Các loại thiết bị trong tủ điện công nghiệp

Thiết bị trong tủ điện quyết định khả năng đóng cắt, điều khiển, đo lường và bảo vệ của hệ thống điện. Mỗi thiết bị đảm nhiệm một chức năng riêng và phải được lựa chọn theo điện áp, dòng tải, phương thức điều khiển. Hiểu đúng vai trò của từng nhóm giúp kỹ thuật viên thiết kế tủ hợp lý. Đồng thời, việc này cũng hạn chế sai sót khi lắp đặt, đấu nối và bảo trì.

Các thiết bị trong tủ điện là gì?

Trước khi tìm hiểu từng loại, cần phân biệt thiết bị điện với phần vỏ và phụ kiện cơ khí của tủ. Thiết bị điện trực tiếp tham gia vào quá trình đóng cắt, điều khiển, đo lường hoặc bảo vệ mạch.

Trong một tủ điện công nghiệp, số lượng thiết bị phụ thuộc vào chức năng của tủ. Tủ phân phối sẽ ưu tiên thiết bị đóng cắt và bảo vệ. Tủ điều khiển động cơ lại cần thêm contactor, relay và thiết bị điều khiển.

Các thiết bị này phối hợp với nhau để đưa điện từ nguồn đến tải theo đúng điều kiện thiết kế. Khi xảy ra quá tải, ngắn mạch hoặc lỗi điều khiển, thiết bị bảo vệ sẽ tác động theo chức năng được cài đặt.

Vì vậy, không nên chọn thiết bị chỉ dựa trên công suất của tải. Điện áp định mức, dòng điện, khả năng cắt, phương thức lắp đặt và đặc tính tải đều cần được xem xét.

Các loại thiết bị trong tủ điện công nghiệp

Tùy cấu hình, một tủ điện có thể chứa hàng chục thiết bị với chức năng khác nhau. Dưới đây là những nhóm thường gặp nhất trong tủ điện hạ áp và tủ điều khiển công nghiệp.

Rơ le (Relay)

Rơ le là thiết bị dùng để đóng hoặc mở tiếp điểm khi nhận được tín hiệu điều khiển. Trong các mạch điều khiển dùng tiếp điểm, relay giúp tách và truyền tín hiệu giữa các phần tử của hệ thống. Một relay điện từ cơ bản gồm cuộn dây, mạch từ và hệ thống tiếp điểm. Tùy loại, relay có thể có tiếp điểm thường mở, thường đóng hoặc tiếp điểm chuyển đổi.

Relay thường được sử dụng để điều khiển trung gian. Ví dụ, tín hiệu từ PLC có thể kích relay để điều khiển một mạch có điện áp hoặc dòng điện phù hợp với relay. Khi lựa chọn relay, cần kiểm tra điện áp cuộn dây và thông số tiếp điểm. Không nên dùng relay có dòng tiếp điểm thấp hơn yêu cầu của tải.

Nút nhấn

Nút nhấn là giao diện điều khiển trực tiếp giữa người vận hành và tủ điện. Thiết bị thường được lắp trên mặt tủ để gửi lệnh khởi động, dừng hoặc điều khiển chức năng cụ thể. Nút Start thường tạo tín hiệu khởi động. Nút Stop gửi tín hiệu dừng mạch điều khiển. Nút dừng khẩn cấp có chức năng đưa hệ thống về trạng thái dừng khi xuất hiện tình huống nguy hiểm.

Với nút dừng khẩn, việc lựa chọn và đấu nối phải phù hợp với mạch an toàn của máy. Không nên xem nút dừng khẩn chỉ là một nút Stop thông thường.

Aptomat

Aptomat hay circuit breaker là thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện. Tùy loại, thiết bị có thể bảo vệ trước quá tải, ngắn mạch hoặc dòng rò. MCB thường được dùng cho các mạch nhánh có dòng định mức phù hợp. MCCB thường được sử dụng cho các mạch có dòng lớn hơn và yêu cầu khả năng điều chỉnh hoặc khả năng cắt cao hơn.

Thiết bị chống dòng rò như RCD, RCCB hoặc RCBO có chức năng phát hiện dòng điện dư theo cấu hình của thiết bị. Chúng phục vụ mục tiêu bảo vệ chống điện giật hoặc bảo vệ hệ thống trước dòng rò.

Khi chọn aptomat, cần quan tâm dòng định mức và khả năng cắt. Hai thông số này phải phù hợp với dòng tải và mức dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt.

