Tủ ATS là gì? Nguyên lý chuyển nguồn tự động và khi nào cần

Tủ ATS (Automatic Transfer Switch) là tủ điện có nhiệm vụ tự động chuyển nguồn cấp điện cho tải giữa hai nguồn, thường là điện lưới và máy phát điện dự phòng. Khi lưới mất điện, tủ ATS nhận biết, ra lệnh cho máy phát khởi động rồi đóng nguồn máy phát vào tải. Khi lưới có điện trở lại, tủ chuyển tải về lưới và cho máy phát nghỉ. Toàn bộ quá trình diễn ra tự động, không cần người trực. Bài viết này giải thích tủ ATS là gì, nguyên lý hoạt động, cấu tạo và những trường hợp công trình nên đầu tư.

Tủ ATS là gì và dùng để làm gì?

ATS là viết tắt của cụm từ Automatic Transfer Switch, nghĩa là bộ chuyển nguồn tự động. Trong thực tế, người làm điện gọi cả tủ lắp bộ chuyển nguồn cùng mạch điều khiển, thiết bị đo và bảo vệ là tủ ATS. Đây là mắt xích nối giữa hai nguồn: nguồn chính (điện lưới) và nguồn dự phòng (máy phát điện hoặc một lộ lưới độc lập khác).

Mục tiêu của tủ ATS rất rõ ràng: giữ cho tải quan trọng luôn có điện và bảo đảm hai nguồn không bao giờ nối chung với nhau. Nếu máy phát và lưới bị đóng đồng thời vào một thanh cái, hậu quả có thể là cháy nổ thiết bị, hỏng máy phát và nguy hiểm cho người vận hành. Vì vậy phần cốt lõi của tủ ATS luôn là cơ cấu khóa liên động cơ khí hoặc điện, chỉ cho phép một nguồn được đóng tại một thời điểm.

Với chủ đầu tư, tủ ATS mang lại ba lợi ích chính: giảm thời gian gián đoạn sản xuất hoặc kinh doanh khi mất điện, bảo vệ thiết bị nhạy cảm khỏi các thao tác sai, và giảm nhân sự phải trực máy phát.

Nguyên lý chuyển nguồn tự động của tủ ATS

Dù quy mô khác nhau, hầu hết tủ ATS đều hoạt động theo một chuỗi bước giống nhau. Hiểu chuỗi này giúp bạn đặt đúng yêu cầu khi làm việc với nhà cung cấp.

Bước 1: Giám sát nguồn lưới

Bộ điều khiển liên tục đo điện áp, tần số và thứ tự pha của nguồn lưới. Khi điện áp giảm dưới ngưỡng cho phép, mất pha hoặc mất hẳn điện, bộ điều khiển coi là lưới sự cố. Để tránh chuyển nguồn nhầm do sụt áp thoáng qua, tủ có bộ trễ thời gian trước khi quyết định.

Bước 2: Khởi động máy phát

Sau thời gian trễ, tủ ATS gửi tín hiệu khởi động đến bộ điều khiển máy phát. Máy phát cần một khoảng thời gian để nổ máy, đạt tốc độ và ổn định điện áp. Tủ ATS chỉ cho phép đóng nguồn máy phát khi các thông số điện áp, tần số đã nằm trong dải chấp nhận.

Bước 3: Cắt lưới và đóng máy phát

Khi máy phát đã sẵn sàng, tủ cắt thiết bị đóng cắt phía lưới rồi mới đóng thiết bị phía máy phát. Thứ tự cắt trước, đóng sau là nguyên tắc bắt buộc. Thiết bị đóng cắt có thể là contactor, bộ đóng cắt chuyển nguồn chuyên dụng hoặc máy cắt ACB tùy dòng định mức của tủ.

Bước 4: Hoàn nguồn khi lưới trở lại

Khi lưới ổn định trở lại và duy trì đủ lâu, tủ ATS thực hiện chuyển tải ngược về lưới, rồi gửi lệnh cho máy phát chạy không tải một lúc trước khi tắt. Việc chờ lưới ổn định giúp tránh hiện tượng chuyển qua lại liên tục khi lưới chập chờn.

Cấu tạo của một tủ ATS điển hình

Một tủ ATS chất lượng gồm nhiều thành phần phối hợp với nhau chứ không chỉ là hai thiết bị đóng cắt đặt cạnh nhau.

• Thiết bị đóng cắt hai nguồn: contactor cho dòng nhỏ, bộ đóng cắt chuyển nguồn hoặc ACB cho dòng lớn, kèm khóa liên động.
• Bộ điều khiển ATS: đọc điện áp hai nguồn, xử lý logic trễ thời gian, phát lệnh khởi động máy phát.
• Thiết bị bảo vệ: aptomat hoặc MCCB đầu vào mỗi nguồn, bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bạn có thể tham khảo thiết bị đóng cắt đi kèm trong danh mục của NEWSUN.
• Đồng hồ đo và đèn báo: hiển thị điện áp, dòng điện và tần số (V-A-Hz), đèn báo nguồn đang cấp tải.
• Công tắc chọn chế độ: tự động hoặc bằng tay, dùng khi bảo trì hoặc xử lý sự cố.
• Vỏ tủ: tôn sơn tĩnh điện, kích thước thay đổi theo dòng định mức. Chi tiết xem thêm tại mục vỏ tủ điện.

Theo catalogue của NEWSUN, tủ ATS có hai chế độ vận hành là tự động và tay, có hiển thị V-A-Hz. Kích thước tủ trải từ 600×400×200 mm cho các model nhỏ đến 2200×1200×600 mm cho các model dòng lớn.

