ATS là thiết bị chuyển nguồn tự động đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo nguồn điện liên tục cho các hệ thống điện khi xảy ra sự cố. Với khả năng tự động chuyển đổi giữa nguồn điện chính và nguồn dự phòng, ATS giúp hạn chế gián đoạn hoạt động và nâng cao độ an toàn cho thiết bị. Vậy ATS là gì, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Hãy cùng Trí Tiến tìm hiểu chi tiết về chức năng và ứng dụng của thiết bị này trong bài viết dưới đây.
ATS là gì?
ATS (viết tắt của Automatic Transfer Switch) là thiết bị chuyển nguồn tự động, có nhiệm vụ giám sát và chuyển đổi nguồn điện giữa nguồn chính và nguồn dự phòng. Khi phát hiện nguồn điện chính gặp sự cố hoặc các thông số vượt ngưỡng cho phép, ATS sẽ tự động chuyển tải sang nguồn dự phòng như máy phát điện hoặc nguồn khẩn cấp, giúp duy trì cấp điện liên tục cho hệ thống.
ATS là hệ thống thiết bị điện giúp duy trì nguồn điện liên tục khi xảy ra sự cố mất điện
Khi điện lưới quốc gia được khôi phục và ở trong trạng thái ổn định theo yêu cầu, hệ thống ATS sẽ tự động chuyển đổi trở lại từ máy phát và sẽ ra lệnh tắt máy phát điện dự phòng sau khi hoàn tất chu kỳ làm mát.
Xem thêm: MCB là gì? Hướng dẫn cách đọc thông số MCB
Cấu tạo của tủ điện ATS
Một tủ ATS thông thường gồm các thành phần chính sau:
Thành phần cấu tạo của tủ điện ATS
- Vỏ tủ điện:
Vỏ tủ là phần khung bảo vệ toàn bộ thiết bị bên trong, thường được làm từ thép sơn tĩnh điện hoặc vật liệu có độ bền phù hợp với môi trường lắp đặt.
- Thiết bị đóng cắt:
Đây là nhóm thiết bị trực tiếp thực hiện việc đóng hoặc ngắt nguồn điện và chuyển tải giữa các nguồn.
Tùy thiết kế, tủ ATS có thể sử dụng CB (MCCB/ACB), contactor hoặc bộ chuyển nguồn ATS chuyên dụng. Các thiết bị này thường được bố trí theo nguyên tắc liên động để hạn chế tình trạng 2 nguồn điện đóng đồng thời, đặc biệt đối với hệ thống không được phép đấu song song hai nguồn.
- Bộ điều khiển ATS (ATS Controller):
Bộ điều khiển là bộ phận đảm nhiệm việc giám sát và đưa ra lệnh chuyển nguồn. Thiết bị có thể theo dõi các thông số như điện áp, mất pha, ngược pha hoặc tình trạng nguồn điện tùy model.
Khi nguồn chính không đáp ứng điều kiện cài đặt, bộ điều khiển sẽ phát lệnh chuyển sang nguồn dự phòng; khi nguồn chính ổn định trở lại, bộ điều khiển có thể thực hiện chuyển tải về nguồn chính theo thời gian cài đặt.
- Hệ thống phụ trợ và bảo vệ:
Nhóm này gồm các thiết bị hỗ trợ vận hành và bảo vệ như cầu chì, MCB, relay, đèn báo, nút nhấn, công tắc chọn chế độ, bộ nguồn điều khiển, terminal đấu dây và thiết bị chống sét lan truyền (SPD) nếu được trang bị.
Tùy cấu hình, tủ cũng có thể tích hợp mạch điều khiển khởi động/dừng máy phát điện và các tín hiệu cảnh báo, giám sát từ xa.
