Tủ điện chống giật là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Tủ điện chống giật là thiết bị được sử dụng trong hệ thống điện nhằm phát hiện các tình trạng mất an toàn như rò điện, chạm điện và hỗ trợ ngắt nguồn điện khi phát hiện nguy cơ. Đây là một trong những giải pháp giúp tăng cường an toàn cho người sử dụng, thiết bị điện và hệ thống điện trong gia đình, cửa hàng, văn phòng, nhà xưởng và các công trình sử dụng điện.

Vậy tủ điện chống giật là gì, cấu tạo gồm những bộ phận nào và tủ điện chống giật hoạt động như thế nào? Hãy cùng chuyên gia lọc nước ion kiềm Primer tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

1. Tủ điện chống giật là gì?

Tủ điện chống giật là một hệ thống thiết bị điện được thiết kế để giám sát và bảo vệ hệ thống điện trước các nguy cơ mất an toàn, đặc biệt là hiện tượng rò điện hoặc chạm điện có thể dẫn đến điện giật, cháy nổ hoặc hư hỏng thiết bị.

Trong quá trình sử dụng điện, không phải sự cố nào cũng biểu hiện rõ ràng. Một thiết bị có thể bị xuống cấp lớp cách điện, dây dẫn bị hở, nước xâm nhập vào thiết bị hoặc dòng điện rò ra vỏ kim loại. Khi đó, người sử dụng có thể vô tình trở thành đường dẫn của dòng điện nếu chạm vào khu vực bị rò.

Tủ điện chống giật được thiết kế để phát hiện những bất thường về điện, đưa ra cảnh báo và thực hiện ngắt điện theo cơ chế bảo vệ của từng thiết bị. Có thể hiểu đơn giản:

Tủ điện chống giật = hệ thống giám sát + phát hiện nguy cơ + cảnh báo + ngắt điện bảo vệ.

Tùy từng sản phẩm, tủ điện chống giật có thể được tích hợp thêm các chức năng như bảo vệ quá tải, ngắn mạch, mất pha, mất trung tính, chống sét lan truyền, hiển thị thông số điện hoặc cảnh báo từ xa.

2. Vì sao cần sử dụng tủ điện chống giật?

Điện phục vụ gần như mọi hoạt động trong cuộc sống hiện đại nhưng đồng thời cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro. Một số nguyên nhân thường gặp có thể dẫn đến mất an toàn điện gồm:

• Dây điện bị hở hoặc xuống cấp.
• Thiết bị điện bị rò ra vỏ.
• Thiết bị điện đang sử dụng trong môi trường ẩm ướt.
• Máy giặt, bình nóng lạnh, máy bơm hoặc thiết bị điện bị lỗi cách điện.
• Dây dẫn bị chập hoặc quá tải.
• Hệ thống điện bị mất pha, ngược pha đối với hệ thống 3 pha.
• Nguồn điện xuất hiện những bất thường.
• Sét hoặc xung điện lan truyền gây ảnh hưởng đến thiết bị.

Đáng lưu ý, aptomat thông thường chủ yếu được thiết kế để bảo vệ trước quá tải và ngắn mạch, trong khi chức năng phát hiện dòng rò thuộc về các thiết bị bảo vệ dòng dư như RCD/RCCB/RCBO. Vì vậy, không nên mặc định rằng chỉ cần có aptomat tổng là hệ thống đã được bảo vệ đầy đủ trước mọi nguy cơ điện giật. Một hệ thống an toàn điện cần được lựa chọn thiết bị phù hợp với loại sự cố cần bảo vệ.

3. Cấu tạo của tủ điện chống giật

Cấu tạo cụ thể có thể khác nhau tùy từng model, công suất và mục đích sử dụng. Tuy nhiên, một tủ điện chống giật thường có thể bao gồm các nhóm thành phần chính sau:

Vỏ tủ điện

Vỏ tủ là phần bao bọc bên ngoài, có nhiệm vụ:

• Bảo vệ các linh kiện bên trong tủ chống giật.
• Hạn chế các ảnh hưởng do tác động từ môi trường bên ngoài.
• Hỗ trợ bố trí các thiết bị điện một cách gọn gàng.
• Tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt và kiểm tra tủ điện.

Đối với những hệ thống điện được lắp đặt tại khu vực có độ ẩm cao hoặc môi trường nhiều bụi, việc lựa chọn vỏ tủ và vị trí lắp đặt phù hợp rất quan trọng.

Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

Tủ điện có thể tích hợp các thiết bị đóng cắt như CB/aptomat hoặc các thiết bị bảo vệ tương ứng. Nhóm thiết bị này có thể đảm nhiệm các chức năng như:

• Đóng/ngắt nguồn điện.
• Bảo vệ quá tải.
• Bảo vệ ngắn mạch.
• Cô lập một phần hoặc toàn bộ hệ thống khi cần thiết.

Tùy thiết kế của từng tủ, thiết bị bảo vệ có thể được phối hợp với bộ phận phát hiện dòng rò và hệ thống điều khiển.

Bộ phận phát hiện dòng rò

Đây là một thành phần quan trọng trong hệ thống chống giật. Nguyên lý cơ bản của thiết bị phát hiện dòng rò là theo dõi dòng điện trong mạch và nhận biết sự mất cân bằng giữa dòng điện đi và dòng điện trở về.

Khi một phần dòng điện đi theo đường không mong muốn, chẳng hạn qua vỏ thiết bị, dây dẫn bị hở hoặc cơ thể người xuống đất, hệ thống có thể nhận biết sự chênh lệch này và kích hoạt cơ chế bảo vệ.

Bộ điều khiển và cảnh báo

Ở những dòng tủ điện chống giật hiện đại, ngoài khả năng ngắt điện, hệ thống còn có thể được tích hợp bộ điều khiển và cảnh báo. Các chức năng có thể bao gồm:

• Cảnh báo khi phát hiện bất thường về điện.
• Điều khiển đóng/ngắt điện.
• Thiết lập ngưỡng bảo vệ.
• Hiển thị thông số điện.
• Lựa chọn chế độ vận hành.
• Cảnh báo từ xa tùy từng model.

Nhờ đó, người dùng không chỉ biết hệ thống đã xảy ra sự cố mà còn có thêm thông tin để kiểm tra và xử lý.

Màn hình hiển thị

Một số tủ điện chống giật được trang bị màn hình để hiển thị các thông số như:

• Điện áp.
• Dòng điện.
• Công suất.
• Điện năng tiêu thụ.
• Dòng rò hoặc trạng thái cảnh báo tùy thiết kế.

Việc theo dõi thông số giúp người dùng dễ nhận biết những dấu hiệu bất thường trong quá trình sử dụng điện.

4. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của tủ điện chống giật

Để hiểu tủ điện chống giật hoạt động như thế nào, trước hết cần hiểu khái niệm dòng điện bình thường và dòng rò.

Dòng điện bình thường hoạt động như thế nào?

Trong một mạch điện 1 pha thông thường, dòng điện đi từ nguồn qua dây pha đến thiết bị điện và sau đó trở về nguồn qua dây trung tính. Khi hệ thống hoạt động bình thường, dòng điện đi và dòng điện trở về về cơ bản cân bằng nhau.

Ví dụ đơn giản:

Nguồn điện → dây pha → thiết bị → dây trung tính → nguồn điện

Không có một lượng dòng điện đáng kể nào thoát ra ngoài mạch.

Điều gì xảy ra khi có dòng điện rò?

Khi lớp cách điện của thiết bị bị hỏng hoặc dây dẫn bị tiếp xúc với phần kim loại, một phần dòng điện có thể đi theo đường khác thay vì trở về nguồn qua dây trung tính.

Ví dụ:

Nguồn điện → thiết bị → điểm rò → vỏ thiết bị → người/đất

Lúc này, dòng điện đi và dòng điện trở về không còn cân bằng. Thiết bị bảo vệ dòng rò có thể phát hiện sự chênh lệch này. Nếu đạt điều kiện tác động được thiết lập, hệ thống sẽ kích hoạt cơ chế ngắt điện.

Quy trình hoạt động cơ bản của tủ điện chống giật 

Có thể hình dung nguyên lý hoạt động của hệ thống chống giật qua 4 bước:

Bước 1: Giám sát

Tủ điện liên tục theo dõi trạng thái của hệ thống điện trong phạm vi được bảo vệ.

Bước 2: Phát hiện bất thường

Khi xuất hiện dòng rò hoặc một tình trạng mất an toàn nằm trong phạm vi chức năng của thiết bị, hệ thống phát hiện sự bất thường.

Bước 3: Cảnh báo

Tùy từng thiết kế, tủ có thể phát tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh, đèn báo hoặc các hình thức cảnh báo khác.

