Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện Là Gì? Hướng Dẫn Đọc Và Mẫu Thực Tế

Sơ đồ nguyên lý tủ điện được biết đến là “ngôn ngữ giao tiếp” chung của dân kỹ thuật điện, giúp đảm bảo hệ thống điện thi công và vận hành trơn tru, an toàn là trên hết. Vậy, bạn đã hiểu rõ sơ đồ nguyên lý tủ điện là gì chưa, cũng như các thành phần cơ bản của một sơ đồ tủ điện hoàn chỉnh,… Bài viết này, Wetech Việt sẽ cung cấp cho bạn tất cả các thông tin liên quan về kiến thức quan trọng này, hãy cùng tìm hiểu ngày!

Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện Là Gì?

Trước hết, sơ đồ nguyên lý tủ điện được định nghĩa là các bản vẽ kỹ thuật nhằm mô tả mối liên hệ logic điện của các thiết bị, linh kiện bên trong tủ điện thông qua các ký hiệu được tiêu chuẩn hóa. Điểm khác biệt của sơ đồ nguyên lý tủ điện so với các bản vẽ cơ khí hay bản vẽ bố trí 3D nằm ở chỗ nó cho chúng ta thấy đường đi của dòng điện, thay vì hình dáng thực tế của tủ điện.

Thông qua sơ đồ nguyên lý tủ điện, các kỹ sư điện sẽ biết được điểm bắt đầu của dòng điện, đi qua những linh kiện và thiết bị điện nào trong toàn bộ hệ thống điện. Vì thế, chúng được mệnh danh là hệ thống điện “thu nhỏ”. Từ đó, thợ điện có thể dễ dàng dò dây, phân tích logic hoạt động của hệ thống điện, đấu nối và khắc phục, sửa chữa khi xảy ra sự cố một cách nhanh chóng, chính xác.

Cấu Tạo Cơ Bản Của Một Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện

Các hệ thống điện khác nhau (trung thế, hạ thế, điều khiển, công suất phản kháng,…) sẽ có một sơ đồ nguyên lý tủ điện khác nhau. Nhưng nhìn chung, một bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh từ đơn giản hay phức tạp đều được cấu tạo từ 5 nhóm thiết bị, linh kiện điện cơ bản dưới đây:

Nguồn điện đầu vào

Đây là điểm bắt đầu của sơ đồ tủ điện và thường đặt ở phía trên cùng hoặc bên trái của bản vẽ. Nguồn điện trong sơ đồ nguyên lý tủ điện được biểu thị bằng chữ cái tiêu chuẩn in hoa kèm với các đường nét đặc trưng. Ví dụ: Nguồn điện một chiều được ký hiệu bằng chữ DC hoặc VDC, U; và nguồn điện xoay chiều được ký hiệu bằng chữ AC hoặc VAC.

Bên cạnh đó, nguồn điện trong sơ đồ nguyên lý tủ điện có thể được tạo ra từ lưới điện 3 pha (L1, L2, L3, N, PE) dùng cho mạch động lực, hoặc các nguồn điện đã qua biến áp, bộ nguồn xung chuyển đổi (24VDC, 220VAC) chuyên dụng để cấp cho mạch điều khiển.

Thiết bị đóng cắt bảo vệ

Trong sơ đồ nguyên lý tủ điện, các thiết bị đóng cắt bảo vệ đóng vai trò như những “người gác cổng”, có chức năng tự động ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch hay rò rỉ điện. Bao gồm: aptomat (MCB, MCCB, ACB), cầu chì, rơ le nhiệt và các thiết bị chống dòng rò chuyên dụng (RCBO, RCCB). Và chúng thường được sau nguồn điện.

Thiết bị điều khiển

Khác với nhóm thiết bị đóng cắt bảo vệ, các thiết bị điều khiển được lắp đặt trong sơ đồ nguyên lý tủ điện nhằm mục đích thực hiện các thuật toán đóng/cắt theo ý muốn của con người hoặc thông qua hệ thống cảm biến. Tuy nhiên, các thiết bị này cũng không nằm riêng lẻ bên trong tủ điện mà được kết hợp trong mạch điều khiển để nhận tín hiệu dòng điện nhỏ và kích hoạt các thiết bị ở mạch động lực. Các thiết bị điều khiển thường dùng trong tủ điện công nghiệp bao gồm: khởi động từ (contactor), rơ le trung gian (relay), rơ le thời gian (timer), bộ điều khiển lập trình (PLC).

