Tủ điện là gì? Tìm hiểu tủ điện công nghiệp & tủ điện dân dụng

Tủ điện là gì?

Tủ điện là nơi dùng để chứa/đựng các thiết bị/bảng thiết bị điện như công tắc, nút nhấn, đèn, cầu giao, biến áp, đồng hồ, relay, khởi động từ, test block, terminal block,… Chúng ta có thể nhìn thấy tủ điện ở mọi nơi như trong nhà, trên đường, tuy nhiên thường thấy nhất là ở trong các nhà máy hoặc ở cạnh các thiết bị máy móc, hệ thống lớn. Tủ điện thường được thiết kế có hình chữ nhật hoặc vuông, tùy theo vị trí và mục đích sử dụng mà nó có kích thước và chức năng khác nhau.

“Electrical cabinet” trong tiếng anh là cụm từ để chỉ “tủ điện”. Chữ “cabinet” được hiểu như một cái tủ, buồng, có ngăn kéo hoặc nắp đậy để chứa, lưu trữ vật bên trong. Ngoài ra cũng có thể hiểu đó là bộ phận đầu não, quan trọng trong một hệ thống hay một cái phòng nhỏ, được gọi và hiểu chung là “tủ”.

Tủ điện công nghiệp là gì?

Tủ điện công nghiệp (Industrial Electrical Cabinet) là loại tủ điện thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp và phải đảm bảo các tiêu chí về độ ổn định, độ bền bỉ, sự liên tục và hoạt động chính xác với thời gian dài trong nhiều môi trường làm việc khác nhau. Thông thường tủ điện công nghiệp sẽ có cấu tạo lớn hơn và cấu trúc mạch điều khiển phức tạp hơn so với các loại tủ điện nhỏ tại gia đình, bởi nó được sử dụng tại những nơi cần cung ứng điện với công suất lớn.

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại tủ điện công nghiệp khác nhau. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng hay tính ứng dụng mà có các loại tủ điện như: tủ điều khiển, tủ mạng, tủ điện phân phối, tủ điện viễn thông.

Những thiết bị, linh kiện thường có bên trong tủ điện

Nút nhấn: hầu hết các loại tủ điện đều có nút nhấn, bộ phận này thường được thiết kế ở mặt trước của tủ điện để dễ dàng cho việc sử dụng và vận hành. Với xu hướng hiện nay, nút nhấn cơ dần được chuyển sang nút nhấn cảm ứng hoặc nút nhấn ảo trên màn hình HMI.

Nút dừng khẩn cấp: nút dừng khẩn giúp đóng cắt toàn bộ mạch điện trong trường hợp hệ thống điện gặp phải sự cố.

Relay trung gian: rơle điện từ với các bộ phận như tiếp điểm chung, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm thường đóng, mạch từ, cuộn dây, nguồn nuôi rơ le, lò xo,… Bộ phận rơle điện từ trong tủ điện công nghiệp được dùng trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm.

Khởi động từ (contactor): được sử dụng để điều khiển hoặc đóng cắt động cơ, máy sản xuất trong công nghiệp và điện dân dụng. Công tắc này được cấu tạo từ 2 điểm và thường được sử dụng để đóng mở cầu dao hay chuyển mạch. Tùy vào mục đích sử dụng và người dùng có thể lựa chọn loại công tắc đơn hoặc công tắc đa.

Aptomat: là một loại thiết bị bảo vệ đa năng, đóng vai trò bảo vệ sự cố quá tải, ngắn mạch, sự cố quá áp hay dòng điện dò. Trên thực tế thì aptomat được dùng chủ yếu để bảo vệ sự cố quá tải hoặc ngắn mạch cho các động cơ điện. Hiện nay trên thị trường, aptomat đang dần thay thế cầu chì, cầu dao bởi nó có thể giúp vận hành tủ điện tốt hơn.

