Quạt lọc tủ điện (hay còn gọi là quạt hút gió tủ điện kèm lưới lọc bụi) được sử dụng phổ biến trong các khu công nghiệp, đặc biệt được ứng dụng trong các tủ điện công nghiệp, do nhu cầu công việc ngày càng tăng cao, công nhân nhiều việc không thể chăm sóc tủ điện thường xuyên, vì vậy để tránh bụi bẩn xâm nhập thì quạt lọc tủ điện được thiết kế để giúp công nhân giảm tải lượng công việc, bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về quạt lọc gió tủ điện.
Quạt lọc tủ điện là gì?
Trong thế giới công nghiệp việc tối ưu hóa công việc luôn được chú trọng, được nhiều các khu công nghiệp, chủ doanh nghiệp đặc biệt quan tâm đến. Vậy quạt lọc tủ điện là gì? Quạt lọc tủ điện là thiết bị làm mát và thông gió kết hợp tấm lọc bụi, gồm các thành phần chính như quạt hướng trục, vỏ nhựa chống cháy và lưới lọc bụi. Đây là một dụng cụ quạt tuy nhỏ nhưng có thể giúp lọc bụi trong tủ điện thông qua lưới lọc bui vô cùng chắc chắn.
Quạt lọc tủ điện được làm từ nhựa ABS chống cháy cho phần khung, sợi tổng hợp không dệt hoặc sợi nylon cho tấm lọc bụi, và hợp kim nhôm hoặc đồng/thép cho phần động cơ quạt bên trong, được các kỹ sư thiết kế vô cùng tỉ mỉ tạo lên màu sắc giản dị mà vô cùng đẹp và thiết vô cùng cứng chắc.
>>> Xem thêm: Quạt Lọc Tủ Điện Loại Nào Tốt, Hợp Ngân Sách Xưởng
Sở dĩ quạt lọc tủ điện được nhiều chủ doanh nghiệp ưa chọn là bởi vì nó mang thiết kế chắc chắn có nhiều lớp, cùng Hải Phòng Tech tìm hiểu các bộ phận.
Cấu tạo của quạt lọc tủ điện
Quạt lọc tủ điện gồm các bộ phận chính: mặt nạ (lưới lọc), tấm lọc bụi, quạt tản nhiệt và khung gắn. Các bộ phận này phối hợp với nhau để làm mát và giữ cho không gian bên trong tủ điện luôn sạch sẽ.
Mặt nạ (Lưới lọc)
- Chức năng: Che chắn bên ngoài, bảo vệ các bộ phận bên trong và định hướng dòng khí ra vào.
- Đặc điểm: Thường làm bằng nhựa cứng chống cháy, thiết kế các nan chớp nghiêng để ngăn nước mưa hoặc bụi lớn tạt trực tiếp vào tủ. Có các ngàm khóa giúp tháo lắp dễ dàng bằng tay mà không cần dụng cụ phức tạp.
Tấm lọc bụi (Bông lọc)
- Chức năng: Lọc sạch bụi mịn, mạt kim loại hoặc tạp chất lơ lửng trong không khí trước khi đưa vào hoặc đẩy ra khỏi tủ.
- Đặc điểm: Làm từ sợi tổng hợp (như nylon hoặc polyester) có độ dày tiêu chuẩn, dễ dàng lấy ra để giặt sạch hoặc thay mới định kỳ.
Quạt tản nhiệt
- Chức năng: Tạo lực hút hoặc thổi cưỡng bức để lưu thông không khí, đẩy khí nóng bên trong tủ ra ngoài hoặc hút khí tươi mát từ ngoài vào.
- Đặc điểm: Thường là loại quạt hướng trục chạy bằng điện áp AC (220V) hoặc DC (24V), gồm motor dây đồng bền bỉ và cánh quạt tạo lưu lượng gió lớn nhưng độ ồn thấp.
Khung gắn
- Chức năng: Cố định toàn bộ cụm quạt và lưới lọc vào vị trí lỗ khoét trên cánh hoặc thân tủ điện.
- Đặc điểm: Tích hợp ngàm kẹp cơ học thông minh giúp bám chắc vào tôn tủ mà không bắt buộc phải dùng ốc vít, đi kèm viền ron cao su non chống nước và bịt kín các khe hở viền mép.
