Quy trình thiết kế tủ điện công nghiệp từ A–Z: 6 bước cần biết

Thiết kế tủ điện công nghiệp là quá trình biến yêu cầu vận hành của hệ thống thành một cấu hình điện có sơ đồ, thiết bị, bố trí và phương án đấu nối cụ thể. Một thiết kế đúng phải tính đến tải điện, chế độ điều khiển, môi trường lắp đặt và khả năng mở rộng. Với tủ hạ áp, IEC 61439-1:2020 đặt ra các yêu cầu về điều kiện làm việc, kết cấu, đặc tính kỹ thuật và xác minh thiết kế. Vì vậy, thiết kế không nên bắt đầu bằng việc chọn vỏ tủ. Quy trình cần đi từ yêu cầu kỹ thuật đến kiểm tra hoàn thiện.

Quy trình thiết kế tủ điện công nghiệp chi tiết

Một bộ tủ điện hoàn chỉnh cần trải qua nhiều bước liên kết với nhau. Chỉ cần sai từ khâu xác định tải, các bước chọn thiết bị và đấu dây phía sau đều có thể bị ảnh hưởng.

Xác định thông số kỹ thuật và lựa chọn thiết bị phù hợp

Với động cơ, cần xác định công suất, dòng định mức, phương thức khởi động và chế độ làm việc. Với tải tổng, cần tính đến tổng công suất và đặc tính của từng nhóm tải. Từ dữ liệu đó, kỹ sư lựa chọn MCCB, MCB, contactor, relay, biến tần, PLC, nguồn điều khiển và thiết bị đo phù hợp. Thông số thiết bị phải đáp ứng điện áp, dòng điện và điều kiện làm việc dự kiến.

Không nên chọn thiết bị chỉ dựa vào công suất danh nghĩa. Khả năng chịu dòng, đặc tính bảo vệ và cách phối hợp giữa các thiết bị cũng cần được xem xét. IEC 61439-0:2022 cũng nhấn mạnh việc xác định các đặc tính của cụm tủ theo nhu cầu ứng dụng trước khi nhà chế tạo thực hiện thiết kế.

Thiết kế sơ đồ và xác định nguyên lý hoạt động

Với tủ điều khiển máy, sơ đồ cần thể hiện mối liên hệ giữa PLC, cảm biến và cơ cấu chấp hành. Đồng thời, sơ đồ cần thể hiện các thiết bị truyền động trong hệ thống.

Với tủ phân phối, sơ đồ tập trung vào nguồn điện, các nhánh tải và thiết bị bảo vệ. Cách thể hiện cần rõ ràng và phù hợp với cấu hình tủ.

Sơ đồ cũng cần thể hiện đầy đủ các điểm đấu nối. Điều này giúp kỹ thuật viên thuận tiện khi lắp đặt và kiểm tra. Đây cũng là tài liệu quan trọng khi sửa chữa hoặc mở rộng tủ.

Khả năng mở rộng nên được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế. Nếu dự kiến bổ sung động cơ, cần dự phòng không gian và đầu nối phù hợp. Điều này giúp việc nâng cấp sau này thuận tiện hơn.

Lắp đặt vỏ tủ và xác định vị trí thiết bị

Khi sơ đồ được thống nhất, thiết kế chuyển sang phần cơ khí và bố trí thiết bị. Kích thước vỏ phải phù hợp với số lượng thiết bị. Đồng thời, cần tính đến phương án đi dây và yêu cầu tản nhiệt.

Các thiết bị cần quan sát thường xuyên nên đặt ở vị trí dễ đọc. Nút nhấn và công tắc cần nằm trong vùng thao tác thuận tiện.

Bên trong tủ, cần bố trí thanh DIN rail, máng đi dây và tấm mounting plate. Các vị trí này nên được xác định trước khi cố định thiết bị.

Khoảng cách giữa các thiết bị phải đủ cho việc đấu nối và bảo trì. Không nên xếp thiết bị quá sát để giảm kích thước vỏ. Với thiết bị phát nhiệt lớn, cần bố trí đủ khoảng trống để hỗ trợ tản nhiệt.

Sắp xếp thiết bị trong tủ điện

Đi dây và đấu nối hệ thống

Sau khi thiết bị được cố định, kỹ thuật viên tiến hành đấu dây theo đúng sơ đồ thiết kế. Đây là công đoạn đòi hỏi độ chính xác cao. Chỉ một điểm đấu sai cũng có thể làm thay đổi chức năng của cả mạch.