Thiết bị đầu ra

Thiết bị đầu ra hay còn gọi là tải là điểm cuối cùng (kết thúc) của dòng điện trong sơ đồ nguyên lý tủ điện như động cơ điện 3 pha (motor), tủ điện phân phối, hệ thống đèn chiếu sáng và các phụ tải điện khác. Đây là thành phần trực tiếp tạo ra giá trị sử dụng của toàn bộ hệ thống điện.

Các dây tín hiệu và dây động lực

Cuối cùng, để thể hiện sự liên kết của các thiết bị trong sơ đồ nguyên lý tủ điện, đại diện cho dây dẫn điện trong thực tế thường dùng dây tín hiệu hoặc dây động lực. Trong đó:

• Dây động lực: Thường được vẽ nét đậm, biểu thị khả năng dẫn dòng điện lớn cấp cho tải.
• Dây tín hiệu/điều khiển: Bao gồm các dây có nét vẽ nét thanh hơn, thể hiện luồng tín hiệu logic. Cách nhận biết các loại dây dẫn này là tại các điểm giao nhau có kết nối điện thường được đánh dấu bằng một dấu chấm đậm (node).

Các Ký Hiệu Thường Gặp Trong Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện

Để đọc và phân tích được sơ đồ nguyên lý tủ điện, trước hết bạn cần thuộc lòng các ký hiệu thiết bị trong ngành điện chuẩn quốc tế (IEC) dưới đây:

• Ký hiệu nguồn điện: Bao gồm nguồn điện xoay chiều và một chiều:
  • AC (xoay chiều): Ký hiệu bằng đường lượn sóng (~) và các pha được ghi là L1, L2, L3 (hoặc R, S, T). Và N là dây trung tính, PE là dây tiếp địa.
  • DC (một chiều): Ký hiệu bằng đường thẳng (-), gồm cực dương (+) và cực âm (-).
• Ký hiệu aptomat (MCB, MCCB): Thường được thể hiện bằng một công tắc gạch chéo hoặc đường cong nhỏ ở đầu. Đối với CB 3 pha sẽ có 3 đường song song nối liền nhau bằng một nét đứt, thể hiện việc đóng/cắt đồng thời cả 3 pha.
• Ký hiệu contactor: Bao gồm ký hiệu cuộn hút và tiếp điểm, cụ thể:
  • Cuộn hút: Ký hiệu bằng hình chữ nhật với các chân A1, A2.
  • Tiếp điểm: Tiếp điểm động lực (thường mở – NO) được vẽ bằng đường thẳng đứt quãng. Tiếp điểm phụ thường đóng (NC) hoặc thường mở (NO) được dùng trong mạch điều khiển.
• Ký hiệu relay: Thường được ký hiệu tương tự như ký hiệu cuộn hút của contactor, nhưng tại các tiếp điểm phụ thường có có cấu trúc đóng/mở chéo nhau. Đối với loại role nhiệt thường được vẽ bằng đường zigzag có nét móc hoặc dạng hình vuông có dấu chéo.
• Ký hiệu timer: Ký hiệu cuộn hút kèm theo một nửa hình cung (hướng ra là Timer On-delay (Trễ đóng) và hướng vào là Timer Off-delay (Trễ ngắt)).
• Ký hiệu động cơ điện: Phổ biến nhất là ký hiệu vòng tròn có chữ M ở giữa. Nếu có ký hiệu “3∼” dưới chữ M chứng tỏ là động cơ điện xoay chiều 3 pha.
• Ký hiệu nút nhấn và đèn báo:
  • Nút nhấn: Hình tròn nhỏ có đường gạch ngang.
  • Đèn báo: Hình tròn nhỏ có dấu X bên trong.

