là phần mềm được đánh giá dễ sử dụng nhất, được ưa chuộng để thiết kế các mạch điện trong công nghiệp. 
  • Mang đến tính chính xác cao, có khả năng thử chạy chương trình, sửa lỗi nhanh chóng.

Phần mềm Sprint Layout

  • Đây là phần mềm cũng được sử dụng phổ biến với ưu điểm thiết kế 2 lớp với đa dạng tính năng. 

  • Dung lượng của phần mềm nhỏ gọn nhưng vẫn có bo mạch, công suất, các chức năng của mạch điện. 

Phần mềm Eagle

  • Eagle là phần mềm sử dụng mã nguồn mở cho yêu cầu thiết kế tủ điện công nghiệp.

  • Tính năng thiết kế mạch dễ dàng, tiết kiệm thời gian. 

 Thiết Kế Sơ Đồ Điện Và Lựa Chọn Các Thiết Bị Hợp Lý:
Việc bố trí các thiết bị điện trong tủ điện công nghiệp phải đảm bảo đầy đủ tính kỹ thuật, hướng cáp vào ra sao cho thuận tiện nhất trong quá trình đấu nối, đảm bảo đầy đủ tính năng cần thiết. Việc thiết kế tủ điện phải tối ưu về không gian nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của tủ điện để đưa ra bản vẽ shop drawing.
khoa hoc thiet ke tu dien cong nghiep
Việc thiết kế tủ điện công nghiệp cần được chú trọng và kiểm tra kỹ lưỡng, nhằm tránh những sai sót bởi dù chỉ một sai sót nhỏ cũng có thể phải làm lại toàn bộ từ đầu. Đồng thời lúc thiết kế cần phải tính đến quá trình nâng cấp, mở rộng sau này.
Cần phải tối ưu trong thiết kế nhằm giảm thiểu tối đa vật tư và hạ giá thành cấu thành sản phẩm.
Việc thiết kế tủ điện hợp lý sẽ giúp tủ điện giảm ảnh hưởng độ nhiễu giữa các thiết bị, tăng tính thẩm mỹ, tiết kiệm dây dẫn, tăng tuổi thọ thiết bị và vận hành ổn định.

2- Lựa Chọn Vỏ Tủ Điện Công Nghiệp
Sau khi chủ đầu tư đã phê duyệt thiết kế tủ điện công nghiệp và các thiết bị ở trên, chúng ta sẽ đi tới thiết kế vỏ tủ điện công nghiệp. Việc gia công vỏ tủ điện công nghiệp phải dựa trên bản thiết kế tủ điện ở trên, từ đó sẽ định dạng được tủ có kết cấu như thế nào, phụ kiện gì? Từ đó sẽ cho ra bản vẽ cơ khí chi tiết tủ, khung tủ, cánh tủ, thanh gắn thiết bị... Trên mặt tủ sẽ phải gia công các lỗ để gá lắp thiết bị như nút bấm điều khiển, đèn báo, đồng hồ.. Việc gia công vỏ tủ điện phải được thực hiện trên các loại máy móc có độ chính xác cao như máy đột CNC, máy cắt CNC, máy chấn CNC... 
khoa hoc thiet ke tu dien cong nghiep

3- Lắp Đặt Thiết Bị Vào Tủ Điện

Sau khi gia công cơ khí để có được vỏ tủ ta tiến hành lắp đặt thiết bị vào tủ điện theo bản vẽ bố trí đã được thiết kế từ trước.

+ Trường hợp có bản vẽ thiết kế tủ điện công nghiệp các bạn sẽ lắp theo bản vẽ thiết kế. 
+ Trường hợp tủ chưa có bản vẽ thiết kế: các bạn nên lắp sắp xếp sao cho diện tích sử dụng là ít nhất, tiết kiệm dây dẫn điện và đảm bảo được cả tính thẩm mỹ. Cách sắp xếp hợp lí nhất được bố trí như sau:
  • Aptomat tổng đặt trên cùng góc trái
  • Các thiết bị như đèn báo pha, đồng hồ đo dòng điện, đồng hồ chỉ thị, chuyển mạch đặt ở vị trí trên cao. Giúp người vận hành dễ dàng quan sát các chỉ số đo trên thiết bị.
  • Góc phải trên cùng lắp cầu chì, bộ nguồn, bộ bảo vệ pha;
  • Các át nhánh để xuống hàng bên dưới;
  • Sau là bộ điều khiển, rơ le trung gian;
  • Tiếp theo đến contactor, rơ le nhiệt;
  • Các thiết bị điều khiển (Nút nhấn, công tắc) đặt phía dưới. Dưới cùng là cầu đấu.

- Sắp xếp, bố trí các thiết bị bên trong tủ điện như: Cầu đấu, rơle, timer… bên trong tủ điện một cách khoa học hợp lý và dễ dàng khi đấu nối, thay thế hay sửa chữa. Tạo cho mặt tủ có sự cân bằng và đối xứng giữa các thiết bị với nhau. Giúp người sử dụng không bị rối và làm cho tủ thêm phần thẩm mỹ.

- Chú ý: có những vị trí bị khoan khoét thông kết nối với bên ngoài như: vị trí lỗ đấu dây vào/ ra tủ điện, lỗ quạt thông gió cần phải làm lưới che chắn hoặc dùng ron và các nút cao su bịt kín để tránh chuột và côn trùng chui vào trong.

4- Hoàn Thành Và Kiểm Tra

  • Hoạt động thử nghiệm, nghiệm thu, chuyển giao hệ thống điện. 
  • Hướng dẫn sử dụng vào bảo quản tủ điện công nghiệp
Xem thêm