Nguyên lý hoạt động của tủ điện ATS
Hệ thống điều khiển tủ ATS hoạt động theo nguyên tắc “Break-before-Make” để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Giai đoạn khi điện lưới hoạt động bình thường
Khi nguồn điện lưới (Mains) ổn định, bộ điều khiển ATS điều khiển thiết bị ngắt điện từ nguồn lưới để cung cấp điện cho tải.
- Duy trì trạng thái: Bộ điều khiển liên tục theo dõi chất lượng điện lưới.
- Bảo trì nguồn dự phòng: Trong giai đoạn này, ATS thường được tích hợp bộ sạc ắc quy tự động (Floating charger) để giữ ổn định điện áp cho bình ắc quy của máy phát.
- SME Insight: Theo thống kê, 80% trường hợp ATS không chuyển nguồn khi mất điện là do ắc quy máy phát bị hỏng hoặc đã hết điện do bộ sạc tích hợp trong tủ ATS không được kiểm tra định kỳ.
Giai đoạn chuyển sang nguồn dự phòng
Khi có sự cố xảy ra với lưới điện (mất điện hoặc điện áp không ổn định):
Sơ đồ cách vận hành của tủ điện ATS
- Xác nhận sự cố: Bộ điều khiển đếm ngược trong một khoảng thời gian trì hoãn (thường từ 1-5 giây) để xác định đây có phải là trường hợp mất điện thật sự hay không.
- Lệnh khởi động: ATS gửi tín hiệu đóng tiếp điểm khô để khởi động máy phát điện.
- Khởi động nguồn dự phòng: Đợi máy phát đạt được điện áp và tần số tiêu chuẩn (Warm-up timer).
- Chuyển mạch: Ngắt thiết bị đấu nối nguồn lưới -> Bật thiết bị đấu nối nguồn dự phòng. Lúc này tải sẽ nhận điện từ máy phát/hệ thống lưu trữ.
Tìm hiểu thêm: RCCB là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và cách chọn
4. Các loại tủ điện ATS phổ biến hiện nay
Tủ điện ATS thường được phân loại dựa trên số lượng nguồn điện, thiết bị đóng cắt, số pha và công suất tải. Mỗi loại phù hợp với một nhu cầu và quy mô hệ thống điện khác nhau.
Phân loại theo số lượng nguồn điện
Tủ ATS 2 nguồn
Đây là loại phổ biến nhất, sử dụng 2 nguồn điện, thường gồm nguồn chính từ lưới điện và nguồn dự phòng từ máy phát điện. Khi nguồn chính gặp sự cố, ATS sẽ tự động chuyển tải sang nguồn dự phòng; khi nguồn chính ổn định trở lại, hệ thống có thể chuyển tải về nguồn chính theo thời gian cài đặt.
Tủ ATS 3 nguồn
Tủ ATS 3 nguồn có khả năng quản lý và chuyển đổi giữa 3 nguồn cấp điện. Cấu hình này thường được sử dụng khi hệ thống yêu cầu nhiều phương án cấp điện dự phòng, chẳng hạn nguồn lưới, máy phát điện và một nguồn dự phòng khác. Bộ điều khiển sẽ thực hiện chuyển nguồn theo thứ tự ưu tiên được thiết lập.
Tủ ATS nhiều nguồn
Đối với các hệ thống điện có yêu cầu cấp điện liên tục và cấu hình phức tạp, ATS có thể được thiết kế để quản lý nhiều nguồn. Loại tủ này cần bộ điều khiển và sơ đồ liên động phù hợp nhằm đảm bảo chỉ nguồn được lựa chọn mới cấp điện cho tải theo thiết kế.
Phân loại theo thiết bị đóng cắt chính
ATS sử dụng contactor
Loại này sử dụng hai bộ khởi động từ (Contactor) được liên kết với nhau qua cơ khí một cách chéo.
- Công suất hoạt động: Thường dưới 100A (dùng cho hộ gia đình, văn phòng nhỏ).
- Lợi thế: Chi phí thấp, kích thước nhỏ gọn, thời gian chuyển mạch rất nhanh (khoảng 50ms – 100ms).