Bước 4: Ngắt điện

Khi điều kiện bảo vệ được đáp ứng, hệ thống điều khiển thiết bị đóng cắt để ngắt nguồn điện, qua đó hạn chế thời gian con người hoặc thiết bị tiếp xúc với tình trạng nguy hiểm.

Một số hệ thống còn có khả năng tự động cấp điện trở lại khi điều kiện an toàn được khôi phục, tùy theo thiết kế và cài đặt.

5. Tủ điện chống giật có giống aptomat không?

Đây có lẽ là câu hỏi rất nhiều người quan tâm và muốn băn khoăn.

Tủ điện chống giật và aptomat không hoàn toàn giống nhau.

Aptomat/CB là tên gọi chung cho các thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện. Tùy loại CB, thiết bị có thể đảm nhiệm các chức năng như bảo vệ quá tải, ngắn mạch hoặc kết hợp bảo vệ dòng rò.

Trong khi đó, tủ điện chống giật là một hệ thống có thể tích hợp nhiều thiết bị và chức năng bảo vệ trong cùng một tủ, hướng tới việc giám sát và xử lý nhiều nguy cơ mất an toàn điện.

Có thể hình dung:

Vì vậy, khi lựa chọn thiết bị, không nên chỉ dựa vào tên gọi mà cần xem thiết bị thực tế bảo vệ được những nguy cơ nào.

6. Tủ điện chống giật khác gì tủ điện thông thường?

Tủ điện thông thường có thể chủ yếu đảm nhiệm nhiệm vụ phân phối điện đến các mạch và thiết bị sử dụng điện. Trong khi đó, tủ điện chống giật được thiết kế với trọng tâm là tăng cường khả năng giám sát và bảo vệ an toàn điện. Một số hệ thống hiện đại có thể kết hợp nhiều lớp bảo vệ như:

• Phát hiện dòng rò.
• Cảnh báo nguy cơ mất an toàn.
• Tự động ngắt điện.
• Bảo vệ quá tải.
• Bảo vệ ngắn mạch.
• Giám sát thông số điện.
• Bảo vệ mất pha/ngược pha đối với hệ thống 3 pha.
• Chống sét lan truyền tùy thiết kế.

Do đó, việc lựa chọn tủ điện cần dựa trên loại nguồn điện, quy mô hệ thống và các nguy cơ thực tế của công trình.

7. Tủ điện chống giật 1 pha và 3 pha khác nhau như thế nào?

Đây là yếu tố quan trọng khi lựa chọn thiết bị tủ điện chống giật.

Tủ điện chống giật 1 pha

Hệ thống điện 1 pha được sử dụng phổ biến trong:

• Nhà ở.
• Căn hộ.
• Cửa hàng.
• Văn phòng nhỏ.
• Các công trình sử dụng điện dân dụng.

Ví dụ, Primer phát triển tủ điện chống giật 1 pha P12-1P, hướng đến việc bảo vệ hệ thống điện 1 pha. Sản phẩm có các chức năng như cảnh báo mất an toàn, tự động ngắt điện khi phát hiện tình trạng nguy hiểm và hỗ trợ tự động cấp điện trở lại khi hệ thống an toàn theo thiết kế.

Tủ điện chống giật 3 pha

Hệ thống điện 3 pha thường được sử dụng tại các công trình như: 

• Nhà xưởng.
• Trang trại.
• Cơ sở sản xuất.
• Công trình có tải điện lớn.
• Các hệ thống sử dụng thiết bị điện 3 pha.

Primer TD-3P68 là tủ điện chống giật dành cho hệ thống 3 pha, được giới thiệu với các chức năng như bảo vệ quá tải, ngược pha, mất pha, mất trung tính, cảnh báo và tự động ngắt điện khi phát hiện tình trạng mất an toàn. Vì vậy, trước khi lựa chọn tủ điện, cần xác định hệ thống của công trình là 1 pha hay 3 pha.

8. Khi nào nên lắp tủ điện chống giật?

Không phải chỉ những nơi đã xảy ra sự cố mới cần quan tâm đến an toàn điện. Bạn nên cân nhắc giải pháp bảo vệ phù hợp nếu:

Gia đình có trẻ nhỏ

Trẻ em có thể chưa nhận thức đầy đủ về nguy hiểm của điện. Một hệ thống có khả năng phát hiện và ngắt điện khi có sự cố sẽ giúp tăng thêm một lớp bảo vệ.

Khu vực có độ ẩm cao

Nhà tắm, khu vực bếp, khu vực giặt, sân vườn hoặc những nơi thường xuyên tiếp xúc với nước cần đặc biệt chú ý đến an toàn điện.