>>> Xem thêm: Tủ Bù Công Suất Là Gì? Nguyên Lý, Cấu Tạo Và Ứng Dụng Thực Tế
Để chọn công suất quạt (lưu lượng gió) và kích thước lỗ khoét chuẩn cho tủ điện, bạn cần tính toán dựa trên lượng nhiệt tỏa ra từ các thiết bị bên trong.
Cách chọn công suất quạt theo lưu lượng gió
Để chọn công suất quạt tản nhiệt phù hợp cho tủ điện, bạn cần xác định lưu lượng gió cần thiết, đơn vị tính là m³/h. Có thể thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Tính tổng công suất tỏa nhiệt
Tính tổng công suất hao tán nhiệt của tất cả thiết bị bên trong tủ điện. Giá trị này được ký hiệu là Ploss và tính bằng Watt.
Các thiết bị cần tính thường bao gồm:
- Biến tần
- PLC
- Bộ nguồn
- Khởi động từ
- Biến áp
- Servo driver
- Các thiết bị điện tử công suất khác
Bước 2: Xác định độ chênh lệch nhiệt độ
Độ chênh lệch nhiệt độ được tính theo công thức:
- Tmax: Nhiệt độ tối đa cho phép bên trong tủ điện. Thông thường nên chọn từ 40°C đến 45°C để đảm bảo độ bền của thiết bị.
- Tamb: Nhiệt độ môi trường bên ngoài tủ điện. Thông thường có thể lấy nhiệt độ cao nhất vào mùa hè, khoảng 35°C đến 38°C.
Thông thường, độ chênh lệch nhiệt độ lý tưởng nên nằm trong khoảng từ 5°C đến 10°C.
Bước 3: Tính lưu lượng gió cần thiết
Lưu lượng gió cần thiết được tính theo công thức:
Trong đó:
- V: Lưu lượng gió cần thiết, đơn vị m³/h.
- Ploss: Tổng công suất tỏa nhiệt của thiết bị, đơn vị W.
- ΔT: Độ chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ, đơn vị °C.
Ví dụ tính toán
Tổng công suất tỏa nhiệt của thiết bị là 300W. Nhiệt độ bên trong tủ được phép cao hơn môi trường bên ngoài tối đa 7°C.
Như vậy, lưu lượng gió tối thiểu cần thiết là khoảng 133 m³/h.
Bước 4: Chọn quạt theo hệ số an toàn
Trong thực tế, tấm lọc bụi, lưới bảo vệ và hướng lắp đặt sẽ làm giảm lưu lượng gió của quạt. Vì vậy, cần nhân thêm hệ số an toàn từ 1,2 đến 1,5.
Với ví dụ trên, nếu chọn hệ số an toàn là 1,3:
Do đó, nên chọn bộ quạt lọc có lưu lượng thực tế từ 173 m³/h trở lên.
Kích thước lỗ khoét theo kích thước quạt lọc
Kích thước lỗ khoét trên vỏ tủ điện phụ thuộc vào kích thước khung hoặc mặt nạ của bộ quạt lọc, không chỉ phụ thuộc vào kích thước riêng của quạt tản nhiệt bên trong.
Dưới đây là một số kích thước phổ biến thường gặp ở các dòng quạt lọc tiêu chuẩn như Leipole, Linkwell và các sản phẩm có thiết kế tương đương:
| Kích thước mặt nạ | Kích thước lỗ khoét | Kích thước quạt thường dùng |
|---|---|---|
| 148 × 148 mm | 122 × 122 mm | 120 × 120 × 38 mm |
| 204 × 204 mm | 175 × 175 mm | 150 × 150 × 50 mm |
| 255 × 255 mm | 223 × 223 mm | 200 × 200 × 60 mm |
| 323 × 323 mm | 292 × 292 mm | Quạt hướng trục hoặc quạt ly tâm công suất lớn |
Lưu ý khi khoét lỗ tủ điện
- Luôn kiểm tra bản vẽ kích thước hoặc tài liệu kỹ thuật của đúng mã quạt trước khi khoét lỗ.
