Tủ Điều Khiển Chiếu Sáng: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động

❖ Tủ điều khiển chiếu sáng là gì?

Trong thực tế, các tên gọi tủ điều khiển chiếu sáng dưới đây thường được dùng lẫn lộn. Phân biệt như sau sẽ giúp trao đổi kỹ thuật chính xác hơn.

❖ Vai trò của hệ thống điều khiển chiếu sáng

Một nghiên cứu đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ của Đại học Thái Nguyên nêu các tiêu chí đánh giá hệ thống chiếu sáng công cộng gồm tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí đầu tư và nhân công vận hành, an toàn cho thiết bị và người tham gia giao thông, cùng mỹ quan đô thị. Tủ điều khiển là nơi hiện thực hóa phần lớn các tiêu chí này: tự động đóng cắt thay cho nhân công, bảo vệ đường dây và đèn, đồng thời tạo điều kiện giảm công suất khi cần.

❖ Cấu tạo của tủ điện chiếu sáng

❖ Nguyên lý hoạt động và các phương án điều khiển chiếu sáng

Mạch lực và mạch điều khiển

Cấu trúc cơ bản gồm hai phần. Mạch lực dẫn điện từ nguồn qua aptomat tổng, contactor, aptomat nhánh rồi đến các tuyến đèn. Mạch điều khiển gồm timer hoặc cảm biến, có nhiệm vụ cấp hoặc ngắt điện cho cuộn hút của contactor (thường là hai đầu A1 và A2). Khi timer đóng tiếp điểm, cuộn hút có điện, contactor đóng và đèn sáng. Khi timer ngắt, contactor nhả và đèn tắt. Đây cũng là sơ đồ khối thường gặp trong các tài liệu kỹ thuật về lắp đặt đèn đường dùng contactor và timer.

So sánh các phương án điều khiển

Tủ điện chiếu sáng timer là cấu hình phổ biến nhất vì chi phí thấp và dễ bảo trì. Khi yêu cầu vượt quá việc bật tắt đúng giờ, ví dụ cần giảm công suất giờ thấp điểm hoặc giám sát từ xa, nên cân nhắc cấp điều khiển cao hơn.

Giảm công suất chiếu sáng vào giờ thấp điểm

Nghiên cứu của Đại học Thái Nguyên nêu ở trên liệt kê các hướng giảm công suất đèn đường vào giờ thấp điểm, gồm tắt xen kẽ, dùng bóng hai mức công suất, hoặc dùng biến áp tự ngẫu để chiết giảm điện áp vô cấp. Nhóm tác giả đề xuất một tủ dùng PLC S7-1200 điều chỉnh điện áp đặt lên đèn, với ba chế độ làm việc (tiêu chuẩn, cắt xen pha, hỗn hợp), và cho biết giải pháp này có thể chiết giảm đến 40% điện năng mà vẫn giữ cường độ chiếu sáng cho phép. Đây là kết quả của một đề xuất thiết kế cụ thể, không phải con số áp dụng chung. Hiệu quả thực tế phụ thuộc loại đèn, hạ tầng hiện có và yêu cầu chiếu sáng của từng tuyến.

❖ Phân loại tủ điều khiển chiếu sáng

Theo cấp độ điều khiển

Cụm “thông minh” chưa có định nghĩa thống nhất giữa các nhà cung cấp. Khi so sánh báo giá, nên yêu cầu liệt kê cụ thể tính năng: giám sát đại lượng nào, giao thức truyền thông gì, cảnh báo những sự cố nào, và có lưu dữ liệu hay không.

Theo ứng dụng

Về pháp lý và kỹ thuật, QCVN 07-7:2016/BXD là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình chiếu sáng. Ở góc độ quản lý, Nghị định 79/2009/NĐ-CP quy định chi tiết về hoạt động chiếu sáng đô thị, trong đó tủ điện và hệ thống điều khiển thuộc tài sản của hệ thống chiếu sáng công cộng mà đơn vị quản lý, vận hành phải bảo vệ. Văn bản pháp luật có thể được sửa đổi, thay thế, vì vậy cần đối chiếu bản đang có hiệu lực và yêu cầu riêng của đơn vị quản lý trước khi thiết kế.