Sử dụng nhiều thiết bị điện

Càng nhiều thiết bị, hệ thống điện càng cần được kiểm tra, tính toán tải và trang bị các thiết bị bảo vệ phù hợp.

Nhà có hệ thống điện đã sử dụng lâu năm chưa nâng cấp

Dây dẫn, ổ cắm và thiết bị điện sau thời gian dài sử dụng có thể xuống cấp. Việc kiểm tra hệ thống và bổ sung giải pháp bảo vệ phù hợp là cần thiết.

Nhà xưởng, trang trại hoặc công trình sử dụng điện 3 pha

Hệ thống điện 3 pha thường có nhiều thiết bị công suất lớn. Vì vậy, cần có phương án bảo vệ phù hợp với đặc điểm của hệ thống.

9. Tủ điện chống giật có bảo vệ tuyệt đối khỏi điện giật không?

Không nên xem bất kỳ thiết bị chống giật nào là giải pháp thay thế hoàn toàn cho các biện pháp an toàn điện.

Thiết bị chống giật có vai trò quan trọng trong việc phát hiện và xử lý các tình trạng mất an toàn nằm trong phạm vi thiết kế của thiết bị. Tuy nhiên, hiệu quả bảo vệ của tủ điện chống giật còn phụ thuộc vào:

• Chất lượng thiết bị.
• Thiết kế hệ thống điện.
• Cách lắp đặt.
• Hệ thống tiếp địa.
• Chất lượng dây dẫn.
• Điều kiện môi trường.
• Việc bảo trì và kiểm tra định kỳ hệ thống điện.
• Việc lựa chọn đúng loại thiết bị cho hệ thống.

Do đó, để đảm bảo an toàn, cần kết hợp thiết kế điện đúng kỹ thuật + thiết bị bảo vệ phù hợp + tiếp địa đúng yêu cầu + kiểm tra định kỳ + sử dụng điện đúng cách.

10. Tủ điện chống giật Primer – Giải pháp tăng cường an toàn điện

Với định hướng nâng cao an toàn cho người sử dụng và hệ thống điện, Primer phát triển các giải pháp chống giật dành cho cả hệ thống điện 1 pha và 3 pha.

Tủ điện chống giật 1 pha P12-1P

P12-1P được thiết kế cho hệ thống điện 1 pha, phù hợp với nhiều không gian như nhà ở, căn hộ, cửa hàng và các công trình sử dụng điện dân dụng.

Một số chức năng nổi bật gồm:

• Phát hiện dòng rò.
• Cảnh báo khi có dấu hiệu mất an toàn về điện.
• Tự động ngắt điện khi đáp ứng điều kiện bảo vệ.
• Tự động cấp điện trở lại khi hệ thống an toàn theo thiết kế.
• Hỗ trợ cài đặt các thông số bảo vệ.
• Màn hình hiển thị các thông số hệ thống điện.
• Hỗ trợ cảnh báo từ xa tùy cấu hình.

Theo thông tin công bố của Primer, P12-1P có ngưỡng phát hiện dòng rò nhỏ nhất 10mA và thời gian tác động được cài đặt ở mức 0,001 giây. 

Tủ điện chống giật 3 pha Primer TD-3P68

Đối với hệ thống điện 3 pha, Primer cung cấp TD-3P68 với các chức năng bảo vệ và giám sát phù hợp với hệ thống điện 3 pha.

Thiết bị này được giới thiệu tới khách hàng với khả năng:

• Phát hiện và xử lý tình trạng rò/chạm điện.
• Bảo vệ quá tải.
• Cảnh báo mất pha.
• Cảnh báo ngược pha.
• Cảnh báo mất trung tính.
• Tự động cấp điện trở lại khi hệ thống an toàn.
• Cài đặt các thông số cảnh báo, ngắt điện.
• Hỗ trợ chế độ vận hành phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Primer cho biết TD-3P68 được phát triển dựa trên sáng chế “Phương pháp tạo thiết bị chống giật và cảnh báo mất an toàn điện theo nguyên lý”, được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Quyết định số 92448/QĐ-SHTT ngày 31/07/2024. 

11. Những lưu ý khi lựa chọn tủ điện chống giật

Để lựa chọn được thiết bị phù hợp, không nên chỉ quan tâm đến giá thành. Hãy xem xét các yếu tố sau:

Xác định hệ thống điện đang dùng là 1 pha hay 3 pha

Đây là yếu tố đầu tiên cần xác định trước khi lựa chọn sản phẩm.