Lưới lọc bụi và quạt tản nhiệt: giúp làm mát các linh kiện bên trong tủ điện công nghiệp.

Ngoài ra còn một số thiết bị khác trong tủ điện công nghiệp như: relay bảo vệ, relay nhiệt, đèn báo, test block (khối thử nghiệm dòng, áp), terminal block (cầu đấu dây điện),…

Phân loại tủ điện

Hiện nay có khá nhiều tiêu chí để phân loại tủ điện. Ta có thể kể đến một số cách phân loại thường thấy như sau:

• Phân loại tủ điện theo điện thế: tủ điện cao thế, tủ điện trung thế và tủ điện hạ thế
• Phân loại tủ điện theo chức năng: tủ điện phân phối, tủ điện điều khiển, tủ điện động lực,…
• Phân loại tủ điện theo lĩnh vực ứng dụng: tủ điện công nghiệp và tủ điện dân dụng

Từ những cách phân loại tủ điện ở trên, chúng ta có thể gặp các loại tủ điện có những tên gọi như sau:

1. Tủ Điện Điều Khiển
2. Tủ Điều Khiển ATS
3. Tủ Điều Khiển PLC
4. Tủ Điều Khiển Quạt
5. Tủ Điện Điều Khiển Kích Từ
6. Tủ Điện Điều Khiển Động Cơ
7. Tủ Điện Điều Khiển Bằng Tay
8. Tủ Điện Điều Khiển Chiếu Sáng
9. Tủ Điều Khiển Bơm Luân Phiên
10. Tủ Điện Điều Khiển Bơm PCCC
11. Tủ Điện Điều Khiển Hạ Thế
12. Tủ Điện Điều Khiển Qua Biến Tần
13. Tủ Điện Điều Khiển Khởi Động Từ
14. Tủ Điện Phân Phối
15. Tủ Điện Phân Phối DB
16. Tủ Điện Phân Phối Hạ Thế
17. Tủ Điện Phân Phối Nguồn
18. Tủ Điện Phân Phối MDB
19. Tủ Điện Phân Phối Trung Tâm
20. Tủ Điện Phân Phối Tổng MSB
21. Tủ Điện Phân Phối Ghép Khoang
22. Tủ Điện Phân Phối Công Suất Nhỏ
23. Tủ Tụ Bù
24. Tủ Tụ Bù Hạ Thế
25. Tủ Tụ Bù Trung Thế
26. Tủ Điện Cấp Nguồn Thi Công
27. Tủ Socket
28. Tủ Điện Tổng
29. Tủ Bảng Điện Chính
30. Tủ Điện Công Nghiệp
31. Tủ Điện Lập Trình PLC
32. Tủ Bảng Điện Chất Lượng Cao
33. Ngoài ra, còn có các tên gọi tương ứng với các loại tủ khác […]

Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết các loại tủ điện theo chức năng, cấu tạo và mục đích sử dụng phổ biến ở phía dưới nhé!

Tủ điện phân phối chính – MSB

MSB (Main Distribution Switch Board)

Tủ điện tổng MSB (Main Distribution Switch Board) là loại tủ điện được lắp đặt ngay sau các trạm hạ thế (từ 15kV xuống 380VAC), chức năng chính của tủ MSB là đóng cắt, bảo vệ an toàn cho hệ thống điện phụ tải. Dòng điện định mức có thể đến 6300A.

Tủ MSB được thiết kế nhiều ngăn, mỗi ngăn tủ được thiết kế với chức năng riêng biệt như: ngăn chứa ACB/MCCB tổng, ngăn chứa các MCCB/MCB ngõ ra tải, ngăn chứa tụ bù, ngăn chứa khối chuyển nguồn ATS, giám sát từ xa thông qua GPRS…

Tủ điện MSB được thiết kế sử dụng trong nhà để phân phối điện cho các phụ tải công suất lớn với ưu điểm là thiết kế theo kiểu module được đặt cạnh nhau tạo thành một hệ thống phân phối điện bảo gồm ngăn lộ vào, ngăn phân đoạn và ngăn phân phối.