❖ Cách lựa chọn tủ điều khiển chiếu sáng

Ví dụ tính dòng tải (số liệu giả định)

Với tải ba pha cân bằng, dòng mỗi pha được tính gần đúng theo công thức I = P / (√3 × U × cosφ).

Kết quả này chỉ là dòng danh định. Khi chọn contactor và aptomat, cần xét thêm dòng khởi động, hệ số dự phòng và hạng mục sử dụng của contactor. Theo IEC 60947-4-1, các hạng mục như AC-1 (tải thuần trở) hay AC-5a (đèn phóng điện) có điều kiện chọn khác nhau. Hãy đối chiếu catalogue của nhà sản xuất cho đúng loại đèn.

❖ Lưu ý an toàn điện

❖ Hướng dẫn bảo trì

Bảng sau là gợi ý chung. Chu kỳ cụ thể nên điều chỉnh theo quy trình của đơn vị vận hành và khuyến cáo của nhà sản xuất thiết bị.

❖ Lỗi thường gặp và hướng kiểm tra

❖ Câu hỏi thường gặp

Tủ điều khiển chiếu sáng khác tủ điện chiếu sáng thế nào?

Hai tên gọi thường được dùng thay nhau. Nếu phân biệt, tủ điện chiếu sáng nhấn mạnh việc phân phối và bảo vệ nguồn, còn tủ điều khiển chiếu sáng nhấn mạnh phần tự động hóa việc bật tắt.

Nên dùng timer hay cảm biến quang cho đèn đường?

Timer cho lịch ổn định, dễ dự đoán; cảm biến quang bám điều kiện ánh sáng thực tế. Nhiều tủ kết hợp cả hai để vừa đúng giờ vừa linh hoạt. Lựa chọn cụ thể nên dựa vào yêu cầu của đơn vị quản lý.

Tủ điều khiển chiếu sáng thông minh có cần thiết cho mọi công trình không?

Không. Với công trình nhỏ và lịch cố định, tủ dùng timer và contactor thường đủ dùng. Tủ có PLC phù hợp khi cần giám sát, cảnh báo, điều khiển từ xa hoặc giảm công suất theo khung giờ.

Làm sao chọn contactor cho tủ chiếu sáng?

Tính dòng tải từng pha, xác định loại đèn, sau đó đối chiếu hạng mục sử dụng và dòng định mức trong catalogue nhà sản xuất. Nên chừa dự phòng cho dòng khởi động.

Tủ đặt ngoài trời cần lưu ý gì?

Chọn cấp bảo vệ IP phù hợp, vỏ chống ăn mòn, gioăng kín, có khóa, có thông gió hoặc giải pháp tản nhiệt phù hợp, và lắp chống rò cùng chống sét lan truyền.

Có thể nâng cấp tủ cũ lên điều khiển tự động không?

Thường được, bằng cách thay hoặc bổ sung timer, cảm biến, contactor hoặc bộ điều khiển. Cần khảo sát hiện trạng dây, aptomat và nối đất trước khi quyết định.

Biến tần có dùng để điều chỉnh độ sáng đèn không?

Biến tần dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ, không dùng để dim đèn chiếu sáng thông thường. Biến tần thường xuất hiện trong cùng công trình để điều khiển quạt, bơm. Dimming đèn dùng driver có chức năng điều chỉnh hoặc giải pháp chiết giảm điện áp riêng.

❖ Vật tư và thiết bị điều khiển tại Thiên Phú Thịnh

Khi thiết kế hoặc nâng cấp tủ điều khiển chiếu sáng, phần lớn chi phí nằm ở thiết bị đóng cắt, bộ điều khiển và vỏ tủ. Công ty TNHH Tự Động Hóa Thiên Phú Thịnh (website Siêu Thị Biến Tần) giới thiệu các nhóm sản phẩm liên quan: