Tủ điện ATS là gì? Cấu tạo, nguyên lý và cách chọn đúng

Mất điện đột ngột luôn là nỗi ám ảnh, gây gián đoạn công việc, hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất. Tủ điện ATS (Automatic Transfer Switch) ra đời chính là giải pháp tối ưu cho vấn đề này. Nó tự động chuyển đổi nguồn điện từ lưới sang máy phát dự phòng chỉ trong vài giây, đảm bảo mọi hoạt động của bạn gần như không bị gián đoạn. Khám phá ngay giải pháp duy trì nguồn điện liên tục và an toàn này.

Tủ điện ATS là gì?

Tủ điện ATS (viết tắt của Automatic Transfer Switch) là một hệ thống chuyển đổi nguồn điện tự động. Chức năng cốt lõi của nó là tự động chuyển đổi nguồn cấp điện cho phụ tải từ nguồn chính (thường là điện lưới) sang nguồn dự phòng (như máy phát điện) khi nguồn chính gặp sự cố như mất điện, sụt áp, mất pha… và tự động chuyển ngược lại khi nguồn chính ổn định.

Hình ảnh thực tế của tủ điện ATS

Hãy hình dung tủ ATS như một người “nhạc trưởng” thông minh của hệ thống điện, luôn đảm bảo rằng “bản nhạc” cung cấp điện cho các thiết bị quan trọng không bao giờ bị gián đoạn, dù cho có bất kỳ sự cố nào xảy ra với nguồn điện lưới.

Tủ ATS có thể tự động đổi nguồn điện lưới mất hoặc ngược lại

Tại sao phải sử dụng tủ điện ATS? Lợi ích thực tế là gì?

Việc trang bị tủ ATS không chỉ là một giải pháp kỹ thuật mà còn là một khoản đầu tư chiến lược mang lại nhiều lợi ích thiết thực:

• Đảm bảo hoạt động liên tục: Đây là lợi ích lớn nhất. Đối với nhà máy, bệnh viện, hay trung tâm dữ liệu, việc mất điện dù chỉ vài giây cũng có thể gây thiệt hại nghiêm trọng. Tủ ATS đảm bảo dòng điện được duy trì gần như tức thì, giúp sản xuất và dịch vụ không bị gián đoạn.
• Bảo vệ an toàn cho thiết bị: Sự cố điện lưới như sụt áp, quá áp có thể làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm. Tủ ATS giúp cách ly phụ tải khỏi nguồn điện không ổn định và chuyển sang nguồn dự phòng an toàn hơn.
• Tự động hóa hoàn toàn: Hệ thống hoạt động tự động 24/7, giảm thiểu sự phụ thuộc vào con người, loại bỏ nguy cơ chậm trễ và sai sót trong thao tác vận hành thủ công.
• Tối ưu hóa hoạt động của máy phát điện: Tủ ATS không chỉ ra lệnh khởi động máy phát khi cần mà còn thực hiện quá trình chạy làm mát (chạy không tải) trước khi tắt hẳn, giúp tăng tuổi thọ và độ bền cho máy phát.

Chức năng chính của tủ điện ATS là gì?

Chức năng chính của tủ ATS đó là chuyển tải nguồn điện sang nguồn dự phòng ở máy phát điện khi có những sự cố xảy ra như: quá tải, mất pha, mất điện, mất trung tính,…Theo đó, loại tủ điện này được sử dụng chủ yếu ở những nơi có phụ tải yêu cầu phải cấp điện liên tục để cấp điện cho tải khi có sự cố xảy ra.

Tủ điện ATS có khả năng chuyển tải nguồn điện sang dự phòng ở máy phát điện khi có sự cố xảy ra

Ngoài ra, tủ điện ATS còn có nhiệm vụ tự động chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới sang dự phòng để cung cấp điện trở cho nguồn tải hoạt động. 

Lợi ích thực tế của tủ ATS. 

Tủ ATS giúp hệ thống điện tự động chuyển từ nguồn điện lưới sang nguồn dự phòng khi xảy ra mất điện, sụt áp, mất pha hoặc nguồn điện không ổn định. Khi điện lưới phục hồi và đạt trạng thái an toàn, tủ sẽ tự động chuyển tải trở lại nguồn chính theo thời gian đã cài đặt.