- Kích thước lỗ khoét giữa các hãng có thể chênh lệch từ 1 đến 3 mm.
- Cần kiểm tra vị trí ngàm khóa, gioăng kín và chiều dày tôn của tủ điện.
- Không nên khoét lỗ chỉ dựa trên kích thước quạt hướng trục bên trong.
- Nên đánh dấu và đo lại kích thước thực tế của bộ quạt lọc trước khi gia công hàng loạt.
Nguyên lý hoạt động của quạt lọc tủ điện
Quạt lọc tủ điện hoạt động dựa trên nguyên lý đối lưu không khí cưỡng bức kết hợp với lọc bụi cơ học. Hệ thống liên tục đưa không khí mát từ bên ngoài vào tủ và đẩy khí nóng ra ngoài, giúp duy trì nhiệt độ ổn định, hạn chế bụi bẩn xâm nhập và tăng tuổi thọ cho thiết bị điện.
Quá trình này diễn ra liên tục theo hai chu trình chính dưới đây.
1. Hút không khí mát vào tủ (Cửa nạp)
Tạo vùng áp suất thấp
Khi quạt bắt đầu quay, cánh quạt tạo ra vùng áp suất thấp bên trong tủ điện, từ đó hút không khí từ môi trường bên ngoài vào.
Lọc sạch không khí trước khi đưa vào tủ
Không khí đi qua mặt nạ quạt và bắt buộc phải xuyên qua lớp bông lọc bụi trước khi đi vào bên trong tủ.
↓
Mặt nạ quạt lọc
↓
Bông lọc bụi
↓
Không khí sạch đi vào tủ điện
Giữ lại bụi và tạp chất
Tấm lọc sẽ giữ lại bụi mịn, mạt kim loại, sợi vải và các tạp chất có trong không khí, giúp giảm nguy cơ bám bụi lên linh kiện điện tử, hạn chế hiện tượng chập cháy và giảm tần suất bảo trì.
2. Đẩy không khí nóng ra ngoài (Cửa xả)
Không khí hấp thụ nhiệt
Sau khi đi vào tủ, luồng không khí mát sẽ di chuyển qua các thiết bị sinh nhiệt như:
- Biến tần
- PLC
- Bộ nguồn
- Khởi động từ
- Servo Driver
- Biến áp
Trong quá trình lưu thông, không khí hấp thụ nhiệt lượng phát ra từ các thiết bị và dần trở thành luồng khí nóng.
Khí nóng được đẩy ra ngoài
Theo nguyên lý đối lưu, khí nóng luôn có xu hướng bay lên phía trên. Kết hợp với áp suất do quạt tạo ra, toàn bộ lượng khí nóng sẽ được đẩy ra ngoài thông qua cửa xả hoặc cụm lưới lọc bố trí ở phía trên của tủ điện.
↓
Làm mát thiết bị
↓
Hấp thụ nhiệt
↓
Khí nóng thoát ra ngoài
Hai sơ đồ lắp đặt quạt lọc phổ biến
Tùy theo vị trí thiết bị và yêu cầu làm mát, quạt lọc tủ điện thường được lắp theo một trong hai phương án sau.
Phương án 1: Hệ thống áp suất dương (Quạt hút gió vào)
Đây là phương án được sử dụng phổ biến nhất trong các tủ điện công nghiệp.
- Quạt được lắp ở phía dưới của tủ.
- Không khí sạch được hút từ bên ngoài vào.
- Khí nóng tự động thoát ra qua cửa xả hoặc lưới lọc phía trên.
│
Thiết bị điện
│
↑ Không khí mát được quạt thổi vào
Quạt lọc (đặt dưới đáy tủ)
Phương án 2: Hệ thống áp suất âm (Quạt hút khí ra)
Phương án này thường được áp dụng khi phần lớn nguồn nhiệt tập trung ở phía trên của tủ điện.
- Quạt được lắp ở phía trên.
- Quạt hút trực tiếp khí nóng từ trong tủ ra ngoài.
- Không khí mát tự đi vào qua cửa hút hoặc lưới lọc phía dưới.