- Hạn chế: Độ bền cơ học không cao như các loại khác, tiêu thụ điện để duy trì cuộn hút. Khi bị quá tải, tiếp điểm có thể bị nóng chảy và dính vào nhau.
ATS sử dụng MCCB
Sử dụng hai cầu dao điều khiển MCCB có kết hợp với động cơ (MCCB có motor).
- Dải công suất: Thường thấy từ 100A đến 800A (dùng cho nhà xưởng, chung cư).
- Ưu điểm: Được trang bị chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng cách sử dụng phương pháp từ nhiệt. Khả năng chịu dòng cắt (Icu) cao, rất an toàn.
- Nhược điểm: Thời gian chuyển mạch chậm hơn so với Contactor (khoảng từ 1s đến 2s) vì cần thời gian cho động cơ xoay để thực hiện việc đóng/ngắt cần gạt.
ATS sử dụng ACB
Sử dụng máy cắt không khí (Air Circuit Breaker) kết hợp với các thiết bị khóa chéo và động cơ nạp lò xo.
3 Dòng thiết bị đóng cắt phổ biến trong tủ ATS
- Dải công suất: Dùng trong ngành công nghiệp nặng, trạm biến áp, từ 1000A đến 6300A.
- Ưu điểm: Có khả năng chịu dòng tải cực lớn, khả năng dập hồ quang mạnh trong môi trường không khí. Độ bền cơ học rất cao, có thể lên đến hàng chục nghìn lần đóng cắt.
- Thành phần đặc trưng: Động cơ nạp lò xo giúp quá trình đóng cắt diễn ra một cách mạnh mẽ và nhanh chóng.
Phân loại theo pha điện và công suất
- Tủ ATS 1 pha: Tủ ATS 1 pha sử dụng cho các hệ thống điện một pha, thường gặp ở nhà ở, văn phòng, cửa hàng hoặc các phụ tải có công suất không quá lớn. ATS sẽ giám sát nguồn chính và chuyển sang nguồn dự phòng khi nguồn chính không đáp ứng điều kiện cài đặt.
- Tủ ATS 3 pha: Đây là loại phổ biến trong hệ thống điện công nghiệp và thương mại. Tủ ATS 3 pha có thể giám sát các thông số của nguồn như điện áp, mất pha hoặc sai lệch pha tùy bộ điều khiển, từ đó thực hiện chuyển nguồn khi phát hiện bất thường.
- Phân loại theo công suất hoặc dòng điện tải: Ngoài số pha, ATS còn được lựa chọn dựa trên dòng điện định mức của tải và khả năng chịu tải của thiết bị đóng cắt. Có thể gặp các cấu hình từ tủ công suất nhỏ dùng cho tải dân dụng đến tủ công suất lớn sử dụng MCCB/ACB cho hệ thống công nghiệp.
Chức năng và lợi ích của tủ điện ATS
Một số chức năng và lợi ích nổi bật gồm:
Tự động chuyển đổi giữa các nguồn điện
Tủ ATS có khả năng giám sát tình trạng nguồn điện và tự động chuyển tải từ nguồn chính sang nguồn dự phòng khi phát hiện nguồn chính bị mất điện hoặc có thông số vượt ngưỡng cài đặt.
Quá trình chuyển đổi được thực hiện theo logic điều khiển của hệ thống mà không cần người vận hành thao tác trực tiếp.
Hạn chế gián đoạn hoạt động
Khi nguồn chính gặp sự cố, ATS nhanh chóng chuyển tải sang nguồn dự phòng phù hợp, giúp rút ngắn thời gian gián đoạn cấp điện cho các phụ tải quan trọng. Mức độ liên tục của nguồn điện còn phụ thuộc vào thời gian chuyển mạch và khả năng đáp ứng của nguồn dự phòng.