Những lợi ích thực tế của tủ ATS gồm:

• Duy trì nguồn điện liên tục: Hạn chế thời gian gián đoạn hoạt động của máy móc, thiết bị và hệ thống chiếu sáng.
• Tự động chuyển đổi nguồn: Không cần nhân sự trực tiếp thao tác đóng cắt khi mất điện hoặc khi điện lưới phục hồi.
• Bảo vệ thiết bị điện: Tủ có thể giám sát các tình trạng như mất pha, đảo pha, quá áp, thấp áp hoặc tần số bất thường trước khi chuyển nguồn.
• Giảm thiệt hại do mất điện: Giúp hạn chế gián đoạn sản xuất, mất dữ liệu, hư hỏng hàng hóa hoặc ảnh hưởng đến dịch vụ đang vận hành.
• Tăng độ an toàn khi vận hành: Cơ chế liên động giúp ngăn hai nguồn điện đóng đồng thời, hạn chế nguy cơ chập điện và sự cố ngược nguồn.
• Tiết kiệm nhân công: Toàn bộ quá trình giám sát, khởi động máy phát và chuyển đổi nguồn được thực hiện tự động.
• Kéo dài tuổi thọ máy phát điện: Bộ điều khiển có thể thiết lập thời gian làm nóng, làm mát và dừng máy phát theo trình tự phù hợp.
• Dễ giám sát và quản lý: Người vận hành có thể theo dõi trạng thái nguồn điện, cảnh báo lỗi và chế độ hoạt động ngay trên mặt tủ.
• Phù hợp với nhiều công trình: Tủ ATS được sử dụng tại nhà máy, bệnh viện, trung tâm dữ liệu, tòa nhà, khách sạn, ngân hàng và các công trình cần nguồn điện ổn định.

Nhờ khả năng chuyển đổi nguồn nhanh, chính xác và an toàn, tủ ATS không chỉ bảo đảm tính liên tục của hệ thống điện mà còn giúp doanh nghiệp giảm rủi ro vận hành và chủ động ứng phó khi nguồn điện lưới gặp sự cố.

Cấu tạo chi tiết của một tủ điện ATS tiêu chuẩn

Một tủ ATS hoàn chỉnh là sự kết hợp của nhiều thiết bị, mỗi thiết bị giữ một vai trò riêng biệt nhưng phối hợp nhịp nhàng với nhau.

• Vỏ tủ: Thường được làm từ thép tấm, sơn tĩnh điện để chống gỉ sét và các tác động từ môi trường. Vỏ tủ có chức năng bảo vệ các thiết bị bên trong và đảm bảo an toàn cho người vận hành.
• Thiết bị chuyển mạch (ATS Unit): Đây là “trái tim” của hệ thống, chịu trách nhiệm trực tiếp thực hiện việc chuyển đổi nguồn điện. Có thể là Contactor, MCCB hoặc ACB.
• Bộ điều khiển (ATS Controller): Được ví như “bộ não”, bộ điều khiển liên tục giám sát trạng thái của nguồn điện lưới. Khi phát hiện sự cố, nó sẽ xử lý thông tin và phát tín hiệu điều khiển đến thiết bị chuyển mạch và máy phát điện.
• Hệ thống thanh cái đồng: Dùng để kết nối, dẫn điện và phân phối công suất giữa các thiết bị trong tủ.
• Các thiết bị bảo vệ: Aptomat (MCCB/ACB) hoặc cầu chì được lắp đặt để bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố quá tải, ngắn mạch.
• Hệ thống đèn báo, đồng hồ đo, nút nhấn: Đây là giao diện giúp người vận hành giám sát trạng thái hoạt động của tủ (đang dùng nguồn lưới hay máy phát, điện áp, dòng điện…) và có thể can thiệp thủ công khi cần.
• Các linh kiện phụ khác: Bao gồm rơ le, bộ định thời gian (timer), bộ sạc ắc quy tự động cho máy phát, và các khối tiếp điểm phụ.

Nguyên lý hoạt động của tủ ATS

Quy trình hoạt động của tủ ATS diễn ra một cách tuần tự và hoàn toàn tự động, đảm bảo quá trình chuyển nguồn diễn ra mượt mà và an toàn.

