ATS là gì? Cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động

Chu Văn An

Ở những khu vực cần đảm bảo cung cấp điện liên tục như bệnh viện, nhà máy, sân bay, khu công nghiệp…, bộ chuyển đổi ATS là thiết bị đóng vai trò cực kỳ quan trọng, có nhiệm vụ giữ cho hệ thống điện không bị gián đoạn, kể cả khi mất điện lưới. Tìm hiểu về cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của ATS trong bài viết dưới đây.

ATS là gì?

ATS (Automatic Transfer Switch) là hệ thống tự động chuyển đổi nguồn điện từ nguồn chính sang nguồn dự phòng khi có sự cố về điện như mất pha, ngược pha hoặc mất điện. ATS thường được sử dụng để chuyển đổi giữa nguồn điện – nguồn điện hoặc nguồn điện – máy phát điện.

ATS còn là thiết bị chính trong tủ chuyển đổi nguồn ATS, được kết nối với tất cả các nguồn điện, bao gồm nguồn điện lưới và nguồn điện từ máy phát dự phòng. Bộ biến đổi điện ATS đóng vai trò trung gian giữa nguồn điện và phụ tải, đóng vai trò là nguồn điện dự phòng, đảm bảo hệ thống điện vận hành liên tục, ổn định ngay cả khi mất điện lưới.

Cấu trúc ATS tiêu chuẩn bao gồm hai phần chính: thiết bị đóng cắt và bộ điều khiển.

Bộ thiết bị chuyển mạch bao gồm:

• Tiếp điểm lực có vai trò truyền điện
• Cuộn dây hút (cuộn dây) và khóa liên động cơ khí
• Công tắc mini và màn hình hoạt động tiếp xúc lực
• Cơ chế tắt nguồn phát sinh
• Đầu nối và dây điện

Bộ điều khiển bao gồm:

• Bộ vi xử lý điều khiển hệ thống chuyển mạch, theo dõi độ trễ bật nguồn và kiểm tra chất lượng điện năng
• Các linh kiện khác tùy theo hệ thống, được đặt trong hộp kín cùng với bộ xử lý
• Phần chuyển lực được tách biệt với các phần trên

Ngoài ra, ATS còn có thêm các bộ phận giám sát và bảo vệ tùy theo yêu cầu cụ thể của phụ tải.

Nguyên lý hoạt động của ATS

ATS hoạt động theo hai nguyên tắc: ưu tiên nguồn điện chính và nguồn điện độc lập.

• Nguyên tắc hoạt động số 1: ATS luôn ưu tiên nguồn điện chính (thường là điện lưới), chỉ khi mất nguồn chính hoặc có sự cố thì ATS mới chuyển sang nguồn dự phòng. Việc lựa chọn nguồn điện chính và dự phòng có thể thay đổi tùy theo yêu cầu sử dụng. Thông thường, một hệ thống sử dụng ATS sẽ có 1 nguồn điện chính và 1 hoặc nhiều nguồn điện dự phòng.
• Nguyên tắc hoạt động số 2 là tính độc lập: mặc dù cả hai nguồn điện (chính và dự phòng) đều được kết nối và điều khiển quá trình cấp điện cho phụ tải thông qua ATS nhưng ATS luôn đảm bảo tại một thời điểm chỉ có một nguồn có thể cấp điện cho phụ tải. Nguồn chính và nguồn dự phòng có thể hoạt động độc lập hoặc song song cùng lúc nhưng chỉ được ATS lựa chọn một nguồn duy nhất.

Quá trình vận hành của ATS gần như diễn ra tức thời, đảm bảo thời gian tải khi không có nguồn điện là tối thiểu. Đặc biệt khi hệ thống có 2 nguồn điện chính và 1 nguồn điện dự phòng thì việc mất điện của phụ tải gần như không xảy ra.