Vỏ tủ điện được chế tạo từ thép mạ kẽm và được sơn tĩnh điện. Các phần khác như nắp tủ điện, mặt hông và mặt sau của tủ điện có thể tháo lắp dễ dàng tạo thuận lợi cho người sử dụng trong công việc lắp đặt và bảo trì.

Bố trí các thiết bị bên trong tủ điện có thể phù hợp với từng nhu cầu của khách hàng từ dạng tủ điện. Tủ điện được thiết kế sử dụng trong nhà để phân phối điện cho các phụ tải công suất lớn với ưu điểm là thiết kế theo kiểu modul được đặt cạnh nhau tạo thành một hệ thống phân phối điện bảo gồm ngăn lộ vào, ngăn phân đoạn và ngăn phân phối.

Tủ điện chuyển mạch – ATS

ATS (Automatic Transfer Switches)

Tủ điện ATS (Automatic Transfer Switches) được sử dụng ở những nơi có phụ tải đòi hỏi phải cấp điện liên tục, để cấp điện cho tải khi có sự cố phía nguồn lưới thường dùng là nguồn dự phòng là máy phát điện. Trong trường hợp tủ điện ATS có nhiệm vụ tự động chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới sang nguồn dự phòng để cấp điện trở cho nguồn tải hoạt động.

• Điện áp định mức: 380V/415V
• Dòng điện định mức: 1600A/2000A/2500A/3200A/6300A
• Thời gian chuyển mạch: 5-10s

Tủ điện MDB

MDB (Main Distribution Board)

Tủ điện MDB (Main Distribution Board) thường được lắp sau tủ tổng MSB và lắp đặt phía trước các tủ DB. Tủ phân phối chính đóng vai trò trung gian trong hệ thống điện hạ thế. Nó có nhiệm vụ lấy nguồn điện từ tủ điện phân phối tổng (MSB) để cung cấp cho các phụ tải.

Tủ điện MDB được thiết kế và lắp ráp đạt chuẩn. Vỏ tủ được chế tạo bằng thép mạ kẽm, được phun sơn tĩnh điện nên rất bền chắc. Các thành phần bên trong tủ điện được bố trí hợp lý phù hợp với nhu cầu sử dụng. Tủ điện được thiết kế nhiều ngăn với nhiều chức năng chuyên biệt. Tủ có cấu tạo gồm các thành phần chính đó là:

• Ngăn chứa các thiết bị bảo vệ chính bao gồm MCCB, ACB…
• Ngăn chứa các thiết bị bảo vệ ngỏ tải trong quá trình vận hành đó là ACB, MCB, MCCB…
• Ngoài ra, tủ điện phân phối chính còn có các bộ phận bảo vệ khác như relay chạm đất, relay bảo vệ pha, relay quá dòng, ngăn chứa tụ bù,… để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

Tủ điện MDB chia thành nhiều mạch riêng biệt, mỗi mạch được bảo vệ an toàn bởi hộp cầu chì hoặc các thiết bị chuyển mạch. Thiết bị này bao gồm nhiều thành phần chính như thiết bị bảo vệ chính, thiết bị bảo vệ ngỏ tải, các thiết bị bảo vệ phụ.

Tủ điện MDB giúp bảo vệ và tạo điều kiện để các thiết bị máy móc hoạt động tốt nhất. Đặc biệt, thiết bị này điều khiển tốt cho các động cơ để tránh tình trạng quá tải điện. Thế nên, loại tủ điện này ứng dụng nhiều ở các xưởng sản xuất, đáng kể nhất phải nói đến lĩnh vực cơ khí.