Tổng Hợp Các Mẫu Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện Phổ Biến Nhất

Như đã đề cập, trong các hệ thống điện, đặc biệt là hệ thống điện công nghiệp có rất nhiều loại tủ điện khác nhau. Chính vì thế, dưới đây là phân tích các mẫu sơ đồ nguyên lý tủ điện công nghiệp cơ bản mà bất kỳ kỹ sư điện nào cũng sẽ gặp phải và tiếp xúc trong quá trình vận hành và bảo trì.

Sơ đồ nguyên lý tủ điện phân phối tổng (MSB) và tủ nhánh (DB)

Đầu tiên, tủ điện phân phối tổng (MSB) là tủ điện bắt buộc trong các hệ thống điện công nghiệp để nhận nguồn điện trực tiếp từ trạm biến áp và phân phối xuống các tủ điện nhánh (DB) ở từng phân xưởng.

Sơ đồ tủ điện chuyển nguồn tự động (ATS)

Sơ đồ nguyên lý tủ điện chuyển nguồn tự động (ATS) thể hiện sự chuyển đổi tự động nguồn điện từ điện lưới sang máy phát điện khi mất điện và ngược lại.

Sơ đồ tủ điều khiển bơm / động cơ (Khởi động Sao – Tam giác)

Đối với các hệ thống bơm tự động hoặc động cơ có công suất lớn thường được thiết kế tủ điện (mạch điện) riêng nhằm mục đích giảm dòng khởi động và bảo vệ sụt áp cho lưới điện.

Sơ đồ tủ tụ bù công suất phản kháng

Tủ tụ bù công suất phản kháng là giải pháp hữu hiệu và được áp dụng phổ biến trong các hệ thống điện công nghiệp nhằm để cải thiện hệ số công suất, đảm bảo hệ thống điện vận hành hiệu quả, tiết kiệm điện hơn.

Hướng Dẫn 4 Bước Đọc Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện Cho Người Mới

Khi cầm một sơ đồ nguyên lý tủ điện trên tay, dưới đây là thứ tự các bước giúp bạn đọc hiểu và phân tích hệ thống điện một cách dễ dàng, đơn giản hơn:

1. Bước 1 – Đọc phần chú thích: Thường được thể hiện ở góc bên dưới bản vẽ, bao gồm: Tên dự án, loại tủ điện, người thiết kế và danh mục thiết bị (quan trọng nhất). Bước này giúp bạn biết được trong tủ điện có những thiết bị, linh kiện nào.
2. Bước 2 – Phân tích mạch động lực trước: Đây là mạch điện trong tủ điện được thể hiện một cách rành mạch và logic dễ đọc nhất. Bằng cách dò đường dây nét đậm từ trên xuống dưới sẽ xác định được loại nguồn điện, CB, bao nhiêu nhánh, có contactor hay biến tần hay không. Từ đó giúp bạn có cái nhìn tổng quan và chi tiết nhất về cấu trúc chịu tải của hệ thống điện thông qua sơ đồ nguyên lý tủ điện.
3. Bước 3 – Dò mạch điều khiển: Đây là bước khó nhất, đòi hỏi bạn phải có kiến thức về nguyên lý hoạt động và mối liên hệ điện (ví dụ như contactor, nút nhấn, rơ le). Tại mạch điều khiển, bạn hãy bắt đầu dò từ nguồn điều khiển (dây L/N hoặc +/-), qua công tắc, nút nhấn và tiếp điểm phụ. Qua đây giúp bạn trả lời được câu hỏi logic “Dòng điện muốn đi đến cuộn hút Contactor này thì phải thỏa mãn điều kiện gì?”.
4. Bước 4 – Hình dung chu trình hoạt động tổng thể: Kết hợp nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển và mạch động lực sẽ cho ra nguyên lý hoạt động của tổng thể mạch điện.