Cách phân loại ATS

Phân loại theo cơ chế chuyển mạch

Đây là cơ chế chuyển mạch phổ biến nhất và cũng tiết kiệm nhất. Công tắc tơ được thiết kế như một công tắc chuyển mạch kép điều khiển bằng điện, trong đó chỉ có một cơ cấu vận hành duy nhất để mở tiếp điểm nguồn và đóng tiếp điểm thứ hai.

Loại này thường được sử dụng để chuyển mạch điện giữa các tiếp điểm riêng biệt trong cả điều kiện hoạt động bình thường và bị lỗi. Công tắc vỏ đúc có thiết kế đơn giản, có thể vận hành bằng tay như đòn bẩy hoặc vận hành thông qua mô tơ.

• Loại khung công suất

Công tắc khung nguồn lớn hơn, nhanh hơn và mạnh hơn so với vỏ đúc với khả năng xử lý dòng điện lên tới 5.000 ampe. Công nghệ lưu trữ năng lượng hai cấp được sử dụng cho phép vận hành bằng tay và bằng điện ngay cả khi có tải.

Trường Chu Văn An hiện đang phân phối các dòng ATS chính hãng từ các thương hiệu hàng đầu, đầy đủ CO, CQ với giá cạnh tranh và chiết khấu cao. Khách hàng có thể tham khảo một số dòng sản phẩm:

Phân loại theo chế độ hoạt động

• Thủ công: Người vận hành trực tiếp bắt đầu quá trình truyền lực bằng cách nhấn nút hoặc di chuyển cần gạt. Hoạt động này được thực hiện cục bộ.
• Bán tự động: Người vận hành khởi động bằng nút ấn/công tắc, sau đó cơ cấu cơ điện bên trong sẽ thực hiện việc truyền lực. Chế độ này có thể được thực hiện cục bộ hoặc từ xa.
• Tự động: Bộ điều khiển ATS tự động nhận biết các sự cố về nguồn điện và chủ động thực hiện toàn bộ quá trình truyền tải điện. Ưu điểm của chế độ tự động là không cần can thiệp thủ công, đảm bảo cung cấp điện liên tục.

Phân loại theo phương pháp chuyển đổi

Công tắc chuyển nguồn tự động (ATS) thực hiện việc truyền tải giữa nguồn điện thông thường và nguồn điện dự phòng với hai lựa chọn là mở (mở) hoặc đóng (đóng). Chức năng của từng tải và tầm quan trọng của nó đối với an toàn và bảo mật hệ thống sẽ quyết định loại chuyển đổi cần thiết.

Đây là kiểu chuyển tiếp bị gián đoạn trước khi kết nối. Bộ chuyển đổi sẽ ngắt kết nối khỏi nguồn điện hiện tại trước khi thiết lập kết nối với nguồn mới. Có hai loại chuyển đổi mở chính: mở trễ và mở đồng bộ.

Chuyển mạch kín hoạt động theo nguyên tắc kết nối trước khi ngắt kết nối. Tức là ATS sẽ kết nối với nguồn thứ hai trước khi ngắt kết nối với nguồn hiện tại. Với cơ chế này, không có hiện tượng gián đoạn nguồn điện trong quá trình chuyển đổi, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các thiết bị hạ lưu. Loại ATS này được sử dụng trong hệ thống điện y tế, trung tâm dữ liệu hoặc nhà máy sản xuất liên tục.

Ứng dụng bộ chuyển đổi nguồn ATS

Trung tâm dữ liệu, bệnh viện, nhà máy, trung tâm mua sắm, tòa nhà văn phòng, khu công nghiệp, sân bay, bến cảng và nhiều loại công trình khác cần nguồn điện liên tục thường sử dụng nguồn điện dự phòng (như máy phát điện hoặc đường dây điện dự phòng) khi không có nguồn điện chính. Bộ chuyển đổi nguồn ATS được lắp đặt trong những trường hợp đặc biệt này giúp duy trì nguồn điện, đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn do mất điện.