Xác định công suất và tải điện

Tổng công suất sử dụng giúp xác định thiết bị bảo vệ và thông số phù hợp với hệ thống.

Xác định nguy cơ cần bảo vệ

Bạn cần xác định hệ thống đang cần ưu tiên bảo vệ khỏi:

• Dòng rò.
• Điện giật.
• Quá tải.
• Ngắn mạch.
• Mất pha.
• Ngược pha.
• Mất trung tính.
• Xung điện/sét lan truyền.

Kiểm tra khả năng cảnh báo

Một thiết bị có cảnh báo sớm có thể giúp người dùng nhận biết bất thường trước khi sự cố trở nên nghiêm trọng, tùy theo chức năng và thiết kế của thiết bị.

Lắp đặt đúng kỹ thuật

Tủ điện chống giật cần được lắp đặt theo hướng dẫn của nhà sản xuất và phù hợp với thiết kế hệ thống điện. Việc tự ý đấu nối khi không có chuyên môn có thể gây nguy hiểm cho tính mạng.

12. Câu hỏi thường gặp về tủ điện chống giật

Tủ điện chống giật có cần thiết nếu nhà đã có aptomat?

Có thể cần, tùy vào loại aptomat đang sử dụng và mức độ bảo vệ mà hệ thống yêu cầu. Không phải mọi aptomat đều có chức năng chống dòng rò. Vì vậy, cần kiểm tra chính xác loại thiết bị đang được lắp đặt trước khi đánh giá khả năng bảo vệ.

Tủ điện chống giật có thay thế aptomat không?

Không nên hiểu đơn giản là tủ chống giật thay thế hoàn toàn mọi loại aptomat. Tùy thiết kế, tủ điện chống giật có thể tích hợp hoặc phối hợp với các thiết bị đóng cắt và bảo vệ khác để tạo thành hệ thống bảo vệ tổng thể.

Nhà có trẻ nhỏ có nên lắp tủ điện chống giật?

Gia đình có trẻ nhỏ nên đặc biệt quan tâm đến an toàn điện. Tủ điện chống giật có thể là một trong những lớp bảo vệ bổ sung, bên cạnh việc che chắn ổ cắm, quản lý dây điện và hướng dẫn trẻ sử dụng điện an toàn.

Tủ điện chống giật có dùng được cho nhà xưởng không?

Có, nhưng cần lựa chọn loại tủ phù hợp với hệ thống điện của nhà xưởng. Nếu công trình sử dụng điện 3 pha, cần lựa chọn thiết bị được thiết kế cho hệ thống 3 pha và có thông số phù hợp với tải thực tế.

Có nên tự lắp tủ điện chống giật tại nhà?

Không nên tự đấu nối nếu không có chuyên môn về điện. Việc lắp đặt cần được thực hiện đúng sơ đồ, đúng thông số và đảm bảo các yêu cầu an toàn điện.

13. Kết luận

Tủ điện chống giật là gì? Đây là giải pháp bảo vệ được thiết kế nhằm giám sát hệ thống điện, phát hiện các tình trạng mất an toàn như dòng rò hoặc chạm điện và thực hiện cảnh báo, ngắt điện theo cơ chế bảo vệ của thiết bị.

Điểm quan trọng cần nhớ là tủ điện chống giật không chỉ đơn thuần là một chiếc hộp chứa aptomat. Với các hệ thống hiện đại, tủ có thể tích hợp nhiều thành phần như thiết bị đóng cắt, bộ phát hiện dòng rò, bộ điều khiển, cảnh báo và các chức năng bảo vệ khác.

Đối với gia đình sử dụng điện 1 pha, có thể tham khảo các giải pháp như Primer P12-1P. Với nhà xưởng, trang trại hoặc công trình sử dụng điện 3 pha, Primer TD-3P68 là một giải pháp được thiết kế cho hệ thống điện 3 pha.

Quan trọng nhất, hãy lựa chọn thiết bị dựa trên loại điện, công suất, đặc điểm công trình và nguy cơ thực tế, đồng thời đảm bảo lắp đặt đúng kỹ thuật. An toàn điện không nên chỉ được quan tâm sau khi sự cố xảy ra. Chủ động phát hiện và xử lý nguy cơ từ sớm chính là cách xây dựng một hệ thống điện an toàn hơn cho gia đình và công trình.

Liên hệ Primer để được tư vấn giải pháp tủ điện chống giật phù hợp với hệ thống điện của bạn.