Phân Biệt Sơ Đồ Nguyên Lý Và Sơ Đồ Đấu Nối Tủ Điện

Hiện nay, còn có rất nhiều người nhầm lẫn giữa sơ đồ nguyên lý tủ điện với sơ đồ đấu nối tủ điện, do chưa nắm rõ chức năng của từng loại sơ đồ. Sơ đồ nguyên lý được thiết lập nhằm thể hiện mối liên kết điện tổng thể để người sử dụng điện hiểu rõ nguyên lý hoạt động của toàn bộ hệ thống điện. Trong khi đó, sơ đồ đấu nối hay còn gọi là sơ đồ lắp đặt cung cấp chỉ dẫn chi tiết từng vị trí, đánh số dây và điểm đấu nối thực tế. Cụ thể:

Những Lưu Ý Khi Thiết Kế Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện

Việc thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện không chỉ đơn thuần là việc bố trí, kết nối các thiết bị điện trên bản vẽ kỹ thuật, mà còn bắt buộc phải đảm bảo an toàn điện là trên hết và mang đến sự thuận tiện trong quá trình vận hành, cũng như bảo trì về sau. Chính vì thế, dưới đây là những lưu ý quan trọng bạn cần chú ý khi thiết lập sơ đồ nguyên lý tủ điện:

• Tuân thủ tiêu chuẩn IEC và TCVN: Đây là các tiêu chuẩn bắt buộc cần tuân thủ trong ngành điện để đảm bảo tính thống nhất và tuân thủ an toàn điện.
• Bố trí mạch điều khiển khoa học: Nên phân chia rõ ràng các module trong bản vẽ, cụ thể mạch cấp nguồn riêng, mạch báo lỗi riêng và mạch điều khiển riêng. Mẹo giúp bạn thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện trực quan, dễ dàng hơn là sử dụng các tham chiếu chéo trên phần mềm chuyên dụng, để dễ dàng chuyển mạch nối tiếp.
• Đảm bảo khả năng bảo trì: Việc dự trù sẵn các vị trí lắp đặt cầu đấu dây, cũng như chia nhỏ các cụm qua domino, giúp dễ dàng cách ly mạch điện trong quá trình bảo trì, sửa chữa.
• Dễ dàng mở rộng hệ thống: Không nên cố nhồi nhét các thiết bị và dây dẫn điện đầy vào trong tủ điện, mà nên chừa 10-20% dung lượng sơ đồ nguyên lý tủ điện để thuận tiện bổ sung sau này, thay vì phải vẽ mới.
• Tính toán công suất và bảo vệ phù hợp: Mặc dù sơ đồ nguyên lý tủ điện là các đường chỉ dẫn liên kết các thiết bị trong tủ điện, tuy nhiên khi xây dựng các kỹ sư cần phải ghi rõ thông số linh kiện chính xác hợp lý vào trong bản vẽ.

Các Phần Mềm Vẽ Sơ Đồ Nguyên Lý Tủ Điện Được Sử Dụng Nhiều

Cuối cùng, ngày nay để tối ưu hóa quy trình xây dựng bản vẽ sơ đồ nguyên lý tủ điện, thay vì phải vẽ tay hoặc dùng các phần mềm đồ họa truyền thống, các kỹ sư điện hiện đại trên toàn cầu đã và đang chuyển sang phần mềm CAE chuyên dụng. Dưới đây là các phần mềm vẽ sơ đồ nguyên lý tủ điện hiệu quả, được tin dùng nhiều nhất hiện nay:

AutoCAD Electrical

AutoCAD là phần mềm không còn xa lạ với các kỹ sư điện, cơ khí trên toàn Thế giới, phiên bản cải tiếng Electrical sở hữu thư viện ký hiệu linh kiện điện chuẩn IEC/JIC khổng lồ. Kết hợp với khả năng tự động đánh số dây dẫn, tự động tạo bảng thống kê vật tư (BOM) và kiểm tra lỗi ngắn mạch sơ bộ. Những tính năng này rất hữu ích trong quá trình xây dựng sơ đồ nguyên tủ điện nhanh chóng trong vài phút chỉ với những cú click chuột.

EPLAN Electric

Đây là phần mềm thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện cao cấp nhất hiện này, không chỉ cho phép người dùng vẽ sơ đồ thông trường, mà còn đồng bộ trực tiếp ra bản vẽ 3D. Điều này cho phép bạn dễ dàng thay đổi, bổ sung linh kiện, phần mềm EPLAN Electric sẽ tự động cập nhật lên sơ đồ vật lý.