│
Thiết bị điện
│
Không khí mát đi vào từ phía dưới ↑
Nên chọn phương án nào?
| Tiêu chí | Áp suất dương | Áp suất âm |
|---|---|---|
| Khả năng chống bụi | ★★★★★ | ★★★☆☆ |
| Hiệu quả làm mát tổng thể | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Thiết kế phổ biến | Rất phổ biến | Ít phổ biến hơn |
| Khuyến nghị | Nên ưu tiên | Dùng khi cần hút nhiệt mạnh ở phía trên |
Hướng dẫn lắp đặt và bảo trì quạt lọc tủ điện
Việc lắp đặt đúng vị trí và bảo trì định kỳ không chỉ giúp quạt lọc phát huy tối đa hiệu quả làm mát mà còn kéo dài tuổi thọ của quạt cũng như toàn bộ thiết bị bên trong tủ điện.
1. Vị trí lắp đặt theo tiêu chuẩn kỹ thuật
Để tạo được dòng lưu thông không khí hiệu quả nhất, cửa hút và cửa xả cần được bố trí theo nguyên lý đối lưu tự nhiên kết hợp với đối lưu cưỡng bức.
Lưới hút không khí mát
- Lắp ở phía dưới của tủ điện.
- Khoảng cách từ đáy tủ lên vị trí lắp nên từ 20 – 30 cm.
- Đây là khu vực có nhiệt độ môi trường thấp nhất, giúp hút được lượng không khí mát tối đa.
Cửa thoát khí nóng
- Lắp ở phía trên của tủ điện.
- Khoảng cách đến nóc tủ nên từ 10 – 20 cm.
- Đây là nơi khí nóng tập trung sau khi đi qua các thiết bị điện.
Bố trí theo đường chéo
Để luồng không khí quét qua toàn bộ thiết bị bên trong tủ, nên bố trí cửa hút và cửa xả ở hai góc đối diện nhau.
│ ↑ Cửa xả
│ Thiết bị điện │
│ │
│ Cửa hút ↑ │
└──────────────────────┘
2. Sơ đồ đấu nối và điều khiển điện
Quạt lọc có thể được đấu nối theo hai phương án phổ biến sau.
Phương án 1: Chạy trực tiếp
Quạt được đấu song song với khởi động từ hoặc CB tổng của tủ điện.
↓
Khởi động từ tổng
├── Thiết bị điện
└── Quạt lọc
Ưu điểm:
- Đấu nối đơn giản.
- Chi phí thấp.
Nhược điểm:
- Quạt hoạt động liên tục ngay cả khi nhiệt độ thấp.
- Tiêu thụ điện nhiều hơn.
- Bông lọc nhanh bám bụi và cần vệ sinh thường xuyên.
Phương án 2: Điều khiển bằng Thermostat (Khuyến nghị)
Quạt được cấp nguồn thông qua bộ điều khiển nhiệt độ (Thermostat) lắp trong tủ điện.
↓
Thermostat
↓
Quạt lọc
Có thể cài đặt nhiệt độ đóng quạt khoảng 35°C.
- Khi nhiệt độ trong tủ vượt quá giá trị cài đặt, Thermostat đóng tiếp điểm và quạt bắt đầu hoạt động.
- Khi nhiệt độ giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt, Thermostat tự động ngắt quạt.
3. Quy trình lắp đặt cơ khí
Việc lắp đặt bộ quạt lọc có thể thực hiện theo bốn bước dưới đây.
Bước 1. Đo và khoét lỗ
Đánh dấu vị trí lắp đặt, sau đó khoét lỗ trên vỏ tủ theo đúng kích thước mà nhà sản xuất quy định.
Bước 2. Xử lý mép cắt
Mài nhẵn toàn bộ cạnh sắc của lỗ khoét để tránh làm rách gioăng cao su và đảm bảo an toàn khi lắp đặt.
Bước 3. Lắp khung mặt nạ
Đặt khung vào lỗ khoét và ấn nhẹ cho đến khi các ngàm khóa tự động giữ chặt trên thành tủ.
Bước 4. Hoàn thiện
Lắp quạt vào khung, đặt tấm lọc bụi đúng vị trí rồi gài mặt nạ bảo vệ bên ngoài.
