• Chức năng: Đánh giá khả năng tản nhiệt của tủ điện
• Đầu vào: Kích thước tủ, thiết bị sinh nhiệt, môi trường lắp đặt
• Kết quả: Nhiệt độ dự kiến trong tủ, lưu lượng quạt và công suất điều hòa
• Tiêu chuẩn tham khảo: IEC 60890
• Ứng dụng: Tủ điều khiển, tủ PLC, tủ biến tần, MCC, MSB

Biên Tập: Đội ngũ kỹ thuật www.dienhathe.com

Vì sao cần tính toán thoát nhiệt cho tủ điện?

Nhiều sự cố trong tủ điện không xuất phát từ quá tải hoặc ngắn mạch mà đến từ nhiệt độ vận hành quá cao. Khi nhiệt độ bên trong tủ vượt quá giới hạn cho phép, tuổi thọ của biến tần, PLC, nguồn 24VDC, relay điện tử và các thiết bị bán dẫn sẽ suy giảm đáng kể.

Trong nhiều dự án, kỹ sư thường tập trung vào lựa chọn MCCB, contactor hoặc tiết diện dây dẫn nhưng lại bỏ qua bài toán nhiệt. Hậu quả là sau khi đưa vào vận hành, nhiệt độ trong tủ tăng cao, quạt làm mát không đủ công suất hoặc phải cải tạo bổ sung điều hòa tủ điện với chi phí lớn.

Để hỗ trợ đánh giá nhanh khả năng tản nhiệt ngay từ giai đoạn thiết kế, www.dienhathe.com phát triển công cụ tính toán thoát nhiệt tủ điện dựa trên nguyên tắc của tiêu chuẩn IEC 60890.

Công cụ tính toán những gì?

Thay vì chỉ đưa ra một con số nhiệt độ đơn giản, công cụ thực hiện đánh giá toàn diện khả năng tản nhiệt của tủ điện.

• Tổng công suất nhiệt phát sinh bên trong tủ.
• Khả năng tản nhiệt tự nhiên của vỏ tủ.
• Nhiệt độ dự kiến bên trong tủ.
• Mức độ quá tải nhiệt.
• Lưu lượng quạt thông gió cần thiết.
• Công suất điều hòa tủ điện đề xuất.
• Khả năng đáp ứng nhiệt độ thiết kế.

Kết quả được trình bày trực quan giúp kỹ sư nhanh chóng xác định tủ có đạt yêu cầu hay không.

Tính toán dựa trên kích thước thực tế của tủ điện

Công cụ cho phép nhập đầy đủ các thông số hình học của tủ điện như chiều rộng, chiều cao và chiều sâu. Từ các thông số này, hệ thống tự động tính toán diện tích trao đổi nhiệt giữa vỏ tủ và môi trường xung quanh. Đây là yếu tố quyết định khả năng tản nhiệt tự nhiên của tủ điện.

Đối với các tủ có kích thước nhỏ nhưng chứa nhiều thiết bị công suất lớn, khả năng thoát nhiệt thường thấp hơn đáng kể so với các tủ có kích thước lớn.

Hỗ trợ nhiều loại thiết bị sinh nhiệt

Mỗi thiết bị trong tủ điện đều phát sinh nhiệt trong quá trình hoạt động. Công cụ cho phép nhập nhanh các thiết bị phổ biến như:

• Biến tần (VFD).
• PLC.
• MCCB.
• MCB.
• Khởi động mềm.
• Nguồn 24VDC.
• Relay.
• Thiết bị điều khiển.

Ngoài danh sách có sẵn, người dùng cũng có thể nhập trực tiếp tổng công suất nhiệt nếu đã có dữ liệu từ catalogue nhà sản xuất.

 

Đánh giá nhiệt độ bên trong tủ trước khi sản xuất

Một ưu điểm lớn của công cụ là khả năng dự báo nhiệt độ vận hành của tủ điện dựa trên tải nhiệt thực tế.

Thông qua dữ liệu đầu vào, hệ thống sẽ xác định nhiệt độ dự kiến bên trong tủ và so sánh với nhiệt độ giới hạn do người thiết kế đặt ra.

Nếu nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép, công cụ sẽ đưa ra cảnh báo để kỹ sư điều chỉnh thiết kế trước khi chế tạo.

 

Tự động đề xuất quạt thông gió

Đối với các trường hợp tản nhiệt tự nhiên không đủ, công cụ sẽ tính toán lưu lượng gió tối thiểu cần thiết.

Kết quả bao gồm:

• Lưu lượng quạt yêu cầu.
• Số lượng quạt đề xuất.
• Kích thước quạt tham khảo.
• Phương án bố trí hút và thổi.

Thông tin này giúp đơn vị sản xuất tủ điện lựa chọn quạt phù hợp mà không phải tính toán thủ công.

