Sơ đồ tủ điện 3 pha và cách đấu nối tủ điện đúng kỹ thuật

Chu Văn An

Sơ đồ tủ điện 3 pha đóng vai trò quan trọng trong việc đấu nối tủ điện của hệ thống điện 3 pha. Độ chính xác, khoa học của sơ đồ này quyết định tính kỹ thuật, tính ổn định và an toàn của tủ điện vận hành thực tế. Tìm hiểu sơ đồ tủ điện 3 pha và cách đấu nối tủ điện trong bài viết sau của Trường Chu Văn An.

Tủ điện 3 pha là gì?

Tủ điện 3 pha là thiết bị có nhiệm vụ điều khiển, giám sát, phân phối và bảo vệ toàn bộ hệ thống điện 3 pha trong các công trình công nghiệp và dân dụng. Nhờ khả năng tự động bật tắt khi có sự cố về điện hóa, tủ điện 3 pha còn giúp bảo vệ người dùng trong quá trình vận hành.

Để phù hợp với môi trường hoạt động khắc nghiệt (điện áp cao, dòng điện lớn, môi trường bụi bặm, hóa chất…), tủ điện 3 pha thường được làm bằng chất liệu kim loại có độ bền cao như thép, inox 304, tôn… và được sơn tĩnh điện bên ngoài đảm bảo khả năng cách nhiệt, chống ăn mòn, chống trầy xước. Loại tủ này rất đa dạng về kích thước, kiểu dáng, màu sắc nên ngoài kích thước tiêu chuẩn, người dùng có thể đặt mua tủ theo nhu cầu để phù hợp với diện tích lắp đặt và mục đích sử dụng.

Tương tự như các tủ điện thông thường, tủ điện 3 pha cũng hoạt động dựa trên nguyên lý phân phối và điều khiển điện năng nhưng ở đây là dòng điện xoay chiều 3 pha. Khi có nguồn điện, quy trình vận hành tủ điện 3 pha sẽ trải qua 3 bước như sau:

• Việc phân phối điện đến từng nhánh và từng phụ tải đã được thiết kế.
• Bảo vệ mạng điện khỏi các sự cố quá tải, ngắn mạch, mất pha nhờ nhiều lớp bảo vệ khỏi các thiết bị chuyển mạch như ACB, MCCB, MCB.
• Tự động đóng/đóng mạch điện nhờ cơ cấu điều khiển tự động bằng contactor – rơle hoặc PLC.

Ngoài ra, tủ điện 3 pha thường được tích hợp các thiết bị đo lường như đồng hồ đo pha, ampe kế, vôn kế để theo dõi trạng thái nguồn điện phục vụ cho việc vận hành, sửa chữa, bảo trì tủ điện.

Sơ đồ tủ điện 3 pha

Có 2 loại sơ đồ tủ điện 3 pha phổ biến nhất là sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt thực tế.

Sơ đồ nguyên lý tủ điện 3 pha

Sơ đồ tủ điện thể hiện cách các bộ phận điện tương tác và kết nối với nhau. Từ sơ đồ trên chúng ta có thể nhận biết được các bộ phận quan trọng của tủ điện bao gồm:

• nguồn điện 3 pha: Gồm 3 dây pha (L1, L2, L3), 1 dây trung tính (N) và 1 dây nối đất (PE). Đây là nguồn cung cấp điện cho động cơ, thiết bị, máy móc có điện áp pha-pha là 380V và điện áp pha-trung tính là 220V.
• Mạch điều khiển: Bao gồm các thiết bị như contactor, rơle nhiệt, rơle trung gian, cảm biến, PLC, có nhiệm vụ điều khiển động cơ, bảo vệ khỏi sự cố và hỗ trợ vận hành tự động hóa.
• Mạch bảo vệ: Được trang bị nhiều thiết bị chuyển mạch khác nhau như cầu dao, cầu chì, chống sét để bảo vệ hệ thống và người dùng trước các sự cố về điện.

Sơ đồ lắp đặt thực tế

Cách đọc sơ đồ lắp đặt trên như sau:

• Cấp nguồn cho MCB: Dây 3 pha L1, L2, L3 và dây trung tính N.
• Từ MCB: Dây 3 pha đi qua contactor.
• Công tắc tơ: Chịu trách nhiệm cung cấp điện cho tải, được kích hoạt bằng nút Bật/Tắt.
• Nút nhấn: Nút On sẽ truyền tín hiệu đến cuộn hút contactor, nút Off sẽ ngắt mạch điều khiển.
• Cơ chế bảo vệ: Rơle nhiệt được lắp đặt giữa contactor và tải để tránh quá tải.