Tủ MDB là thành phần không thể thiếu trong mạng điện hạ thế. Nó thường được lắp đặt trong phòng kỹ thuật của công ty, nhà máy, xí nghiệp, chung cư, văn phòng ốc, trung tâm thương mại, bệnh viện, sân bay…để phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt và dịch vụ.

Tủ điện phân phối – DB

Tủ điện DB (Distribution Board) được thiết kế sử dụng trong các phân xưởng, nhà máy hay phân phối điện cho một tầng trong tòa nhà. Vì vậy tủ điện phân phối được thiết kế gọn nhẹ, tính thẩm mỹ cao, an toàn và thuận tiện vận hành.

Tủ điện DB được thiết kế chuẩn tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn để sử dụng vào công trình. Tủ này là có phân chia theo màu xanh, đỏ, vàng điều này sẽ giúp cho việc lắp đặt dễ dàng, thuận tiện cũng như công tác bảo trì sửa chữa sau này.

Tủ điện điều khiển trung tâm – MCC

MCC (Motor Control Center)

Tủ điện điều khiển trung tâm MCC (Motor Control Center) hay còn được gọi là tủ điện điều khiển động cơ (dùng để điều khiển và bảo vệ các động cơ, máy bơm.. có công suất lớn).

Các phương thức khởi động, điều khiển tùy thuộc vào loại động cơ và yêu cầu của khách hàng (khởi động trực tiếp, khởi động sao – tam giác, khởi động mềm, biến tần…).

Tủ điền khiển động cơ có thể chứa các thành phần chính như bộ điều khiển trung tâm PLC, thiết bị đóng cắt MCCB/MCB, Contactor, Relay, Timer, Biến tần (Inverter – VFD), khởi động mềm (Soft Starter), hay bộ khởi động sao – tam giác.

Tủ điều khiển PLC

Tủ điện điều khiển PLC là loại tủ điện mà bên trong tủ có chứa bộ điều khiển lập trình (PLC). PLC được lập trình dựa trên phần mềm của nó và có thể điều khiển, vận hành các cơ cấu chấp hành một cách tự động. Loại tủ PLC thường được sử dụng cho các máy móc, hệ thống, dây chuyền sản xuất công nghiệp mà cần tuân theo yêu cầu của quy trình. Nhân viên vận hành, giám sát hệ thống sẽ thông qua màn hình cảm ứng HMI hoặc PC, có thể kiểm soát tại chỗ hoặc từ xa.

Tủ RMU

RMU (Ring Main Unit)

Tủ RMU (Ring Main Unit) được thiết kế theo cấu trúc metal enclosed, cách điện khí SF6 sử dụng cho hệ thống phân phối trung thế tới 36kV 630A.

Chủng loại tủ này kín hoàn toàn với tất cả các phần tử đóng cắt mang điện nằm trong bình khí SF6 được làm bằng thép không gỉ. Chính nhờ đặc tính này tạo ra sản phẩm an toàn cho người vận hành. Khả năng chống ẩm, bụi bẩn tốt.

Tủ RMU được kết nối bởi các ngăn cáp đến đi sử dung cầu dao cách ly và ngăn cáp ra máy biến áp sử dụng cầu dao phụ tải kết hợp cầu chì bảo vệ.

Tủ RMU được chia làm 2 loại:

• Tủ mở rộng được (Extensible)
• Tủ không mở rộng được (Compact)

Tủ RMU thường được sử dụng trong: trạm biến áp phân phối nhỏ; trạm biến áp trung, cao thế đặt ngầm hoặc trên cao; các nhà máy năng lượng gió; khách sạn, trung tâm mua sắm, trung tâm hội nghị, tòa nhà chung cư, văn phòng.