SolidWorks Electrical

Nếu bạn đang tìm kiếm một phần mềm vừa thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện, vừa thiết kế vỏ tủ điện phù hợp, thì không thể bỏ qua phần mềm SolidWorks Electrical. Phần mềm này cực kỳ mạnh mẽ trong việc mô phỏng chiều dài thực tế của dây điện chạy trong không gian 3D của tủ.

SEE Electrical

Nếu nói về phần mềm thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện trực quan, nhẹ máy, rất thích hợp cho những người mới, trong môi trường giáo dục và doanh nghiệp vừa/nhỏ thì SEE Electrical là lựa chọn hoàn hảo. Chỉ với thao tác dạng kéo-thả cực kỳ đơn giản và dễ sử dụng, bạn có thể tạo ra một sơ đồ tủ điện hoàn chỉnh.

PLC Siemens TIA Portal

Cuối cùng, phần mềm thiết lập sơ đồ nguyên lý tủ điện PLC Siemens TIA Portal được thiết kế chuyên dụng dành cho các tủ điện lập trình PLC và thiết kế màn hình HMI. Tuy nhiên, phần mềm này cũng cung cấp khả năng thiết kế cấu hình phần cứng mạng điện tự động hóa, để xuất ra sơ đồ nguyên lý đấu nối I/O cực kỳ chuẩn xác.

Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

Sơ đồ nguyên lý tủ điện có bắt buộc khi thiết kế tủ điện không?

Chắc chắn có. Sơ đồ nguyên lý tủ điện là một trong những tài liệu kỹ thuật bắt buộc của hồ sơ pháp lý và kỹ thuật bắt buộc để nghiệm thu, thi công và bàn giao công trình đi vào hoạt động.

Làm thế nào để đọc sơ đồ nguyên lý khi mới bắt đầu học điện?

Việc tuân thủ đầy đủ quy trình đọc sơ đồ nguyên lý tủ điện đã đề cập trên đây, bắt đầu từ mạch khởi động, học thuộc các ký hiệu cốt lõi sẽ giúp bạn nhanh chóng hiểu được logic mạch.

Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đơn tuyến khác nhau như thế nào?

Điểm khác biệt cốt lõi của sơ đồ nguyên lý tủ điện với sơ đồ đơn tuyến là số lượng dây dẫn điện. Sơ đồ nguyên lý thể hiện đầy đủ tất cả các sợi dây và điểm nối chi tiết của mạch điện, trong khi đó sơ đồ đơn chỉ dùng một đường kẻ duy nhất để đại diện cho cả 3 pha, biểu thị tổng quan hệ thống phân phối điện năng của công trình.

Nên dùng phần mềm nào để vẽ sơ đồ nguyên lý?

• Sinh viên hoặc cần vẽ nhanh mạch logic đơn giản: Chọn phần mềm Cade Simu.
• Công ty vừa và nhỏ: Chọn phần mềm AutoCAD Electrical.
• Tập đoàn lớn, dự án tủ điện phức tạp: Chọn phần mềm EPLAN Electric.

Kết luận, hy vong qua bài viết trên đây đã giúp bạn hiểu rõ hơn về sơ đồ nguyên lý tủ điện, cũng như biết cách đọc và thiết kế chuẩn xác. Nếu bạn đang cần hỗ trợ lên danh mục BOM cần thiết hay sở hữu tủ điện được thiết kế riêng cho từng loại hệ thống, mục đích sử dụng (phân phối, điều khiển, tụ bù công suất phản kháng, trung thế, hạ thế,…). Hãy liên hệ ngay với Wetech Việt để được tư vấn và lựa chọn mẫu mã phù hợp.

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT WETECH VIỆT

• Địa chỉ: 616/61/198 Lê Đức Thọ, Phường An Hội Đông, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.
• Hotline: 0909.346.736 hoặc 0901.940.968
• Email: sales@wetechviet.vn
• Website: www.wetechviet.vn