Khi nào công trình cần lắp tủ ATS?

Không phải công trình nào cũng bắt buộc có tủ ATS, nhưng có những trường hợp việc lắp đặt gần như là tất yếu.

Nhà máy và dây chuyền sản xuất liên tục

Dây chuyền có lò nhiệt, máy ép, hệ thống làm mát hoặc quy trình không được phép dừng đột ngột cần có nguồn dự phòng chuyển tự động. Mất điện vài phút có thể làm hỏng cả mẻ sản phẩm, trong khi tủ ATS rút ngắn thời gian gián đoạn xuống mức tối thiểu.

Tòa nhà văn phòng, chung cư, khách sạn

Thang máy, bơm cấp nước, chiếu sáng sự cố, hệ thống phòng cháy chữa cháy, máy chủ và hệ thống an ninh đều cần được cấp điện khi lưới sự cố. Với tòa nhà, tủ ATS thường đặt cạnh phòng máy phát và nối vào thanh cái các phụ tải ưu tiên.

Bệnh viện, trung tâm dữ liệu, cơ sở bảo quản lạnh

Các cơ sở này gần như không chấp nhận gián đoạn. Ngoài tủ ATS, họ thường bổ sung thêm nguồn lưu điện UPS để che khoảng trễ khi chuyển nguồn.

Nhà dân, cửa hàng, quán ăn có máy phát

Nếu đã đầu tư máy phát, việc bổ sung tủ ATS công suất nhỏ giúp bạn không phải chạy ra bật máy và thao tác công tắc mỗi lần mất điện, đặc biệt khi nhà vắng người hoặc mất điện ban đêm.

Ưu điểm và hạn chế cần biết

Ưu điểm

• Chuyển nguồn nhanh, không phụ thuộc người trực.
• Khóa liên động bảo đảm an toàn cho thiết bị và con người.
• Có chế độ tay để bảo trì, kiểm tra định kỳ.
• Có thể thiết kế riêng theo tải ưu tiên và tải thường.

Hạn chế

• Vẫn có khoảng gián đoạn ngắn khi chuyển nguồn, chưa thể thay thế UPS ở nơi cần liên tục tuyệt đối.
• Cần chọn dòng định mức và thiết bị đóng cắt phù hợp, nếu chọn thiếu sẽ phát nóng, nhanh hỏng.
• Cần bảo dưỡng và chạy thử định kỳ, nếu không khi cần thật có thể không hoạt động.

Lắp đặt, chạy thử và bảo dưỡng tủ ATS

Tủ ATS chỉ phát huy giá trị khi được đấu nối đúng và thử nghiệm đầy đủ. Khi lắp đặt, kỹ thuật viên cần kiểm tra thứ tự pha của hai nguồn có trùng nhau hay không, vì lệch pha sẽ khiến động cơ quay ngược chiều khi chuyển sang máy phát. Cáp lực phải được siết đầu cốt chắc chắn, vì mối nối lỏng là nguyên nhân phổ biến gây phát nóng trong tủ.

Sau khi lắp xong, cần chạy thử toàn bộ chu trình: giả lập mất lưới, quan sát máy phát khởi động, kiểm tra thời gian trễ, rồi giả lập lưới trở lại để xem tủ hoàn nguồn đúng trình tự. Việc thử nên làm cả khi không tải và khi có tải thật. Trong quá trình sử dụng, nên chạy thử định kỳ theo lịch của đơn vị vận hành, kiểm tra tiếp điểm, vệ sinh bụi và siết lại các đầu nối.

Những lưu ý khi đặt tủ ATS

Để có tủ ATS vận hành bền, bạn nên chuẩn bị đầy đủ thông tin trước khi đặt hàng:

1. Công suất máy phát và dòng định mức: đây là cơ sở chọn model. Bạn có thể xem hướng dẫn chi tiết trong bài về cách chọn tủ ATS theo công suất máy phát.
2. Loại tải: tải động cơ có dòng khởi động lớn, tải chiếu sáng và tải điện tử có yêu cầu khác nhau.
3. Số pha và điện áp: hệ ba pha bốn dây 380/220 V hay một pha 220 V.
4. Vị trí lắp đặt: trong nhà hay ngoài trời, ảnh hưởng đến vỏ tủ và cấp bảo vệ.
5. Yêu cầu bổ sung: báo lỗi từ xa, kết nối hệ thống giám sát, tiếp điểm khô cho tòa nhà thông minh.

NEWSUN sản xuất tủ ATS với dải model ATS-DD từ 10A (khoảng 5 kW) đến 3200A (khoảng 1600 kW), đồng thời nhận thiết kế theo bản vẽ riêng. Bạn có thể xem sản phẩm tủ ATS của chúng tôi để biết thêm.

Kết luận

Tủ ATS là giải pháp thiết thực để bảo đảm điện liên tục cho nhà máy, tòa nhà và cả hộ gia đình có máy phát. Hiểu đúng nguyên lý và chọn đúng cấu hình sẽ giúp hệ thống nguồn kép hoạt động an toàn, bền bỉ. Nếu bạn cần tư vấn, khảo sát và báo giá tủ ATS, hãy gọi hotline 0924.625.688 hoặc nhắn Zalo cùng số này. Kỹ sư NEWSUN GROUP VINA sẽ hỗ trợ bạn chọn model phù hợp và sản xuất tại nhà máy KCN Thăng Long 3, Phú Thọ.