Dây điện nên được đánh số hoặc ký hiệu thống nhất với sơ đồ. Cách đánh dấu giúp việc kiểm tra và bảo trì thuận tiện hơn. Kỹ thuật viên cũng dễ dàng xác định vị trí từng đầu dây khi sửa chữa.

Dây động lực và dây tín hiệu cần được bố trí phù hợp với yêu cầu tương thích điện từ. Với tín hiệu nhạy hoặc đường truyền thông, cần chú ý khả năng chống nhiễu. Một số trường hợp có thể sử dụng cáp chống nhiễu phù hợp.

Phương án đi dây cần dựa trên loại tín hiệu và cấu trúc tủ. Đồng thời, cần xem xét yêu cầu chống nhiễu của từng hệ thống. Không nên áp dụng máy móc một quy tắc cho mọi loại tủ.

Trước khi cấp điện, cần kiểm tra toàn bộ đầu nối và ký hiệu dây. Kỹ thuật viên cũng cần đối chiếu lại với sơ đồ thiết kế. Bước này giúp phát hiện lỗi trước khi tủ đi vào vận hành.

Kiểm tra và chạy thử tủ điện

Đây là bước xác nhận tủ điện được thiết kế và lắp đặt đúng trước khi xuất xưởng hoặc đưa vào công trình. Không nên chỉ cấp nguồn để kiểm tra khả năng hoạt động.

Trước tiên, cần kiểm tra tổng thể kết cấu, thiết bị, đầu nối và dây dẫn. Các mạch điện cần đối chiếu với sơ đồ thiết kế. Qua đó, kỹ thuật viên có thể phát hiện sai lệch trong quá trình lắp đặt.

Tiếp theo, thực hiện các phép kiểm tra phù hợp với thiết kế và cấu hình tủ. Với tủ có hệ thống điều khiển, cần kiểm tra tín hiệu đầu vào. Đồng thời, kiểm tra tín hiệu đầu ra và trình tự hoạt động.

Sau đó, tủ được chạy thử trong điều kiện phù hợp với yêu cầu vận hành. Các thông số như điện áp và dòng điện cần được kiểm tra. Việc kiểm tra phải nằm trong phạm vi cho phép của thiết kế.

Đối với cụm tủ thuộc phạm vi IEC 61439, cần thực hiện đầy đủ yêu cầu xác minh. IEC 61439-1 quy định các yêu cầu chung và phương pháp xác minh. Phần tiêu chuẩn liên quan được áp dụng tùy theo loại cụm tủ.

HT NEXTECH – Đơn vị cung cấp tủ điện công nghiệp

Sau khi hoàn thiện thiết kế, việc lựa chọn đơn vị chế tạo ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng triển khai thực tế. HT NEXTECH có thể cung cấp giải pháp tủ điện theo cấu hình và yêu cầu của từng hệ thống.

Một số hạng mục khách hàng có thể quan tâm gồm:

• Tư vấn cấu hình tủ: Xác định thiết bị và phương án bố trí theo tải, chức năng điều khiển và điều kiện lắp đặt.
• Thiết kế và chế tạo tủ: Triển khai phần điện và cơ khí theo hồ sơ kỹ thuật đã thống nhất.
• Tủ phân phối và tủ điều khiển: Phù hợp với nhà máy, kho xưởng, hệ thống máy móc và các công trình công nghiệp.
• Tích hợp thiết bị điều khiển: Có thể cấu hình PLC, HMI, biến tần và các thiết bị điện liên quan theo yêu cầu hệ thống.
• Kiểm tra trước khi bàn giao: Đối chiếu đấu nối, thiết bị và chức năng theo phạm vi thiết kế trước khi đưa tủ vào sử dụng.
• Hỗ trợ kỹ thuật: Cung cấp thông tin kỹ thuật phục vụ lắp đặt, vận hành và bảo trì sau khi bàn giao.

Thiết kế tủ điện công nghiệp cần đảm bảo an toàn, khả năng vận hành ổn định và phù hợp với từng hệ thống. Thiết kế đúng giúp tối ưu không gian và thuận tiện cho việc bảo trì.

HT NEXTECH cam kết thiết kế tủ điện công nghiệp theo yêu cầu thực tế. Giải pháp đảm bảo đúng thông số kỹ thuật và phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Liên hệ hotline 0985 485 068 để được tư vấn và báo giá thiết kế tủ điện công nghiệp.