4. Hướng dẫn bảo trì và bảo dưỡng định kỳ
Bảo dưỡng đúng chu kỳ giúp duy trì lưu lượng gió ổn định, giảm tiêu hao điện năng và kéo dài tuổi thọ của quạt.
Vệ sinh tấm lọc bụi
- Thực hiện định kỳ mỗi 1 – 3 tháng, tùy theo mức độ bụi của môi trường.
- Tháo mặt nạ, lấy tấm lọc ra và rửa bằng nước sạch.
- Để khô hoàn toàn trước khi lắp trở lại.
Thay tấm lọc định kỳ
- Sau thời gian dài sử dụng, tấm lọc có thể bị bết dầu, biến dạng hoặc rách.
- Nên thay mới sau khoảng 6 – 12 tháng hoặc sớm hơn nếu môi trường nhiều bụi.
Kiểm tra và bảo dưỡng quạt
- Kiểm tra tiếng ồn và độ rung của quạt trong quá trình hoạt động.
- Vệ sinh cánh quạt khi có nhiều bụi bám.
- Nếu quạt phát ra tiếng kêu bất thường (kẹt, két hoặc rít), cần kiểm tra bạc đạn hoặc tra dầu cho trục motor (đối với loại cho phép bảo dưỡng).
Khuyến nghị bảo trì
| Hạng mục | Chu kỳ |
|---|---|
| Vệ sinh bông lọc | 1 – 3 tháng |
| Kiểm tra quạt | 3 tháng |
| Tra dầu (nếu có) | 6 tháng |
| Thay tấm lọc | 6 – 12 tháng |
Ứng dụng thực tế của quạt lọc tủ điện
Quạt lọc tủ điện được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển, tự động hóa và phân phối điện. Thiết bị giúp duy trì nhiệt độ ổn định, hạn chế bụi bẩn xâm nhập và giảm nguy cơ hư hỏng linh kiện do quá nhiệt.
1. Ứng dụng trong các loại tủ điện công nghiệp
Tủ điều khiển biến tần
Biến tần là một trong những thiết bị sinh nhiệt lớn nhất bên trong tủ điện. Khi hoạt động liên tục hoặc vận hành ở tải cao, phần công suất và bộ tản nhiệt của biến tần có thể tăng nhiệt nhanh chóng.
- Hỗ trợ giải nhiệt cho bộ tản nhiệt của biến tần.
- Giảm nguy cơ xuất hiện cảnh báo quá nhiệt.
- Hạn chế tình trạng biến tần giảm công suất hoặc dừng hoạt động đột ngột.
- Giúp biến tần vận hành ổn định trong thời gian dài.
Tủ điều khiển PLC và hệ thống tự động hóa
Các thiết bị như PLC, module mở rộng, bộ nguồn, relay trung gian, máy tính công nghiệp và màn hình HMI khá nhạy cảm với nhiệt độ cao và bụi bẩn.
- Duy trì nhiệt độ bên trong tủ ở mức phù hợp với thiết bị.
- Hạn chế bụi bám lên bo mạch và đầu nối tín hiệu.
- Giảm nguy cơ lỗi truyền thông, lỗi nguồn và chập mạch.
- Tăng độ ổn định cho hệ thống điều khiển tự động.
Tủ phân phối điện hạ thế
Trong các tủ điện MSB, MDB, DB hoặc tủ động lực, các thiết bị đóng cắt dòng điện lớn có thể phát sinh nhiệt trong quá trình vận hành.
Quạt lọc hỗ trợ giải nhiệt cho:
- ACB
- MCCB
- MCB
- Contactor
- Thanh cái đồng
- Relay bảo vệ
- Các đầu nối công suất lớn
Việc thông gió đúng cách giúp giảm nhiệt độ cục bộ tại các điểm đấu nối, hạn chế lão hóa lớp cách điện và hỗ trợ thiết bị đóng cắt hoạt động ổn định.
Tủ bù công suất phản kháng
Tụ bù, cuộn kháng và contactor chuyên dụng đều sinh nhiệt trong quá trình đóng cắt và vận hành. Nếu nhiệt độ bên trong tủ tăng quá cao, tuổi thọ của tụ điện có thể giảm nhanh.
- Hỗ trợ tản nhiệt cho tụ bù và cuộn kháng.
