ATS là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ATS

Tủ ATS là giải pháp lý tưởng để đảm bảo nguồn điện liên tục, an toàn và hiệu quả trong các hệ thống cần độ tin cậy cao. Với khả năng tự động chuyển nguồn nhanh chóng, ATS không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn bảo vệ thiết bị và giảm thiểu rủi ro kinh tế. 

ATS là gì?

ATS, viết tắt của Automatic Transfer Switch, là bộ chuyển nguồn tự động, một thiết bị điện thông minh được thiết kế để tự động chuyển đổi giữa nguồn điện chính (điện lưới) và nguồn dự phòng (thường là máy phát điện) khi xảy ra sự cố mất điện được sử dụng nhiều trong máy phát điện công nghiệp.

Tủ điện ATS do Trung Điện Hà Nội cung cấp được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy, bệnh viện, trung tâm dữ liệu, trang trại, khách sạn, và tòa nhà thương mại, nơi nguồn điện liên tục là yếu tố then chốt để duy trì hoạt động.

Cấu tạo ATS 

Hệ thống ATS gồm nhiều thành phần hoạt động phối hợp với nhau để tự động chuyển đổi nguồn điện một cách an toàn và hiệu quả thường được sử dụng trong các máy phát điện thông suất lớn ví dụ như: Dianyo, Cummins, Mitubishi, Yuchai,... Dưới đây là các bộ phận chính:

Bộ công tắc chuyển mạch (Switch hoặc Contactor)

Đây là thành phần quan trọng nhất, dùng để chuyển đổi dòng điện giữa hai nguồn – điện lưới và máy phát điện. Công tắc chỉ cho phép một nguồn cấp điện cho tải tại một thời điểm, đảm bảo không xảy ra hiện tượng đấu lẫn hai nguồn gây chập cháy nguy hiểm.

Phân loại bộ công tắc chuyển mạch:

• Loại chuyển mạch cơ: Dùng contactor cơ học – phổ biến, chi phí thấp.

• Loại chuyển mạch tĩnh (solid-state): Dùng linh kiện điện tử – nhanh và không có hiện tượng hồ quang.

Bộ điều khiển logic (ATS Controller)

Đây là “bộ não” của hệ thống ATS, có nhiệm vụ giám sát liên tục tình trạng của nguồn điện (điện lưới và máy phát). Bộ điều khiển logic có tính năng chính là:

• Phát hiện sự cố điện như: mất pha, thấp áp, quá áp, sụt áp, lệch tần số...

• Ra lệnh khởi động máy phát khi phát hiện điện lưới bất thường.

• Điều khiển chuyển đổi nguồn điện và dừng máy phát khi điện lưới ổn định trở lại.

• Tùy chỉnh được thời gian trễ khi đóng/ngắt tải để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Cảm biến điện áp và tần số

Bộ phận này có chức năng đo lường, giám sát điện áp, tần số và chất lượng nguồn điện của cả điện lưới và máy phát. Nó dùng để đảm bảo chỉ khi điện lưới thật sự ổn định thì mới chuyển đổi trở lại, ngăn chặn việc chuyển đổi nguồn khi nguồn điện có chất lượng kém.

Relay trung gian

Relay trung gian truyền tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển logic đến contactor, giúp cách ly mạch điều khiển và mạch công suất, để tăng độ an toàn trong vận hành và bảo vệ thiết bị điều khiển khỏi các sự cố quá dòng.

Hệ thống cơ khí đóng ngắt (Kết nối liên động – Interlock)

Đảm bảo hai nguồn điện không bao giờ cùng cấp vào hệ thống tải cùng lúc theo nguyên lý: Khi nguồn A đang cấp tải, công tắc của nguồn B sẽ bị khóa cơ khí hoặc điện tử. Điều này giúp tránh xung đột nguồn, bảo vệ máy phát điện và lưới điện.

Vỏ tủ ATS

Vỏ tủ ATS để bảo vệ toàn bộ hệ thống linh kiện khỏi bụi, nước, độ ẩm, va đập cơ học...Theo tiêu chuẩn: Tủ ATS công nghiệp thường đạt tiêu chuẩn IP43, IP55 hoặc IP65 tùy môi trường lắp đặt (trong nhà hay ngoài trời).

Nguyên lý hoạt động của ATS 

Nguyên lý hoạt động của ATS rất đơn giản nhưng mang lại hiệu quả cao trong việc duy trì nguồn điện liên tục và bảo vệ hệ thống điện. Về cơ bản, ATS hoạt động dựa trên nguyên tắc tự động giám sát nguồn điện lưới và phản ứng kịp thời khi có sự cố xảy ra. Khi điện lưới ổn định, ATS duy trì kết nối để hệ thống sử dụng nguồn điện chính này. 

Tuy nhiên, nếu xảy ra hiện tượng mất điện, sụt áp, mất pha hoặc điện áp vượt giới hạn an toàn, ATS sẽ ngay lập tức ra lệnh khởi động máy phát điện dự phòng. Sau khi máy phát khởi động và cung cấp điện ổn định, ATS sẽ tự động chuyển nguồn tải từ điện lưới sang máy phát để đảm bảo không có sự gián đoạn trong quá trình sử dụng điện.

ATS có thể hoạt động ở chế độ tự động, thủ công, hoặc kết hợp, tùy thuộc vào nhu cầu và thiết kế của hệ thống.

Ưu nhược điểm của bộ chuyển nguồn ATS là gì?

