Nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào?

Nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào? Vỏ tủ phải phù hợp với môi trường, thiết bị bên trong và mức độ bảo vệ cần thiết. Bài viết dưới đây phân tích từng loại vỏ, cấp IP/IK và các tiêu chí kỹ thuật quan trọng. Từ đó, bạn có thể xác định phương án phù hợp trước khi đặt hàng.

Vỏ tủ điện công nghiệp là gì?

Trước khi quyết định nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào, cần hiểu đúng chức năng của bộ phận này. Vỏ tủ là kết cấu bao che dùng để chứa và bảo vệ thiết bị điện, đồng thời tạo điều kiện bố trí, đấu nối và bảo trì hệ thống.

Với tủ hạ thế, vỏ có thể chứa aptomat, contactor, relay, biến tần, PLC, thiết bị đo hoặc thanh cái. IEC 62208:2023 quy định các yêu cầu chung đối với vỏ tủ rỗng dùng cho cụm thiết bị đóng cắt và điều khiển hạ áp. Tiêu chuẩn này áp dụng cho điện áp đến 1.000 V AC hoặc 1.500 V DC, trong nhà và ngoài trời.

Vì vậy, vỏ tủ không chỉ là phần khung bên ngoài. Vật liệu, kết cấu cửa, gioăng, vị trí đi cáp và khả năng tản nhiệt đều ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của thiết bị bên trong.

Các loại vỏ tủ điện có trên thị trường hiện nay

Mỗi vật liệu giải quyết một nhóm điều kiện sử dụng khác nhau. Vì thế, nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào cần được xem xét dựa trên môi trường thực tế thay vì chỉ so sánh giá.

Vỏ tủ điện thép sơn tĩnh điện

Thép sơn tĩnh điện phù hợp với phần lớn tủ phân phối và tủ điều khiển đặt trong nhà. Vật liệu này dễ cắt, chấn, hàn và tạo hình theo kích thước thiết kế.

Phương án này phù hợp với nhà xưởng, phòng điện và khu kỹ thuật ít tiếp xúc với nước hoặc hóa chất. Lớp sơn tạo hàng rào bảo vệ bề mặt thép khỏi hơi ẩm và oxy.

Tuy nhiên, mép cắt, vị trí hàn hoặc khu vực sơn bị trầy vẫn có nguy cơ ăn mòn. Nếu tủ đặt ngoài trời hoặc gần biển, cần xác định thêm hệ sơn và phương án chống ăn mòn thay vì chỉ chọn thép sơn thông thường.

Vỏ tủ inox

Vỏ inox phù hợp với môi trường có độ ẩm cao, yêu cầu vệ sinh hoặc nguy cơ ăn mòn lớn. Inox 304 thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp phổ biến.

Với khu vực có hàm lượng chloride cao hoặc môi trường biển, inox 316 có thể phù hợp hơn nhờ khả năng chống ăn mòn tốt hơn. Tuy nhiên, lựa chọn mác inox cần dựa trên môi trường cụ thể và yêu cầu thiết kế.

Vỏ inox thường được cân nhắc cho nhà máy thực phẩm, khu vực rửa vệ sinh, công trình ven biển và một số hệ thống ngoài trời. Chi phí vật liệu cao hơn thép sơn nên không nhất thiết phải dùng inox cho mọi loại tủ.

Vỏ tủ composite

Composite, thường gặp dưới dạng FRP, phù hợp với những khu vực mà kim loại có nguy cơ bị hóa chất ăn mòn.

Ví dụ điển hình là trạm xử lý nước thải hoặc khu vực có hơi axit, kiềm. FRP có khả năng chống ăn mòn hóa học và không dẫn điện như vỏ kim loại.

Điểm cần cân nhắc là khả năng tản nhiệt. Nếu bên trong có biến tần hoặc thiết bị công suất lớn, cần tính toán nhiệt trước khi chốt vật liệu.

Vỏ tủ thép mạ kẽm

Thép mạ kẽm sử dụng lớp kẽm để bảo vệ nền thép khỏi quá trình ăn mòn. Vật liệu này có thể phù hợp với tủ đặt ngoài trời khi kết hợp thiết kế và lớp phủ đúng yêu cầu.

Tuy nhiên, vị trí cắt, khoan hoặc gia công có thể làm mất lớp bảo vệ. Các khu vực này cần được xử lý phù hợp để hạn chế ăn mòn cục bộ.

Nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào?

Nếu tủ đặt trong phòng điện khô, ít bụi và không có hóa chất, thép sơn tĩnh điện thường là lựa chọn hợp lý. Nếu tủ thường xuyên tiếp xúc nước hoặc cần vệ sinh bằng phương pháp ướt, inox có thể phù hợp hơn.

Với khu vực ven biển, cần ưu tiên khả năng chống ăn mòn và đánh giá cả vật liệu lẫn hệ sơn. Với khu vực có hóa chất, FRP hoặc inox phù hợp có thể được xem xét sau khi xác định loại hóa chất và nồng độ tiếp xúc.

Quan trọng hơn, vật liệu không quyết định toàn bộ cấp bảo vệ của tủ. Gioăng cửa, khóa, đường đi cáp, mối ghép và phương pháp lắp đặt đều ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ thực tế.