Công tắc tơ (Contactor)

Contactor là khí cụ điện được thiết kế để đóng cắt mạch điện thường xuyên. Trong công nghiệp, contactor được sử dụng phổ biến để điều khiển động cơ và các tải điện khác. Contactor gồm cuộn hút, hệ thống tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ. Khi cuộn hút nhận đúng điện áp điều khiển, trạng thái tiếp điểm sẽ thay đổi.

Contactor thường kết hợp với relay nhiệt trong mạch khởi động động cơ. Contactor đảm nhiệm đóng cắt nguồn. Relay nhiệt giám sát tình trạng quá tải theo nguyên lý nhiệt.

Khi chọn contactor, cần xem xét loại tải và cấp sử dụng phù hợp. Không nên chỉ dựa vào dòng điện ghi trên thiết bị mà bỏ qua đặc tính đóng cắt của tải.

Phụ kiện và thiết bị đo lường

Nhóm này hỗ trợ giám sát, kết nối và duy trì điều kiện vận hành của tủ. Tùy thiết kế, tủ có thể sử dụng ampe kế, volt kế, đồng hồ đa năng hoặc thiết bị giám sát điện năng. Biến dòng CT thường được dùng để đưa dòng điện lớn về giá trị phù hợp cho thiết bị đo hoặc bảo vệ. Khi sử dụng CT, tỷ số biến dòng và cách đấu mạch thứ cấp phải đúng thiết kế.

Quạt và bộ lọc tủ được sử dụng trong những hệ thống cần kiểm soát nhiệt. Bộ nguồn cung cấp điện áp phù hợp cho PLC, relay hoặc các thiết bị điều khiển.

Thanh đấu dây, máng đi dây và đầu cốt cũng là những thành phần quan trọng. Chúng không trực tiếp điều khiển tải nhưng ảnh hưởng đến cách bố trí và khả năng bảo trì của tủ.

Rơ le nhiệt

Rơ le nhiệt thường được sử dụng để bảo vệ động cơ trước tình trạng quá tải kéo dài. Thiết bị thường kết hợp với contactor trong mạch khởi động động cơ. Khi dòng điện vượt mức cài đặt trong khoảng thời gian nhất định, phần tử nhiệt tác động làm thay đổi trạng thái tiếp điểm. Mạch điều khiển contactor có thể bị ngắt theo thiết kế.

Relay nhiệt không thay thế chức năng bảo vệ ngắn mạch. Vì vậy, mạch động cơ vẫn cần thiết bị bảo vệ ngắn mạch phù hợp ở phía trước.

Thông số cài đặt relay nhiệt phải dựa trên dòng định mức của động cơ và hướng dẫn của nhà sản xuất. Cài đặt quá cao có thể làm giảm hiệu quả bảo vệ quá tải.

Relay bảo vệ pha và các relay bảo vệ khác

Trong hệ thống ba pha, relay bảo vệ pha có thể giám sát các tình trạng như mất pha, sai thứ tự pha hoặc điện áp nằm ngoài giới hạn cài đặt. Chức năng thực tế phụ thuộc vào từng model. Bảo vệ thứ tự pha đặc biệt quan trọng với động cơ ba pha. Nếu thứ tự pha thay đổi, chiều quay của động cơ có thể thay đổi theo.

Ngoài relay bảo vệ pha, tủ điện có thể sử dụng relay quá dòng, chạm đất, thấp áp hoặc quá áp. Các thiết bị này thường xuất hiện trong hệ thống yêu cầu giám sát và bảo vệ chuyên sâu hơn. Không phải tủ nào cũng cần toàn bộ các relay trên. Việc lựa chọn phải dựa trên sơ đồ bảo vệ, đặc tính tải và yêu cầu vận hành.

HT NEXTECH cung cấp giải pháp tủ điện công nghiệp

HT NEXTECH hướng đến giải pháp tủ điện được thiết kế theo chức năng và yêu cầu thực tế của từng hệ thống. Việc xác định đúng thiết bị từ đầu giúp quá trình lắp ráp và đấu nối bám sát sơ đồ kỹ thuật.

Khi cần tư vấn, khách hàng nên cung cấp thông tin về nguồn điện, tải sử dụng, công suất, chế độ vận hành và yêu cầu điều khiển. Đây là cơ sở để kỹ thuật viên xác định cấu hình phù hợp.

Hiểu rõ chức năng của từng thiết bị trong tủ điện là nền tảng để thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống đúng kỹ thuật. Aptomat đảm nhiệm đóng cắt và bảo vệ. Contactor điều khiển tải thường xuyên. Relay xử lý tín hiệu. Các thiết bị đo và bảo vệ cung cấp dữ liệu, giám sát tình trạng hệ thống.