Tủ điện công nghiệp là gì? Cấu tạo, phân loại và ứng dụng

Tủ điện công nghiệp là một phần quan trọng trong hệ thống điện tại nhà xưởng, cơ sở sản xuất, công trình thương mại và nhiều hệ thống có quy mô lớn. Tùy vào mục đích sử dụng, tủ có thể đảm nhiệm chức năng khác nhau. Vậy tủ điện công nghiệp gồm những loại nào, cấu tạo ra sao và cần lưu ý gì khi lựa chọn? Hãy cùng Hoàng Thiên Phú tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

1. Tủ điện công nghiệp là gì?

Tủ điện công nghiệp (Industrial Electrical Cabinet) là dạng tủ chuyên dụng được sử dụng tại nhà xưởng, khu vực sản xuất, công trình xây dựng và các hệ thống hạ tầng có quy mô lớn, hỗ trợ phân phối và kiểm soát nguồn điện, đáp ứng yêu cầu vận hành với công suất và tải điện cao. 

Tủ điện công nghiệp là nơi tập trung các thiết bị điện, giúp bảo vệ và quản lý các thiết bị điện, dây dẫn cũng như mạch điều khiển bên trong hệ thống.

Tủ điện công nghiệp thực hiện nhiều chức năng liên quan đến phân phối, bảo vệ và vận hành hệ thống, cụ thể:

• Phân phối nguồn điện: Tiếp nhận nguồn từ trạm biến áp hoặc nguồn cấp chính, sau đó phân chia điện đến các mạch nhánh và phụ tải như động cơ, máy móc, hệ thống chiếu sáng.
• Bảo vệ thiết bị và mạch điện: Kết hợp các thiết bị bảo vệ để hạn chế ảnh hưởng của quá tải, ngắn mạch, quá áp hoặc rò điện, qua đó giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị và sự cố cháy nổ.
• Điều khiển thiết bị: Tủ có thể tích hợp PLC, relay, contactor cùng các thiết bị liên quan để điều khiển quá trình khởi động, dừng hoặc điều chỉnh hoạt động của máy móc theo yêu cầu.
• Đo lường và giám sát: Các đồng hồ đo, đèn báo, màn hình HMI hoặc hệ thống SCADA cho phép theo dõi những thông số như điện áp, dòng điện, tần số, công suất và trạng thái vận hành của hệ thống.

2. Cấu tạo cơ bản của tủ điện công nghiệp 

Cấu hình của mỗi tủ sẽ thay đổi theo công suất và chức năng, nhưng nhìn chung thường gồm các nhóm thành phần sau:

2.1. Vỏ tủ điện

Vỏ tủ là phần bảo vệ toàn bộ thiết bị bên trong khỏi tác động của môi trường và hạn chế nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận mang điện. Vỏ thường được gia công từ thép hoặc inox, có sơn tĩnh điện giúp tăng độ bền hoặc từ các loại vật liệu khác phù hợp với điều kiện lắp đặt.

Kích thước vỏ được xác định dựa trên số lượng thiết bị, phương án bố trí và nhu cầu mở rộng sau này. Với khu vực có bụi, độ ẩm hoặc yêu cầu bảo vệ cao, cấp độ bảo vệ IP của tủ cũng cần được tính đến ngay từ khâu thiết kế. Trong đó:

• IP20: Phù hợp lắp đặt trong nhà, nơi khô ráo và ít chịu tác động từ môi trường.
• IP43: Có khả năng hạn chế vật thể rắn kích thước lớn xâm nhập và chịu được nước phun nhẹ.
• IP54/IP55: Chống bụi ở mức cao và hạn chế nước từ nhiều hướng, phù hợp với nhiều khu vực trong nhà xưởng.
• IP65/IP66: Chống bụi hoàn toàn, đồng thời chịu được tia nước mạnh hoặc nước áp lực cao, thường được cân nhắc cho tủ lắp đặt ngoài trời hoặc môi trường khắc nghiệt.

2.2. Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

Đây là nhóm thiết bị thường xuất hiện trong hầu hết các hệ thống tủ điện, gồm MCB, MCCB, ACB, cầu chì và các thiết bị bảo vệ khác. Tùy vị trí trong hệ thống, thiết bị sẽ đảm nhận nhiệm vụ đóng cắt nguồn hoặc bảo vệ mạch khi xảy ra quá tải, ngắn mạch và một số sự cố điện khác. Việc lựa chọn cần dựa trên dòng định mức, đặc tính bảo vệ và khả năng chịu ngắn mạch thay vì chỉ căn cứ vào công suất tải.