1. Mất điện lưới: Bộ điều khiển ATS liên tục giám sát điện áp nguồn lưới. Khi phát hiện mất điện (hoặc điện áp không ổn định), bộ điều khiển sẽ bắt đầu quá trình chuyển đổi.
2. Khởi động máy phát: Sau một khoảng thời gian trễ (thường cài đặt vài giây để chắc chắn sự cố là thật), bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu để khởi động máy phát điện.
3. Kiểm tra nguồn máy phát: Máy phát khởi động và chạy ổn định. Bộ điều khiển sẽ kiểm tra các thông số của nguồn điện từ máy phát (điện áp, tần số).
4. Chuyển tải sang nguồn máy phát: Khi nguồn máy phát đã ổn định, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho thiết bị chuyển mạch ngắt kết nối với nguồn lưới và đóng kết nối với nguồn máy phát, cấp điện cho phụ tải.
5. Điện lưới có trở lại: Khi nguồn điện lưới được phục hồi, bộ điều khiển sẽ tiếp tục giám sát trong một khoảng thời gian để đảm bảo nguồn lưới thực sự ổn định.
6. Chuyển tải về nguồn lưới: Sau khi xác nhận nguồn lưới ổn định, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho thiết bị chuyển mạch ngắt nguồn máy phát và đóng lại nguồn lưới cho tải.
7. Tắt máy phát: Máy phát sẽ tiếp tục chạy không tải trong một khoảng thời gian (chế độ làm mát) rồi mới tự động tắt hẳn.

Thời gian chuyển đổi nguồn trung bình từ khi mất điện lưới đến khi có điện từ máy phát thường dao động từ 5 đến 30 giây, tùy thuộc vào hệ thống.

Sơ đồ nguyên lý của tủ ATS như sau:

Sơ đồ nguyên lý của tủ ATS

So sánh chi tiết 3 loại thiết bị chuyển mạch phổ biến

Việc lựa chọn thiết bị chuyển mạch nào phụ thuộc rất nhiều vào công suất, yêu cầu kỹ thuật và ngân sách của dự án. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết:

Quy trình vận hành của hệ thống tủ điện ATS

Sơ đồ kết nối vận hành của tủ ATS

Quy trình vận hành của hệ thống tủ điện ATS bao gồm các công đoạn như sau:

• Tủ điện ATS truyền tín hiệu để nổ máy phát.
• Khi máy phát có điện và hoạt động ổn định, tủ sẽ chuyển nguồn phụ tải từ điện lưới sang điện máy phát.
• Khi điện lưới được cấp trở lại, hoạt động ổn định, tủ sẽ truyền tín hiệu để dừng máy phát và chuyển nguồn phụ tải từ máy phát sang điện lưới.

Ngoài ra, bạn có thể tìm chọn trên thị trường các loại tủ ATS cao cấp có khả năng mở rộng kết hợp tủ hòa đồng bộ với nhiều máy phát giúp đảm bảo cấp đủ công suất cho phụ tải khi xảy ra trục trặc về máy phát điện.

 Bảng báo giá tham khảo các loại tủ điện ATS phổ biến

Giá của tủ điện ATS phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất, thương hiệu thiết bị (Schneider, Siemens, Mitsubishi, Socomec, Osung…), và các yêu cầu tính năng bổ sung. Dưới đây là khoảng giá tham khảo để bạn dự trù kinh phí:

Lưu ý quan trọng: Bảng giá trên chỉ mang tính chất tham khảo. Giá thực tế có thể thay đổi tùy thuộc vào cấu hình thiết bị, thương hiệu và các yêu cầu kỹ thuật cụ thể của khách hàng tại thời điểm đặt hàng.

Phân loại tủ điện ATS

Hiện tại, có 6 loại tủ điện ATS như sau:

• Loại 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng (Dùng cho chung cư, nhà máy sản xuất)
• Loại 2 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng (Dùng cho những nhà máy sử dụng điện công nghiệp lớn)
• Loại 1 nguồn điện lưới, 2 nguồn máy phát điện dự phòng
• Loại 1 nguồn điện năng lượng gió (wind generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng
• Loại 1 nguồn điện năng lượng mặt trời (solar generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng
• Loại 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn kích điện dự phòng (UPS – Inverter)
• Tủ sử dụng bộ điều khiển contactor, có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt (Dùng cho gia đình)

Một hệ thống tủ điện ATS hoạt động hiệu quả, an toàn là khi sử dụng tối đa năng lượng sạch, có khả năng tự động bảo dưỡng hệ thống và duy trì nguồn điện ổn định.

Sơ đồ đấu nối của tủ điện ATS

Bạn có thể tham khảo hình ảnh minh họa sơ đồ đấu nối của tủ điện ATS theo hình minh họa như sau:

Sơ đồ đấu nối tủ ATS chi tiết

Ứng dụng của tủ điện ATS

Tủ điện ATS được sử dụng tại những công trình cần duy trì nguồn điện ổn định và hạn chế tối đa thời gian gián đoạn khi điện lưới gặp sự cố. Thiết bị có thể kết nối nguồn điện chính với máy phát điện, UPS hoặc một nguồn điện dự phòng khác để tự động chuyển đổi theo điều kiện đã cài đặt.