Tủ điện cứu hỏa

Tủ điện cứu hỏa (tủ điện phòng cháy chữa cháy)

Phòng cháy chữa cháy là một vấn đề vô cùng quan trọng trong bất kỳ lĩnh vực, địa điểm nào từ kinh doanh, trường học, bệnh viện hay thậm chí là hộ gia đình. Nguy cơ từ các yếu tố cháy nổ có thể xảy đến bất kỳ lúc nào nếu không có sự chuẩn bị ngăn chặn cẩn thận. Tủ điện phòng cháy chữa cháy ra đời đã khiến cho hệ thống bảo vệ phòng cháy chữa cháy ngày một an toàn.

Nguyên lý hoạt động của tủ điện phòng cháy chữa cháy: Tủ điện phòng cháy chữa cháy (Electrical cabinet fire suppression) được đặt ở chế độ tự động, hoạt động theo một quy trình cụ thể. Đầu tiên, tủ sẽ tự động vận hành bơm bù áp nếu như hệ thốngphòng cháy chữa cháy bị rò rỉ nước. Thứ hai, khi báo cháy, mở vòi cứu hỏa tủ điện phòng cháy chữa cháy sẽ tự động vận hành bơm điện. Thứ ba, tủ điện tự động vận hành bơmxăng, nhiên liệu cần thiết mỗi khi báo cháy, mở vòi cứu hỏa,mất điện. Cuối cùng, tủ điện pccc có cơ chế tự động sạc và thông báo tình trạng ắc quy hiện tại cho người sử dụng.

Tủ điện điều khiển chiếu sáng

Tủ điện điều khiển chiếu sáng

Tủ điện điều khiển chiếu sáng (Lighting control cabinet) dùng cho các hệ thống đèn chiếu sáng trong các khu vực công cộng như: đường phố, khu đô thị, vườn hoa, công viên, cầu… hay trong trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện, trường học, cảng, sân bay, sân vận động,…

Tủ tụ bù

Tủ tự bù (Capacitor cabinet) dùng để bù công suất cho các phụ tải trong phân xưởng các dây chuyền sản xuất, các phụ tải tại trung tâm thương mại lớn,.. với công suất bù đến 600kVAR.

Tủ rack

Tủ rack hay còn gọi là tủ mạng, khác với những chiếc tủ bình thường sử dụng trong gia đình, tủ rack (tủ mạng) là tủ chuyên dụng dùng để chứa các thiết bị mạng như: Router , Switch, Server… không chỉ là để chứa chúng còn để bảo vệ khối thiết bị này khỏi các tác động từ môi trường bên ngoài.

Tủ rack (tủ mạng) được làm từ 2 loại nguyên liệu chính là tôn và thép, độ dày của chiếc tủ thường từ 1,2mm – 1,5mm với những chiếc tủ đạt chuẩn, còn với những chiếc tủ mỏng hơn thì chỉ từ 0,8mm – 1,0mm.

Tủ điện công tơ

Tủ điện công tơ dùng để đo đếm điện năng kỹ thuật hoặc đo đếm điện năng thương mại. Tủ công tơ được thiết kế tùy theo phụ tải của khách hàng là tải 1 pha hay tải 3 pha.

• Với phụ tải 3P công suất lớn : Iđm > 100A dùng công tơ gián tiếp kết hợp biến dòng với thứ cấp 1A hoặc 5A.
• Với phụ tải 3P công suất nhỏ : Iđm < 100A dùng công tơ trực tiếp 10/20A, 10/40A, 20/40A, 30/60A, 50/100A.
• Với phụ tải 1P thường là công suất nhỏ dùng công tơ 1P trực tiếp 3/9A, 5/20A, 10/40A, 20/80A, 40/120A…

Tủ điện công tơ thường được sử dụng trong các trạm biến áp, nhà máy công nghiệp, văn phòng, chung cư…. nhằm mục đích đo đếm, giám sát điện năng cho người sử dụng hoặc cho các đơn vị Điện lực.