2.3. Thiết bị điều khiển và giám sát

Đối với tủ điều khiển, bên trong có thể bố trí contactor, relay, timer, biến tần, PLC, màn hình HMI và các thiết bị điều khiển khác. Các thiết bị này phối hợp với nhau để điều khiển động cơ, bơm, quạt, dây chuyền sản xuất hoặc các thiết bị máy móc theo yêu cầu vận hành.

2.4. Thanh cái, dây dẫn và phụ kiện

Thanh cái đồng, dây điện, cầu đấu, máng đi dây, thanh DIN, đầu cos và các phụ kiện đấu nối giúp hoàn thiện hệ thống bên trong tủ.

Cách đi dây cần đảm bảo rõ ràng, chắc chắn và thuận tiện khi kiểm tra. Với những tủ có nhiều mạch điều khiển, việc đánh số dây và phân nhóm mạch hợp lý sẽ giúp kỹ thuật viên dễ xác định vị trí khi bảo trì hoặc xử lý sự cố.

3. Các loại tủ điện công nghiệp phổ biến hiện nay

Không có một mẫu tủ cố định dùng cho mọi công trình. Tủ điện công nghiệp được phân loại chủ yếu dựa trên chức năng và vị trí được sử dụng trong hệ thống điện.

3.1. Tủ điện phân phối tổng MSB

Tủ MSB thường được đặt ở đầu nguồn của hệ thống điện hạ thế, tiếp nhận nguồn điện và phân phối đến các tủ nhánh hoặc phụ tải. Tủ thường sử dụng các thiết bị đóng cắt có dòng định mức lớn và yêu cầu cao về khả năng bảo vệ.

Đây là loại tủ thường gặp tại nhà máy, nhà xưởng, tòa nhà, trung tâm thương mại và các công trình có hệ thống điện công suất lớn.

3.2. Tủ điện phân phối nhánh DB

Tủ DB nhận nguồn từ tủ điện tổng hoặc nguồn cấp phía trước, sau đó phân phối điện đến từng khu vực hoặc nhóm phụ tải. Tùy quy mô, một công trình có thể sử dụng nhiều tủ DB cho các tầng, khu vực sản xuất hoặc từng nhóm thiết bị.

3.3. Tủ điện điều khiển động cơ (MCC)

Tủ MCC là tủ điện công nghiệp được thiết kế để điều khiển và bảo vệ nhiều động cơ trong cùng một hệ thống. Tủ có thể kết hợp contactor, relay nhiệt, biến tần, khởi động mềm và các thiết bị bảo vệ tùy yêu cầu.

Loại tủ này thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất, hệ thống bơm, quạt, máy nén và các thiết bị sử dụng động cơ điện.

3.4. Tủ điện điều khiển tự động PLC

Tủ PLC sử dụng bộ điều khiển lập trình để xử lý tín hiệu và thực hiện các lệnh điều khiển theo chương trình đã cài đặt. Tủ phù hợp với hệ thống cần tự động hóa, điều khiển theo trình tự hoặc giám sát nhiều thiết bị cùng lúc.

3.5. Tủ điện ATS chuyển nguồn tự động

Tủ ATS có chức năng chuyển đổi nguồn điện tự động giữa nguồn chính và nguồn dự phòng khi xảy ra sự cố hoặc mất điện theo cấu hình của hệ thống. Tủ thường được sử dụng kết hợp với máy phát điện tại nhà xưởng, tòa nhà, văn phòng, bệnh viện và các công trình yêu cầu duy trì nguồn điện liên tục.

3.6. Tủ điện tụ bù công suất phản kháng

Tủ tụ bù được sử dụng nhằm bù công suất phản kháng trong hệ thống điện. Tùy tải và yêu cầu vận hành, tủ có thể sử dụng phương thức đóng cắt bằng tay hoặc tự động thông qua bộ điều khiển. Việc lựa chọn dung lượng tụ và phương án bù cần dựa trên đặc điểm phụ tải thực tế để tránh tình trạng bù thiếu hoặc bù dư.

4. Ứng dụng của tủ điện công nghiệp

Tủ điện công nghiệp được sử dụng tại nhiều hệ thống có nhu cầu phân phối, điều khiển và quản lý nguồn điện với công suất lớn. Tùy vào đặc điểm từng công trình, tủ có thể được thiết kế với cấu hình và thiết bị khác nhau.