Ưu điểm:

• Cấu trúc gọn nhẹ, thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt và sử dụng trong nhiều mô hình từ nhỏ đến lớn.

• Tích hợp đa chức năng thông minh như: khởi động máy phát điện tự động, chuyển mạch nguồn, điều khiển từ xa, giám sát tình trạng nguồn điện… giúp tăng tính linh hoạt và nâng cao hiệu quả vận hành.

• Dễ dàng bảo trì, thay thế linh kiện khi cần thiết, đặc biệt với các dòng ATS tiêu chuẩn công nghiệp, phù hợp cho nhiều môi trường khác nhau.

Nhược điểm:

• Khó triển khai trong các hệ thống điện phức tạp có nhiều nguồn cấp hoặc yêu cầu chuyển mạch đặc biệt. 

• Chi phí đầu tư tương đối cao đối với một số dòng ATS cao cấp, đặc biệt là loại có chức năng giám sát từ xa hoặc chịu tải lớn.

• Chiếm không gian lắp đặt trong tủ điện tổng.

Lợi ích của công tắc chuyển đổi tự động

Việc sử dụng tủ ATS (Automatic Transfer Switch) trong hệ thống điện, đặc biệt là tại các trang trại, nhà máy hoặc công trình có yêu cầu vận hành liên tục, mang lại rất nhiều lợi ích thiết thực và lâu dài. 

• Đảm bảo nguồn điện liên tục: ATS giúp các hệ thống thiết yếu như quạt thông gió, máy bơm, hoặc máy chủ hoạt động không bị gián đoạn, tránh thiệt hại kinh tế hoặc rủi ro an toàn.

• Tăng độ an toàn: Tự động hóa quá trình chuyển nguồn giúp giảm nguy cơ sự cố do thao tác thủ công sai sót, bảo vệ cả thiết bị và người vận hành.

• Tiết kiệm thời gian và công sức: Không cần can thiệp thủ công, ATS hoạt động nhanh chóng và hiệu quả.

• Bảo vệ hệ thống điện: Ngăn chặn hư hỏng thiết bị do mất điện đột ngột hoặc dao động điện áp.

Tầm quan trọng của ATS trong ứng dụng thực tiễn 

Trong thực tế, ATS được ứng dụng rộng rãi nhờ vào những lợi ích thiết thực sau:

• Cung cấp nguồn điện dự phòng liên tục, ATS có khả năng tự động phát hiện sự cố mất điện hoặc điện áp không ổn định từ lưới điện, sau đó nhanh chóng chuyển sang nguồn điện dự phòng (máy phát điện). Nhờ đó, hệ thống luôn được duy trì hoạt động ổn định, tránh các gián đoạn gây ảnh hưởng tới sản xuất, kinh doanh hoặc vận hành thiết bị quan trọng.

• Tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành, tự động ngắt máy phát điện và trở lại sử dụng điện lưới.

• Bằng cách tự động giám sát và chuyển đổi nguồn điện một cách kịp thời, ATS góp phần đảm bảo nguồn điện đầu vào luôn ổn định và không bị gián đoạn.

• Bảo vệ thiết bị và an toàn hệ thống khỏi sự cố điện áp đột ngột, tránh cháy nổ hoặc hư hại hệ thống. Đồng thời, hệ thống đảm bảo an toàn cho người sử dụng khi vận hành trong môi trường có rủi ro cao.

• Tăng hiệu suất và độ bền của thiết bị điện nhờ khả năng chuyển nguồn thông minh, kiểm soát thời điểm khởi động và dừng máy phát.

Các loại ATS phổ biến trên thị trường hiện nay

Tùy vào nhu cầu sử dụng, ATS được chia thành các loại chính:

• ATS một chiều: Chỉ chuyển từ điện lưới sang máy phát điện, phù hợp cho các hệ thống nhỏ như trang trại hoặc văn phòng.

• ATS hai chiều: Chuyển qua lại giữa hai nguồn (lưới và dự phòng), thường dùng trong nhà máy hoặc bệnh viện.

• ATS tích hợp hoặc độc lập: Một số máy phát điện có ATS tích hợp sẵn, trong khi ATS độc lập phù hợp cho hệ thống lớn, phức tạp hơn.

Tiêu chí chọn tủ ATS

Khi lựa chọn tủ ATS, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Công suất phù hợp: ATS phải tương thích với công suất của máy phát điện và tổng tải thiết bị (tính bằng kVA hoặc kW).

• Thương hiệu uy tín: Các nhãn hiệu như Schneider, Siemens, ABB được ưa chuộng nhờ độ bền và tính năng hiện đại.

• Tính năng bổ sung: Chọn ATS có bảo vệ chống sét, màn hình hiển thị thông số, hoặc khả năng điều khiển từ xa để tăng tiện ích.

• Chi phí và bảo trì: Cân nhắc giá mua, lắp đặt (từ 10-50 triệu tùy công suất) và chi phí bảo trì định kỳ.

Trong bối cảnh nhiều ngành nghề ngày càng phụ thuộc vào nguồn điện ổn định đặc biệt là trong nông nghiệp công nghệ cao, sản xuất công nghiệp, y tế và dịch vụ đầu tư vào một hệ thống ATS chất lượng, đúng thông số kỹ thuật là bước đi cần thiết và chiến lược. Sự lựa chọn đúng đắn ngay từ đầu sẽ giúp hệ thống vận hành hiệu quả, an toàn và bền vững theo thời gian. Mọi vường mắc xin vui lòng liên hệ Trung Điện Hà Nội để được hỗ trợ và giải đáp.