Thiết kế tủ điện công nghiệp – Hướng dẫn chuyên sâu và công thức tính toán

Tủ điện công nghiệp đóng vai trò trung tâm trong hệ thống điện của nhà máy, giúp điều khiển, phân phối và bảo vệ các thiết bị điện. Thiết kế tủ điện công nghiệp không chỉ đòi hỏi kinh nghiệm thực tế mà còn yêu cầu kiến thức chuyên môn cao về điện – tự động hóa. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các nguyên tắc thiết kế, công thức tính toán và ví dụ thực tế để đảm bảo tủ điện hoạt động hiệu quả và an toàn.

1. Các nguyên tắc thiết kế tủ điện công nghiệp

Khi thiết kế tủ điện công nghiệp, kỹ sư cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

• Xác định công suất tổng và dòng điện làm việc

• Bố trí linh kiện hợp lý để dễ dàng bảo trì, sửa chữa

• Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn điện (IEC, TCVN, UL)

• Tối ưu hệ thống thông gió, tản nhiệt trong tủ

• Chống nhiễu điện từ cho các thiết bị nhạy cảm

2. Công thức tính toán khi thiết kế tủ điện

2.1 Tính toán công suất tổng của tủ điện

Công suất tổng của tủ điện được xác định bằng công thức:

Trong đó:

• : Tổng công suất tủ điện (VA)

• : Công suất từng thiết bị (W)

• : Hiệu suất thiết bị (thường từ 0.85 - 0.95)

Ví dụ: Một nhà máy có các động cơ với công suất 10kW, 15kW và 20kW, hiệu suất trung bình 0.9:

2.2 Tính toán dòng điện định mức

Dòng điện tổng của hệ thống được tính theo công thức:

Với:

• : Công suất tổng (VA)

• : Điện áp lưới (V)

• : Hệ số cho hệ thống điện 3 pha

Giả sử điện áp lưới 380V:

Chọn MCCB có dòng định mức 80A để đảm bảo an toàn.

2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tiết diện dây dẫn cần đảm bảo khả năng chịu dòng điện:

Với:

• : Tiết diện dây dẫn (mm²)

• : Dòng điện định mức (A)

• : Mật độ dòng điện (thường từ 3-5 A/mm²)

Nếu chọn J = 4 A/mm²:

Vậy cần chọn dây có tiết diện tối thiểu 20 mm².

3. Các loại tủ điện công nghiệp phổ biến

3.1 Tủ điện phân phối

• Chức năng: Cấp điện cho toàn bộ hệ thống

• Thiết bị chính: MCCB tổng, thanh cái đồng, MCB phân nhánh

👉 Xem chi tiết: Tủ điện phân phối

3.2 Tủ điện điều khiển động cơ (MCC)

• Chức năng: Điều khiển các động cơ trong nhà máy

• Thiết bị chính: Contactor, relay, biến tần

👉 Xem chi tiết: Tủ điện điều khiển động cơ

3.3 Tủ tụ bù công suất phản kháng

• Chức năng: Cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng

• Thiết bị chính: Tụ bù, cuộn kháng, bộ điều khiển tự độn

4. Ví dụ thực tế thiết kế tủ điện

Bài toán thiết kế tủ điện điều khiển động cơ

Giả sử cần thiết kế tủ điện điều khiển cho 3 động cơ:

• Động cơ 1: 5.5 kW

• Động cơ 2: 7.5 kW

• Động cơ 3: 11 kW

Tổng công suất:

Dòng điện tổng:

Lựa chọn thiết bị:

• MCCB: 50A

• Dây dẫn: 10 mm²

• Contactor: 3 bộ 32A

• Biến tần: 15 kW

5. Kết luận

Thiết kế tủ điện công nghiệp là một quá trình yêu cầu chuyên môn cao, cần tính toán chính xác để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn. Bài viết đã cung cấp các công thức tính toán quan trọng, giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thiết kế tủ điện tối ưu.

📞 Liên hệ ngay với CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ PHÁT TRIỂN LVD để nhận tư vấn thiết kế tủ điện công nghiệp chất lượng cao.

🌐 Website: https://lvdtech.vn | https://sanxuat-tudien.vn