Cách đấu nối tủ điện 3 pha

Về cách đấu nối tủ điện 3 pha, quy trình này cũng tương tự như cách lắp đặt tủ điện công nghiệp nói chung. Để hiểu rõ hơn chúng tôi sẽ giới thiệu cách đấu nối tủ điện 3 pha theo 2 trường hợp: Theo sơ đồ điện chung và theo sơ đồ tủ điều khiển.

Theo sơ đồ điện tổng quát

• Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ điện tổng quát. Mục đích của bước này là để hiểu rõ vị trí của từng thiết bị, linh kiện và cách đi dây điện trong tủ, tránh nhầm lẫn giữa dây pha và dây trung tính.
• Bước 2: Lắp đặt thiết bị vào tủ điện. Trước đó, bạn cần chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ, thiết bị hỗ trợ cần thiết cho việc đấu nối như tua vít, kìm điện, đồng hồ… Sau đó cố định lần lượt các thiết bị vào tủ theo sơ đồ tủ điện 3 pha ban đầu. Việc bố trí thiết bị cần được thực hiện một cách khoa học, chính xác để thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì.
• Bước 3: Đấu nối dây nguồn 3 pha vào cầu dao chính. Đảm bảo kiểm tra cẩn thận màu dây và vị trí kết nối để tránh đảo pha. Bạn nên sử dụng thiết bị đầu cuối uốn để kết nối an toàn và chính xác về mặt kỹ thuật.
• Bước 4: Kết nối thiết bị bảo vệ – điều khiển. Từ cầu dao chính tiếp tục nối dây xuống bảng mạch nhánh và contactor – rơ le nhiệt. Không để dây điện chồng lên nhau, lẫn lộn hoặc cách điện ở các mối nối lỏng lẻo, rất nguy hiểm khi đóng điện tủ.
• Bước 5: Kiểm tra lại hệ thống và chạy thử. Sau khi quá trình đấu nối hoàn tất, cần kiểm tra đầy đủ điện áp, thứ tự pha và khả năng cách điện bằng đồng hồ chuyên dụng. Sau đó vận hành thử không tải và có tải để đảm bảo tủ hoạt động ổn định.

Theo sơ đồ tủ điều khiển

Tủ điều khiển có nhiệm vụ cung cấp điện và điều phối hoạt động của các cụm động cơ như: Motor, máy bơm nước… Quy trình đấu nối tủ điều khiển như sau:

• Bước 1: Nghiên cứu sơ đồ điều khiển và sơ đồ động. Sơ đồ điều khiển thể hiện các tín hiệu điều khiển từ nút nhấn, bộ hẹn giờ…, trong khi sơ đồ động lực thể hiện nguồn điện 3 pha cấp cho tải.
• Bước 2: Cài đặt thiết bị (CB, contactor, rơle, nút ấn, đèn báo…) vào tủ điện theo vị trí quy định trên sơ đồ.
• Bước 3: Đấu nối nguồn điện 3 pha vào cầu dao chính sau đó chia cho contactor để cấp cho tải. Cần trang bị rơle nhiệt giữa contactor và tải để tăng cường bảo vệ.
• Bước 4: Đấu nối mạch điều khiển. Dây được nối từ nút ấn, hẹn giờ tới contactor (chân A1, A2) để đóng/tắt tải bằng nút ấn, cảm biến hoặc cài đặt thời gian.
• Bước 5: Kết nối các thiết bị ngoại vi như đèn báo, còi báo động, cảm biến, công tắc giới hạn vào các chân tín hiệu.
• Bước 6: Cấp nguồn và chạy thử. Kiểm tra toàn diện tủ điện không có nguồn và nguồn điện (không tải và không tải) để xác định hoạt động của các thiết bị quan trọng.

Các lỗi thường gặp khi đấu nối tủ điện 3 pha

Trong quá trình đấu nối tủ điện 3 pha, có một số lỗi thường gặp thường xảy ra, bao gồm: Đấu nối sai pha, đấu nối lỏng và bỏ qua việc kiểm tra cách điện có thể gây cháy thiết bị và nguy cơ bị điện giật cho người vận hành.

Thứ tự pha sai

Đây là một trong những lỗi thường gặp khi đấu nối tủ điện 3 pha. Đấu dây pha không đúng thứ tự (L1, L2, L3) có thể khiến động cơ chạy ngược, thiết bị gặp trục trặc, thậm chí là đoản mạch.

