Trong các hệ thống điện yêu cầu độ tin cậy cao, việc mất điện đột ngột có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về sản xuất và dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, tủ điện ATS (Tủ chuyển nguồn tự động) đã ra đời và trở thành một thành phần không thể thiếu. Vậy tủ ATS là gì, nó có cấu tạo và nguyên lý làm việc ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết này.
Tủ Điện ATS Là Gì?
Tủ điện ATS (viết tắt của Automatic Transfer Switches – Tủ chuyển mạch tự động) là một thiết bị thông minh có khả năng tự động chuyển đổi nguồn điện cấp cho phụ tải giữa nguồn điện lưới chính và nguồn điện dự phòng (thường là máy phát điện). Mục đích cốt lõi của tủ ATS là đảm bảo các thiết bị điện quan trọng (phụ tải ưu tiên) luôn được cấp điện liên tục, giúp duy trì hoạt động sản xuất, kinh doanh không bị gián đoạn.
Chức Năng Cốt Lõi Của Tủ Điện ATS
Tủ ATS đóng vai trò như một “người bảo vệ thầm lặng” cho hệ thống điện, thực hiện các nhiệm vụ quan trọng sau:
- Đảm bảo nguồn điện liên tục: Tự động cấp nguồn dự phòng cho phụ tải ngay khi phát hiện sự cố từ nguồn lưới chính.
- Tự động hóa hoàn toàn: Toàn bộ quá trình từ việc khởi động máy phát, chuyển đổi nguồn điện và tắt máy phát khi lưới điện phục hồi đều được thực hiện một cách tự động, không cần sự can thiệp của con người.
- Bảo vệ hệ thống: Tích hợp các chức năng bảo vệ an toàn cho cả nguồn điện và phụ tải khi có các sự cố như: mất pha, mất trung tính, quá áp, sụt áp…
Ứng Dụng Thực Tế Của Tủ Điện ATS
Nhờ khả năng đảm bảo điện năng liên tục, tủ điện ATS được lắp đặt rộng rãi tại những nơi có phụ tải quan trọng, không cho phép mất điện:
- Công nghiệp: Các nhà máy, xưởng sản xuất, khu công nghiệp, khu chế xuất.
- Thương mại & Dịch vụ: Trung tâm thương mại, tòa nhà văn phòng, chung cư cao cấp, khách sạn, resort.
- Hạ tầng quan trọng: Bệnh viện, trung tâm dữ liệu (data center), sân bay, bến cảng, đài truyền hình, trung tâm viễn thông.
Cấu Tạo Chi Tiết Của Một Tủ Điện ATS
Một tủ điện ATS hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chính sau:
- Vỏ tủ điện: Thường được làm bằng thép tấm, bề mặt được sơn tĩnh điện để chống gỉ sét. Kích thước vỏ tủ phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị bên trong.
- Thiết bị chuyển mạch (Transfer Switch): Đây là “trái tim” của tủ, có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện. Tùy vào dòng điện của phụ tải, thiết bị này có thể là Contactor, MCCB (Aptomat khối) hoặc ACB (Máy cắt không khí).
- Bộ điều khiển ATS (ATS Controller): Đây là “bộ não” của tủ, có chức năng giám sát trạng thái nguồn điện, đưa ra các tín hiệu điều khiển để khởi động máy phát và điều khiển thiết bị chuyển mạch.
- Hệ thanh cái đồng (Busbar): Dùng để kết nối và phân phối nguồn điện động lực trong tủ, được tính toán để chịu được dòng định mức của hệ thống.
- Giao diện người dùng (HMI): Bao gồm các nút nhấn, đèn báo, màn hình LCD giúp người vận hành có thể giám sát trạng thái và điều khiển hệ thống ở chế độ bằng tay (Manual).
- Các tính năng tích hợp khác: Nhiều tủ ATS hiện đại còn có cổng truyền thông để kết nối, giám sát và điều khiển từ xa qua mạng máy tính.
Nguyên Lý và Quy Trình Hoạt Động Của Tủ ATS
Nguyên Tắc Chuyển Mạch Cơ Bản
Nguyên lý hoạt động của tủ ATS dựa trên một logic đơn giản nhưng hiệu quả: Luôn ưu tiên sử dụng nguồn điện lưới. Chỉ khi nguồn lưới gặp sự cố và không đảm bảo, hệ thống mới tự động chuyển sang sử dụng nguồn dự phòng. Khi nguồn lưới ổn định trở lại, hệ thống sẽ ưu tiên chuyển về sử dụng lưới điện để tiết kiệm chi phí vận hành.
Quy Trình Vận Hành Tự Động
Một chu trình hoạt động điển hình của tủ ATS diễn ra như sau:
- Bộ điều khiển ATS liên tục giám sát điện áp và tần số của nguồn lưới.
- Khi phát hiện nguồn lưới mất điện (hoặc sụt áp, mất pha…), bộ điều khiển sẽ bắt đầu một khoảng thời gian chờ (có thể cài đặt) để xác nhận sự cố là thực sự.
- Sau thời gian chờ, bộ điều khiển gửi tín hiệu để khởi động máy phát điện.
- Khi máy phát đã hoạt động ổn định và điện áp ra đạt ngưỡng cho phép, bộ điều khiển ATS sẽ điều khiển thiết bị chuyển mạch, ngắt kết nối với lưới và nối phụ tải vào nguồn từ máy phát.
- Khi nguồn lưới có điện trở lại và ổn định, bộ điều khiển bắt đầu một thời gian chờ khác.
- Sau đó, bộ điều khiển sẽ chuyển phụ tải từ máy phát về lại lưới điện.
- Máy phát sẽ tiếp tục chạy không tải trong một khoảng thời gian ngắn để làm mát (cooling down) trước khi tự động tắt hẳn.
Các Tính Năng Mở Rộng
Đối với các hệ thống yêu cầu công suất dự phòng cực lớn, các tủ ATS cao cấp còn có chức năng hòa đồng bộ, cho phép kết hợp nhiều máy phát điện hoạt động song song để cung cấp đủ công suất cho phụ tải.
Lời Kết
Tủ điện ATS là một giải pháp thiết yếu để đảm bảo an ninh năng lượng cho các hoạt động quan trọng. Việc hiểu rõ chức năng và nguyên lý hoạt động của nó giúp các doanh nghiệp và kỹ sư lựa chọn được sản phẩm phù hợp, góp phần xây dựng một hệ thống điện tin cậy và hiệu quả. Để đảm bảo hệ thống điện của bạn luôn được bảo vệ, việc lựa chọn một tủ ATS chất lượng từ nhà cung cấp uy tín như Fuco là một quyết định đầu tư quan trọng.