Tủ điện hòa đồng bộ

Tủ điện hòa đồng bộ (Synchronizing Panel)

Tủ điện hòa đồng bộ (Synchronizing Panel) được thiết kế để thực hiện các công việc đưa các máy phát điện hay các nguồn điện đang làm việc độc lập vào làm việc song song với nhau. Đây là giải pháp kỹ thuật cao nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và tối ưu hoá trong việc tiết kiệm nhiên liệu.

Ứng dụng lớn nhất của tủ điện hoà đồng bộ là trong trường hợp nguồn điện chính bị sự cố thì các máy phát điện dự phòng sẽ tự động khởi động, tự hòa đồng bộ và chia tải với nhau, ngoài ra hệ thống còn có chức năng tự động giám sát phụ tải và điều khiển cho chạy số lượng máy phát theo nhu cầu của phụ tải.

Tủ hoà đồng bộ có chức năng chính là 2 hay nhiều máy phát điện được sử dụng trong trường hợp nguồn lưới bị sự cố, các máy phát điện dự phòng sẽ tự động khởi động và hoà đồng bộ và chia tải với nhau. Ngoài ra tủ hòa đồng bộ còn có chức năng giám sát phụ tải và quyết định số lượng máy phát chạy theo nhu cầu của phụ tải.

Tủ hoà đồng bộ thường được thiết kế bao gồm nhiều ngăn tủ trong đó có 1 ngăn tủ điều khiển chính và các ngăn tủ điều khiển độc lập cho từng máy phát.

Tủ có cả 2 chế độ vận hành: tự động và bằng tay. Tủ hòa đồng bộ được tích hợp cả chức năng giám sát và cảnh báo hiển thị bằng các dòng cảnh báo trên LCD, đèn chỉ thị hay loa báo.

Tủ có thể điều khiển và giám sát từ xa. Có lưu lại các cảnh báo giúp người vận hành dễ dàng xác định nguyên nhân sự cố.

Ứng dụng tủ điện

Tủ điện thường được sử dụng cả trong công nghiệp và trong dân dụng. Dưới đây là một số ứng dụng của tủ điện.

Ứng dụng của tủ điện dân dụng

Tủ điều khiển động cơ được ứng dụng trong building, nhà máy, văn phòng, khu công nghiệp cho các động cơ bơm, quạt, máy cắt, máy nghiền, cũng như các động cơ cần thay đổi tốc độ, lưu lượng hoặc động cơ công suất lớn.

Cụ thể như: điều khiển bơm sinh hoạt, bơm cứu hoả, đài phun nước, bơm tăng áp, quạt hút khói cầu thang, quạt thông gió tầng hầm,…

Ứng dụng của tủ điện công nghiệp

Tủ điện được dùng để điều khiển máy móc thiết bị và các động cơ điện để quản lý và bảo vệ cho các máy móc hoạt động ổn định nhất. Các loại tủ điện công nghiệp có rất nhiều ưu điểm: công suất lớn, độ bền cao, điều khiển tốt nhất cho các cho các động cơ điện. Tủ điện điều khiển được ứng dụng rất nhiều ở các không gian khác nhau như: nhà máy bơm nước, xưởng sản xuất hay các khu công nghiệp lớn.

Tủ điện phân phối được sử dụng trong các mạng điện hạ thế và là các thành phần quan trọng nhất được lắp đặt tại các phòng kỹ thuật điện tổng của các công trình, xí nghiệp, các trung tâm thương mại,…

Tủ điện công nghiệp được dùng để chiếu sáng và thường được đặt ở những nơi công cộng, điều khiển được hệ thống chiếu sáng ở rất nhiều các khu vực như: khu đô thị, công viên, vườn hoa,…cùng với rất nhiều các không gian ngoài trời khác.

Trên đây, ALPHA TECH đã giới thiệu cho các bạn tổng quan về tủ điện và những loại tủ điện phổ biến nhất hiện nay. Hy vọng rằng, những thông tin này sẽ giúp ích cho các bạn khi tìm hiểu về tủ điện. Xin cảm ơn!