- Giảm nguy cơ tụ bị phồng, giảm điện dung hoặc hư hỏng sớm.
- Giúp contactor tụ bù hoạt động ổn định hơn.
- Hạn chế nhiệt tích tụ trong tủ khi hệ thống bù làm việc liên tục.
2. Ứng dụng theo đặc thù môi trường sản xuất
Nhà máy dệt may và bao bì giấy
Đây là các môi trường thường có nhiều bụi mịn, xơ vải và sợi giấy lơ lửng trong không khí. Nếu không được ngăn chặn, các tạp chất này có thể bám vào quạt, bo mạch, đầu nối và tiếp điểm điện.
- Giữ lại phần lớn xơ vải và bụi trước khi không khí đi vào tủ.
- Hạn chế bụi bám lên linh kiện điện.
- Giảm nguy cơ tiếp điểm bị nóng hoặc phóng điện do bụi tích tụ.
- Giảm tần suất vệ sinh bên trong tủ điện.
Nhà máy xi măng, xưởng mộc và xưởng cơ khí
Các khu vực này thường có nhiều bụi đá, bụi gỗ và mạt kim loại trong không khí. Một số loại bụi và mạt kim loại có khả năng dẫn điện hoặc làm giảm khoảng cách cách điện giữa các linh kiện.
- Tấm lọc giúp giữ lại bụi và mạt kim loại trước khi chúng đi vào tủ.
- Hạn chế nguy cơ chập điện và phóng điện bề mặt.
- Giảm bụi bám trên bo mạch, thanh cái và đầu cốt.
- Giúp việc kiểm tra, vệ sinh và bảo trì tủ điện thuận tiện hơn.
Trạm bơm và hệ thống xử lý nước thải
Tủ điện tại trạm bơm hoặc khu xử lý nước thường làm việc trong môi trường có độ ẩm cao, nhiều côn trùng và có nguy cơ bị nước tạt.
- Mặt nạ dạng nan chớp giúp hạn chế nước tạt trực tiếp vào tủ.
- Tấm lọc giúp ngăn bụi bẩn và côn trùng xâm nhập.
- Hỗ trợ làm mát biến tần, bộ nguồn và thiết bị điều khiển bơm.
- Giảm hiện tượng ngưng tụ hơi ẩm khi được kết hợp với hệ thống sưởi hoặc điều khiển nhiệt độ phù hợp.
3. Lợi ích cốt lõi khi sử dụng quạt lọc tủ điện
| Lợi ích | Hiệu quả thực tế |
|---|---|
| Giảm lỗi do quá nhiệt | Hạn chế biến tần báo lỗi, thiết bị đóng cắt tác động bất thường hoặc hệ thống dừng máy do nhiệt độ cao. |
| Giảm bụi bên trong tủ | Hạn chế bụi, xơ vải và mạt kim loại bám lên linh kiện điện tử và đầu nối. |
| Tiết kiệm chi phí đầu tư | Chi phí mua và vận hành thường thấp hơn so với điều hòa tủ điện trong các môi trường thông thoáng. |
| Tiết kiệm điện năng | Công suất tiêu thụ thấp, đặc biệt khi quạt được điều khiển tự động bằng Thermostat. |
| Kéo dài tuổi thọ thiết bị | Giúp linh kiện vận hành trong điều kiện nhiệt độ phù hợp, từ đó làm chậm quá trình lão hóa vật liệu và cách điện. |
| Giảm chi phí bảo trì | Hạn chế hư hỏng do bụi và nhiệt, đồng thời giảm tần suất vệ sinh toàn bộ bên trong tủ. |
Khi nào nên dùng quạt lọc thay cho điều hòa tủ điện?
Quạt lọc phù hợp khi nhiệt độ môi trường bên ngoài thấp hơn nhiệt độ tối đa cho phép bên trong tủ và không khí ngoài môi trường có thể được sử dụng để làm mát.
- Tủ đặt trong nhà xưởng thông thoáng.
- Nhiệt độ môi trường không quá cao.
- Tổng công suất tỏa nhiệt của thiết bị ở mức vừa phải.
- Không yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm quá chính xác.
- Môi trường không chứa khí ăn mòn hoặc hơi hóa chất nguy hiểm.