Các cách cài đặt ATS vào hệ thống

Hệ thống 2 nguồn điện

• Lưới điện – máy phát điện

Cấu hình chuyển mạch tiêu chuẩn bao gồm nguồn điện chính và nguồn dự phòng là máy phát điện. Hệ thống này thường được gọi là Hệ thống máy phát điện dự phòng khẩn cấp. Đặc biệt, một máy phát điện trong sơ đồ có thể là nhiều tổ máy phát điện hoạt động song song để đảm bảo công suất.

• Lưới điện – lưới điện

Trong trường hợp này, hệ thống sử dụng 2 nguồn điện lưới độc lập để dự phòng hệ thống điện và nhanh chóng khôi phục nguồn điện khi có sự cố ở phía nguồn điện. Hai nguồn này hoạt động hoàn toàn độc lập, đòi hỏi công ty điện lực phải cung cấp hai đường dây cấp điện riêng biệt và thường được áp dụng cho các cơ sở như bệnh viện, trung tâm dữ liệu. Hoặc hệ thống cũng có thể sử dụng 1 nguồn điện chia làm 2 nhánh dự phòng, giúp giảm chi phí lắp đặt nhưng vẫn đảm bảo nguồn điện dự phòng.

• Máy phát điện – máy phát điện

Trong một số ứng dụng đặc biệt, bộ chuyển đổi nguồn ATS có thể được sử dụng để chuyển đổi giữa hai tổ máy phát điện, thường ở những khu vực không có nguồn điện lưới (khu vực vùng sâu vùng xa, tòa nhà biệt lập) nhưng vẫn cần nguồn điện 24/7. Để cân bằng thời gian vận hành, 2 máy phát điện sẽ hoạt động luân phiên.

Trong quá trình vận hành ATS có thể gặp lỗi, mời bạn tham khảo bài viết: 8 sự cố thường gặp của ATS và cách xử lý

Hệ thống 3 nguồn điện

• Nguồn điện – máy phát điện – máy phát điện

Các cơ sở quan trọng sử dụng hệ thống máy phát điện dự phòng thường được trang bị máy phát điện thứ hai để đảm bảo dự phòng khẩn cấp trong các trường hợp thời tiết khắc nghiệt hoặc bảo trì định kỳ máy phát điện chính. Trong trường hợp này, máy phát chính được lắp đặt cố định, còn máy phát dự phòng là thiết bị di động, chỉ được triển khai khi cần thiết.

• Nguồn điện – nguồn điện – máy phát điện

Phương pháp lắp đặt này nâng cấp khả năng dự phòng của hệ thống với 2 nguồn điện chính bằng cách bổ sung thêm máy phát điện dự phòng khẩn cấp, cung cấp 3 lớp bảo vệ và dự phòng khi cả 2 nguồn điện chính đều gặp sự cố.

Với cấu hình trên, một máy phát có thể phục vụ một ATS hoặc nhiều ATS dùng chung một máy phát thông qua cơ chế ưu tiên tải.

Trường Chu Văn An tự hào là nhà phân phối chính thức Bộ chuyển đổi ATS của các thương hiệu nổi tiếng thế giới tại thị trường Việt Nam như: Vitzro, Chint, Schneider, HanKwang, Osemco, Socomec, BTB Electric,… Với nhiều năm kinh nghiệm và thành công trong hàng trăm gói thầu trên khắp cả nước, chúng tôi cam kết cung cấp số lượng lớn kho ATS và giá cả cạnh tranh, giúp đối tác dễ dàng tham gia các dự án lớn.

Ngoài việc đưa ra những báo giá, chiết khấu hấp dẫn, Trường Chu Văn An còn hỗ trợ khách hàng những tài liệu đầy đủ như mô tả sản phẩm, chứng chỉ chất lượng và dịch vụ vận chuyển miễn phí đến tận chân công trình. Chúng tôi luôn đồng hành cùng bạn từ khâu báo giá đến khi hoàn thiện dự án, đảm bảo sự hài lòng tối đa.