Hỗ trợ bảo vệ hệ thống điện
ATS có thể giám sát các trạng thái nguồn như mất điện, thấp áp, quá áp, mất pha hoặc sai thứ tự pha tùy theo bộ điều khiển. Khi phát hiện tình trạng bất thường, hệ thống thực hiện chuyển nguồn theo cấu hình đã thiết lập và phối hợp với các thiết bị bảo vệ để nâng cao an toàn vận hành.
Nâng cao hiệu quả vận hành
Việc tự động hóa quá trình chuyển đổi nguồn giúp giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công, hạn chế sai sót khi xử lý sự cố và hỗ trợ duy trì cấp điện cho các phụ tải quan trọng.
Tùy cấu hình, tủ ATS còn có thể cung cấp tín hiệu trạng thái, cảnh báo và kết nối với hệ thống giám sát hoặc điều khiển bên ngoài.
Tham khảo: RCBO là gì? Phân loại, công dụng và cách lắp đặt đúng kỹ thuật
Ứng dụng của tủ điện ATS trong thực tế
Tủ ATS xuất hiện trong hầu hết các cơ sở hạ tầng yêu cầu nguồn điện phải luôn sẵn sàng như:
Trung tâm dữ liệu và khu vực máy chủ
ATS giúp đảm bảo các thiết bị máy chủ hoạt động liên tục
- Ngăn chặn rủi ro mất dữ liệu: Đảm bảo rằng hệ thống máy chủ, thiết bị mạng và kho lưu trữ dữ liệu luôn hoạt động liên tục cả ngày lẫn đêm.
- Giảm thiểu tổn thất tài chính: Ngăn ngừa tình huống hệ thống bị ngưng trệ, dẫn đến việc thất thoát thông tin nghiêm trọng cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực công nghệ và ngân hàng.
Bệnh viện, các cơ sở y tế
Trong môi trường này, ATS bảo vệ các tải trọng quan trọng.
- Đảm bảo sự sống: Cung cấp điện ngay lập tức cho khu mổ và khu hồi sức cấp cứu (ICU).
- Bảo vệ các thiết bị: Đảm bảo cho máy thở, máy lọc máu, máy chụp X-quang và kho lạnh bảo quản thuốc, máu không bị ngắt quãng trong quá trình hoạt động.
Tòa nhà cao tầng, chung cư và TTTM
Tủ điện ATS được ứng dụng rộng rãi trong các tòa nhà, cao ốc
- Cung cấp điện sinh hoạt: Tự động khởi động máy phát điện để cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng hành lang, thang máy cứu hộ, bơm nước sinh hoạt và quạt hút khói.
- Đem lại tiện ích: Giúp người dân và hoạt động kinh doanh không bị gián đoạn quá lâu khi xảy ra sự cố về điện.
Nhà máy và khu công nghiệp
- Bảo vệ quy trình sản xuất: Giữ cho robot, thiết bị công nghiệp và băng chuyền hoạt động liên tục, ngăn chặn tình trạng dừng lại đột ngột có thể gây hư hỏng sản phẩm chưa hoàn thành.
- Đảm bảo an ninh: Vận hành hệ thống thông gió, ánh sáng khẩn cấp và thiết bị phòng cháy chữa cháy khi không có điện lưới.
Sân bay, bến cảng và công trình giao thông
- An toàn bay: Giữ cho hệ thống đèn đường băng, đài kiểm soát không lưu, radar và hệ thống tín hiệu luôn hoạt động.
- Điều hướng: Bảo đảm rằng trạm thu phí và hệ thống giám sát giao thông hoạt động ổn định.
Hệ thống điện năng từ mặt trời Hybrid và Off-grid
Trong thời đại xanh, ATS trở thành một phần thiết yếu trong các giải pháp điện năng lượng mặt trời. Nó giúp quản lý nguồn năng lượng ưu tiên: trước tiên là sử dụng điện từ pin lưu trữ, khi pin yếu sẽ tự động chuyển sang sử dụng điện lưới hoặc khởi động máy phát điện.