Tiêu chí quan trọng khi chọn vỏ tủ điện

Sau khi xác định môi trường, cần chuyển sang các thông số kỹ thuật cụ thể. Đây là bước giúp tránh tình trạng chọn đúng vật liệu nhưng sai kết cấu.

Cấp bảo vệ IP/IK

IEC 60529 quy định hệ thống phân loại cấp bảo vệ IP của vỏ thiết bị điện. Chỉ số IP thể hiện mức bảo vệ trước sự xâm nhập của vật rắn và nước.

Chẳng hạn, IP54 và IP65 không chỉ khác nhau về con số. Chữ số thứ nhất liên quan đến bảo vệ trước vật rắn, còn chữ số thứ hai liên quan đến nước. Vì vậy, không nên chọn IP chỉ dựa trên tên gọi “tủ trong nhà” hay “tủ ngoài trời”.

IK lại đánh giá khả năng chịu tác động cơ học bên ngoài. IEC 62262 hiện có phiên bản hợp nhất gồm IEC 62262:2002 và sửa đổi A1:2021.

Nếu tủ nằm tại khu vực có xe nâng, máy móc hoặc nguy cơ va đập, IK cần được xem xét cùng IP. Một vỏ kín nước nhưng không đáp ứng yêu cầu cơ học vẫn có thể không phù hợp với vị trí lắp đặt.

Kích thước và cách bố trí nội thất

Cần xác định vị trí của aptomat, thanh cái, contactor, biến tần, PLC, terminal và các tuyến dây. Khoảng trống đấu nối cũng cần được tính ngay từ giai đoạn thiết kế.

Đặc biệt, tủ nên có không gian dự phòng nếu hệ thống có khả năng mở rộng. Tuy nhiên, không nên áp dụng cứng một tỷ lệ dự phòng cho mọi tủ. Mức dự phòng cần dựa trên thiết kế và số lượng thiết bị dự kiến bổ sung.

Nối đất và cách điện

Với vỏ kim loại, hệ thống nối đất bảo vệ phải được thiết kế phù hợp với cấu trúc tủ và hệ thống điện. Cửa tủ, tấm tháo lắp hoặc các phần kim loại có thể cần liên kết đẳng thế bằng dây nối phù hợp.

Việc nối đất không thể thay thế bằng lớp sơn cách điện trên bề mặt. Những vị trí cần liên kết điện phải được xử lý để bảo đảm tiếp xúc điện theo thiết kế.

Tản nhiệt và thông gió

Tủ chứa biến tần, nguồn công suất, khởi động mềm hoặc thiết bị công suất lớn thường phát sinh lượng nhiệt đáng kể. Khi đó, chỉ tăng kích thước vỏ chưa chắc đã giải quyết được vấn đề.

Tùy tải nhiệt và môi trường, có thể cần quạt lọc, bộ trao đổi nhiệt hoặc điều hòa tủ điện. Nếu dùng quạt, cần đồng thời xem xét cấp IP và nguy cơ bụi lọt vào tủ.

Cách bảo trì vỏ tủ điện

Bảo trì nên tập trung vào những điểm có thể làm thay đổi khả năng bảo vệ của vỏ. Đây cũng là cơ sở để đánh giá nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào cho các dự án vận hành dài hạn.

Trước hết, cần kiểm tra gioăng cửa, khóa, bản lề và các điểm đi cáp. Gioăng bị chai hoặc cửa đóng không kín có thể làm thay đổi khả năng chống bụi, nước của tủ.

Bề mặt thép cần được kiểm tra dấu hiệu bong sơn, rỉ sét và trầy xước sâu. Với tủ inox, cần phát hiện sớm dấu hiệu ăn mòn hoặc nhiễm bẩn bề mặt.

Nếu tủ có quạt lọc, cần vệ sinh hoặc thay bộ lọc theo tình trạng thực tế. Tủ có điều hòa hoặc bộ trao đổi nhiệt cũng cần kiểm tra thiết bị làm mát theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Quan trọng nhất, việc bảo trì phần vỏ phải đi cùng kiểm tra điện. Các điểm nối đất, đấu nối và thiết bị bên trong cần được kiểm tra theo quy trình bảo trì của hệ thống.

Nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào phụ thuộc vào môi trường, thiết bị bên trong, yêu cầu IP/IK và phương án vận hành. Thép sơn phù hợp với nhiều tủ trong nhà. Inox phù hợp hơn khi cần chống ăn mòn hoặc vệ sinh thường xuyên. Composite có lợi thế tại khu vực hóa chất. Thép mạ kẽm phù hợp với nhiều ứng dụng cần tăng khả năng chống ăn mòn.

Một lựa chọn đúng không bắt đầu từ việc hỏi “vỏ nào rẻ nhất”. Cách làm chính xác hơn là xác định môi trường, tải nhiệt, cấp bảo vệ và cấu hình thiết bị trước. Khi các thông số này rõ ràng, việc nên chọn vỏ tủ điện công nghiệp loại nào sẽ trở thành một quyết định kỹ thuật có cơ sở thay vì lựa chọn theo cảm tính.