Để khắc phục tình trạng này, bạn nên sử dụng thiết bị kiểm tra thứ tự pha trước mỗi quá trình kết nối hoặc đánh dấu từng pha bằng nhãn dán cụ thể. Ngoài ra, bạn nên kiểm tra chiều quay của động cơ sau khi cấp nguồn vào hệ thống để đảm bảo các pha điện 3 pha được đấu nối chính xác.

Kết nối lỏng lẻo

Các mối nối không được siết chặt hoặc ép không đúng cách rất dễ sinh ra tia lửa điện, tăng điện trở tiếp xúc và sinh nhiệt tại điểm nối. Nếu không được phát hiện kịp thời có thể làm tăng nguy cơ cháy nổ.

Trường hợp này bạn nên sử dụng đúng loại đầu cos, siết chặt các mối nối bằng kìm chuyên dụng và kiểm tra định kỳ các điểm tiếp xúc. Khi có nhiều điểm đấu nối thì ưu tiên sử dụng thanh cái và đầu nối.

Không kiểm tra cách điện

Cách nhiệt kém có thể gây rò rỉ điện, có khả năng gây điện giật cho người sử dụng.

Vì vậy, trước khi vận hành tủ điện cần kiểm tra độ cách điện giữa các pha hoặc giữa pha và đất bằng đồng hồ đo điện để đảm bảo điện trở cách điện duy trì ở giá trị ≥1 MΩ theo tiêu chuẩn an toàn.

Lưu ý cách đấu nối tủ điện 3 pha

Trong quá trình đấu nối, lắp đặt tủ điện 3 pha, bạn cần lưu ý những điểm quan trọng sau:

• Vị trí đặt tủ điện 3 pha tối ưu là gần tâm phụ tải, nơi khô ráo, ít bụi và hơi nước, ít rung lắc, tránh xa nguồn nhiệt và hóa chất ăn mòn. Ưu tiên đặt tủ điện 3 pha trong phòng kín, có cơ chế thông gió cơ học tiêu chuẩn.
• Thực hiện nối đất an toàn cho các thiết bị có bộ phận kim loại không mang điện.
• Nếu tủ điện đặt ngoài trời thì chân phía dưới tủ phải cao tối thiểu 20 cm. Trường hợp tủ không có chân đế thì phải đặt tủ trên bệ hoặc kệ cách mặt đất ít nhất 20 cm.
• Đối với các khối chức năng không liên quan trong tủ điện thì không cần bố trí các khe kết nối. Đặc biệt, khối phân phối điện cần đặt ở vị trí tránh nguồn nhiệt.
• Độ rộng lối đi giữa các tủ điện cần đảm bảo: Lối đi phía trước tủ điện có chiều rộng tối thiểu 1,5 – 1,8m. Khoảng cách giữa hai dãy tủ cách nhau tối thiểu 2 – 2,3m. Chiều rộng khoảng trống phía sau tủ được duy trì ở mức 1 – 1,5m.
• Dây điện trần phía trước tủ phải đảm bảo độ cao tối thiểu 2,5m, duy trì khoảng cách 2,3m phía sau.
• Nếu tủ điện có thiết bị phân phối điện cho phụ tải cấp 1 thì trên đoạn thanh cái phải có ngăn hoặc tường ngăn cháy. Trường hợp có 2 đường cấp nguồn không được nằm chung một kênh.

Các câu hỏi thường gặp về sơ đồ tủ điện 3 pha

Câu 1: Tủ điện 3 pha nên dùng loại dây dẫn nào?

Hồi đáp: Dây dẫn cho tủ điện 3 pha phải có tiết diện từ 2,5mm2 trở lên, ưu tiên cách điện XLPE để tăng khả năng chịu nhiệt.

Câu 2: Có cần thiết phải sử dụng rơle bảo vệ trong sơ đồ tủ điện 3 pha không?

Hồi đáp: Có. Nên trang bị rơle nhiệt hoặc rơle bảo vệ quá dòng để bảo vệ động cơ và các thiết bị khác khỏi quá tải, ngắn mạch.

Câu 3: Thứ tự các pha từ nguồn điện có quan trọng khi đấu nối tủ điện 3 pha không?

Hồi đáp: Có. Đấu dây sai thứ tự pha L1, L2, L3 có thể khiến động cơ quay ngược, thiết bị hoạt động không đúng, dễ gây cháy nổ.