Đối với các hệ thống dân dụng, ATS bảo vệ các thiết bị nhạy cảm và tối ưu hóa việc tiết kiệm năng lượng thông qua việc điều phối hiệu quả nguồn năng lượng sạch.
- Tối ưu hóa nguồn: ATS chọn điện năng từ năng lượng mặt trời và hệ thống pin lưu trữ. Khi pin yếu và không có ánh nắng, ATS chuyển đổi tự động sang điện lưới hoặc khởi động máy phát điện.
- Bảo vệ Inverter: ATS bên ngoài có chức năng giảm tải cho cổng Backup (EPS) của Inverter Hybrid nếu gia đình sử dụng các thiết bị có công suất vượt quá khả năng chịu tải của Inverter.
Lưu ý khi lựa chọn và lắp đặt tủ điện ATS
Một số lưu ý khi lựa chọn và lắp đặt tủ điện ATS:
- Xác định công suất và dòng tải: Chọn ATS có dòng định mức phù hợp với công suất, đặc tính và dòng khởi động của phụ tải.
- Kiểm tra điện áp và số pha: Đảm bảo ATS tương thích với hệ thống điện 1 pha hoặc 3 pha, điện áp và tần số sử dụng.
- Lựa chọn thiết bị đóng cắt: Chọn contactor, MCCB, ACB hoặc bộ chuyển nguồn chuyên dụng phù hợp với dòng tải và khả năng chịu ngắn mạch.
- Xác định nguồn chính và nguồn dự phòng: Kiểm tra khả năng đáp ứng của lưới điện, máy phát hoặc nguồn dự phòng khác.
- Cài đặt thời gian chuyển nguồn: Thiết lập thời gian chuyển sang nguồn dự phòng và chuyển về nguồn chính phù hợp với đặc tính hệ thống.
- Chọn vị trí lắp đặt: Ưu tiên nơi khô ráo, thông thoáng, ít bụi, dễ thao tác và thuận tiện cho bảo trì.
- Đấu nối đúng kỹ thuật: Thực hiện đấu nối nguồn, tải, mạch điều khiển và tiếp địa theo sơ đồ thiết kế và hướng dẫn của nhà sản xuất.
- Kiểm tra trước khi vận hành: Chạy thử các tình huống mất nguồn chính, chuyển sang nguồn dự phòng và khôi phục nguồn để đảm bảo ATS hoạt động đúng thiết kế.
Mua tủ điện ATS tại Công ty Trí Tiến
Trí Tiến cung cấp tủ điện ATS cùng các giải pháp chuyển nguồn tự động, đáp ứng nhu cầu sử dụng thiết bị điện công nghiệp và thiết bị điện dân dụng. Sản phẩm được tư vấn dựa trên công suất tải, số pha, nguồn điện và yêu cầu vận hành thực tế, giúp khách hàng lựa chọn giải pháp phù hợp với hệ thống.
Trí Tiến chuyên cung cấp các sản phẩm thiết bị điện uy tín, chính hãng
Khách hàng có nhu cầu mua tủ điện ATS có thể liên hệ trực tiếp Công ty Trí Tiến 0905 919 150 để được tư vấn cấu hình, lựa chọn thiết bị phù hợp và báo giá chi tiết.
Có thể quan tâm: Biến dòng là gì? Phân loại biến dòng phổ biến nhất hiện nay
Tủ điện ATS là một thành phần quan trọng trong hệ thống phân phối điện hiện nay, giúp duy trì sự liên tục cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Hiểu rõ về cấu tạo của các thiết bị đóng cắt quan trọng và cấu trúc liên kết khóa chéo an toàn sẽ giúp các nhà đầu tư đưa ra các giải pháp thiết kế chính xác, nhằm tối ưu hóa hiệu quả.