Một số ứng dụng phổ biến của tủ điện ATS gồm:

• Nhà máy và khu công nghiệp: Duy trì hoạt động của dây chuyền sản xuất, máy móc, hệ thống điều khiển, thông gió và chiếu sáng khi mất điện.
• Bệnh viện và cơ sở y tế: Cấp điện dự phòng cho phòng mổ, phòng cấp cứu, thiết bị xét nghiệm, kho bảo quản thuốc và các hệ thống y tế quan trọng.
• Trung tâm dữ liệu và phòng máy chủ: Hạn chế tình trạng gián đoạn dịch vụ, mất dữ liệu hoặc ngừng hoạt động của máy chủ và thiết bị mạng.
• Tòa nhà văn phòng và chung cư: Duy trì điện cho thang máy, máy bơm nước, hệ thống phòng cháy chữa cháy, chiếu sáng khẩn cấp và thiết bị an ninh.
• Khách sạn, nhà hàng và trung tâm thương mại: Bảo đảm hoạt động liên tục của hệ thống điều hòa, chiếu sáng, bếp, thang máy và thiết bị thanh toán.
• Ngân hàng và tổ chức tài chính: Duy trì hệ thống giao dịch, máy chủ, camera giám sát, máy ATM và các thiết bị bảo mật.
• Trạm viễn thông và đài phát sóng: Cung cấp nguồn dự phòng cho thiết bị truyền dẫn, trạm thu phát sóng và hệ thống thông tin liên lạc.
• Sân bay, nhà ga và công trình giao thông: Duy trì nguồn điện cho hệ thống điều hành, tín hiệu, camera, bảng thông tin và chiếu sáng an toàn.
• Trang trại và cơ sở chăn nuôi: Bảo đảm điện cho quạt thông gió, hệ thống làm mát, máy bơm, cấp thức ăn và kiểm soát môi trường.
• Biệt thự và hộ gia đình: Tự động chuyển sang máy phát điện để duy trì hoạt động của thiết bị thiết yếu như tủ lạnh, máy bơm, chiếu sáng và hệ thống an ninh.

Tùy theo quy mô phụ tải và yêu cầu vận hành, tủ ATS có thể được thiết kế cho hệ thống điện 1 pha, 3 pha, hai nguồn điện lưới hoặc nguồn điện lưới kết hợp máy phát. Việc lựa chọn đúng công suất, thời gian chuyển nguồn và phương án điều khiển sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định, an toàn và phù hợp với từng công trình.

Các tiêu chí lựa chọn hệ thống tủ điện ATS tốt nhất

Khi lựa chọn tủ ATS, bạn cần lựa chọn loại sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mỗi đơn vị. Theo đó, các chuyên viên kỹ thuật sẽ tư vấn một số tiêu chí cần quan tâm khi lựa chọn tủ ATS như sau:

• Lựa chọn dựa trên công suất của trạm biến áp.
• Lựa chọn dựa theo vị trí lắp đặt hệ thống bao gồm các yếu tố ảnh hưởng như: môi trường, nhiệt độ,…
• Tủ cần được kết nối với hệ thống kiểm soát của doanh nghiệp, tự động báo cáo thông tin theo lịch trình được thiết lập sẵn hoặc đóng cắt thông mạch điện từ thông thường.
• Lựa chọn tủ ATS được sản xuất bởi hãng và đơn vị sản xuất uy tín, có tên tuổi trên thị trường để được bảo hành chính hãng, tránh những trục trặc không đáng có trong quá trình sử dụng.
• Lựa chọn dựa vào công suất máy phát điện, nhu cầu ưu tiên sử dụng khi có sự cố xảy ra. Ví dụ: Khi mất điện, khu vực nào được ưu tiên sử dụng trước, máy phát nào được ưu tiên phát trước.

Cần lựa chọn tủ ATS theo một số tiêu chí như: vị trí lắp đặt, nhu cầu ưu tiên sử dụng, công suất máy phát điện

Trên đây là những thông tin chi tiết về tủ điện ATS và kinh nghiệm lựa chọn sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng. Hy vọng rằng, đây sẽ là những thông tin hữu ích giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị này.