Đề xuất công suất điều hòa tủ điện

Đối với các tủ biến tần công suất lớn hoặc tủ lắp đặt ngoài trời, quạt thông gió đôi khi không còn đủ khả năng giải nhiệt.

Khi đó công cụ sẽ tính toán lượng nhiệt dư cần loại bỏ và đề xuất công suất điều hòa tủ điện phù hợp.

Kết quả thường được hiển thị dưới dạng Watt và BTU/h để thuận tiện khi lựa chọn thiết bị làm mát.

Xét đến điều kiện lắp đặt thực tế

Khả năng tản nhiệt của tủ điện phụ thuộc nhiều vào vị trí lắp đặt.

Công cụ cho phép đánh giá các trường hợp như:

• Tủ đặt độc lập.
• Tủ áp sát tường.
• Tủ lắp trong nhà.
• Tủ ngoài trời.
• Môi trường nhiệt độ cao.

Nhờ đó kết quả phản ánh sát hơn với điều kiện vận hành thực tế tại công trình.

Ứng dụng trong thiết kế tủ điện công nghiệp

Tủ biến tần

Đánh giá khả năng phát nhiệt của VFD và xác định nhu cầu làm mát.

Tủ PLC và điều khiển

Kiểm tra nhiệt độ làm việc của các module điều khiển điện tử.

Tủ MCC

Ước lượng nhiệt lượng sinh ra từ MCCB, contactor và thanh cái.

Tủ ngoài trời

Xác định nhu cầu sử dụng quạt hoặc điều hòa chuyên dụng.

Tủ điện năng lượng mặt trời

Đánh giá điều kiện vận hành trong môi trường nhiệt độ cao.

Lợi ích khi sử dụng công cụ

• Phát hiện sớm nguy cơ quá nhiệt.
• Giảm rủi ro hư hỏng thiết bị điện tử.
• Tối ưu chi phí quạt và điều hòa.
• Rút ngắn thời gian thiết kế tủ điện.
• Hỗ trợ lập báo giá thiết bị làm mát.
• Nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

Lưu ý khi sử dụng kết quả

Kết quả từ công cụ mang tính hỗ trợ thiết kế sơ bộ và phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào. Công suất tổn hao của thiết bị nên được lấy từ catalogue chính hãng nếu có. Đối với các tủ điện công suất lớn, tủ đặt ngoài trời hoặc môi trường nhiệt độ khắc nghiệt, cần kiểm tra bổ sung bằng các phương pháp tính nhiệt chi tiết hoặc phần mềm chuyên dụng.

Ngoài yếu tố nhiệt, việc bố trí thiết bị, hướng lưu thông không khí và vị trí lắp đặt quạt cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả làm mát thực tế.

Nếu cần hỗ trợ thiết kế tủ điện, lựa chọn quạt lọc gió, điều hòa tủ điện, MCCB, biến tần hoặc thiết bị điều khiển công nghiệp, liên hệ Ms Nhung – 0907 764 966 hoặc truy cập www.dienhathe.com để được hỗ trợ.

FAQ

Tại sao biến tần thường là nguồn phát nhiệt lớn nhất trong tủ điện?

Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất như IGBT hoặc MOSFET để thực hiện quá trình chuyển đổi điện năng. Trong quá trình đóng cắt và điều khiển động cơ, một phần năng lượng sẽ chuyển thành nhiệt. Công suất biến tần càng lớn thì lượng nhiệt phát sinh càng cao. Nếu không được tính toán thoát nhiệt phù hợp, nhiệt độ bên trong tủ có thể tăng nhanh và ảnh hưởng đến tuổi thọ của toàn bộ hệ thống điều khiển.

Khi nào cần sử dụng điều hòa tủ điện thay vì quạt thông gió?

Quạt thông gió chỉ có tác dụng trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài tủ. Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh đã cao hoặc yêu cầu duy trì nhiệt độ thấp hơn môi trường, quạt sẽ không còn hiệu quả. Trong các trường hợp tủ điện ngoài trời, tủ biến tần công suất lớn hoặc môi trường nhiều bụi, điều hòa tủ điện thường là giải pháp phù hợp hơn để kiểm soát nhiệt độ ổn định.

Công cụ có thể thay thế hoàn toàn việc tính toán nhiệt chuyên sâu không?

Không. Công cụ được thiết kế để hỗ trợ đánh giá sơ bộ trong giai đoạn thiết kế và lựa chọn thiết bị. Đối với các dự án đặc biệt như trung tâm dữ liệu, hệ thống điện công suất lớn hoặc tủ điện có mật độ thiết bị rất cao, cần thực hiện các phân tích nhiệt chi tiết hơn và tham khảo dữ liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất thiết bị. Tuy nhiên công cụ vẫn giúp phát hiện nhanh các nguy cơ quá nhiệt ngay từ giai đoạn đầu của dự án.