• Nhà máy, nhà xưởng: Phân phối nguồn và điều khiển máy móc, dây chuyền sản xuất.
• Cơ sở sản xuất: Cấp điện cho động cơ, máy bơm, quạt, máy nén và các thiết bị vận hành.
• Công trình thương mại: Sử dụng trong hệ thống điện của tòa nhà, trung tâm thương mại, khách sạn, văn phòng…
• Hệ thống bơm và xử lý nước: Điều khiển máy bơm, van và các thiết bị theo yêu cầu vận hành.
• Hệ thống HVAC: Điều khiển và cấp nguồn cho máy lạnh, quạt, bơm và các thiết bị phụ trợ.
• Hệ thống tự động hóa: Kết hợp PLC, biến tần, HMI và các thiết bị điều khiển để vận hành dây chuyền tự động.

5. Tiêu chí lựa chọn tủ điện công nghiệp phù hợp 

Tủ điện công nghiệp không có một cấu hình sử dụng cố định mà được thiết kế dựa trên công suất, loại phụ tải, phương thức vận hành và yêu cầu kỹ thuật của từng hệ thống. Do đó, khi lựa chọn tủ điện công nghiệp, cần xem xét các yếu tố sau:

• Xác định mục đích sử dụng: Phân phối điện, điều khiển động cơ, tự động hóa, bù công suất… để lựa chọn cấu hình phù hợp.
• Thông số kỹ thuật điện: Căn cứ vào điện áp, dòng điện, công suất tải, số lượng phụ tải và khả năng chịu dòng ngắn mạch.
• Chất liệu và kích thước vỏ tủ: Lựa chọn thép sơn tĩnh điện hoặc inox tùy môi trường; kích thước cần đảm bảo đủ không gian lắp đặt, đi dây và bảo trì.
• Chỉ số bảo vệ môi trường (IP): Chọn cấp IP phù hợp với điều kiện lắp đặt như bụi, ẩm, nước hoặc môi trường khắc nghiệt.
• Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng: Đảm bảo tủ được thiết kế, lắp ráp và kiểm tra theo các tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu của hệ thống.
• Đơn vị cung cấp: Ưu tiên đơn vị có đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, thiết bị rõ nguồn gốc, hỗ trợ thiết kế, lắp ráp, kiểm tra và bảo hành.

6. Hoàng Thiên Phú – Tư vấn, cung cấp và lắp đặt tủ điện công nghiệp

Hoàng Thiên Phú là đơn vị chuyên phân phối thiết bị điện và lắp ráp tủ điện công nghiệp theo yêu cầu, đáp ứng nhu cầu sử dụng cho nhà xưởng, cơ sở sản xuất, công trình thương mại và nhiều hệ thống điện khác. Tùy vào công suất, loại phụ tải và phương thức vận hành, tủ được tư vấn cấu hình phù hợp ngay từ khâu thiết kế.

Đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có kinh nghiệm thực tế trong thiết kế và lắp ráp tủ điện, đã triển khai cho nhiều công trình với quy mô khác nhau. Bản vẽ được thực hiện bằng EPLAN, AutoCAD, thể hiện rõ vị trí thiết bị, sơ đồ đấu nối và cách bố trí bên trong tủ, giúp thuận tiện cho quá trình lắp đặt, kiểm tra và bảo trì sau này.

Việc lựa chọn vật tư điện lắp đặt cho tủ sẽ được cân nhắc lựa chọn dựa trên yêu cầu kỹ thuật của hệ thống và ngân sách đầu tư, thay vì sử dụng một cấu hình cố định cho mọi công trình. Quy trình lắp ráp gồm gia công vỏ tủ, lắp đặt thiết bị, đi dây, đấu nối và kiểm tra trước khi bàn giao. Các hạng mục được thực hiện theo bản vẽ và thông số kỹ thuật đã thống nhất nhằm hạn chế sai sót trong quá trình đưa tủ vào vận hành.

Hoàng Thiên Phú cũng chú trọng tối ưu chi phí thông qua việc tư vấn cấu hình phù hợp với nhu cầu thực tế, báo giá rõ ràng và hạn chế các thiết bị không cần thiết. Chính sách giao hàng, lắp đặt trên toàn quốc, bảo hành, bảo trì minh bạch, rõ ràng

Khách hàng có nhu cầu tư vấn, thiết kế, lắp ráp tủ điện công nghiệp theo yêu cầu, liên hệ Hoàng Thiên Phú qua 0909 909 149 để được trao đổi về thông số kỹ thuật và phương án phù hợp.