Điện áp nhà máy Nhật: 200 V 3 pha và 50/60 Hz
Nhãn thông số (nameplate) của một máy sản xuất tại Nhật ghi "3φ AC 200 V 50/60 Hz". Còn lưới điện nhà máy của bạn ở Việt Nam thường là 3 pha khoảng 380–400 V, 50 Hz. Trước khi đấu nối, cần trả lời ba câu hỏi: máy có cần máy biến áp không, động cơ có chạy giống nhau ở tần số của bạn không, và trong các mức điện áp bên trong máy (200 V, 100 V, 24 V DC) mức nào thật sự là việc của bạn.
Trả lời ngắn: nhà máy Nhật thường chạy động cơ bằng 3 pha 200 V (tải lớn hơn dùng loại 400 V), chiếu sáng và thiết bị nhỏ bằng 1 pha 100 V, mạch điều khiển bằng 24 V DC. Lưới điện là 50 Hz ở miền đông Nhật Bản và 60 Hz ở miền tây. Máy chế tạo cho 200 V thường cần một máy biến áp hạ áp, hoặc một phiên bản điện áp khác từ nhà cung cấp, trước khi chạy được trên nguồn nhà máy 380–480 V. Tần số là một việc kiểm tra riêng, vì nó thay đổi tốc độ động cơ và tải của động cơ lẫn cuộn hút xoay chiều.
Bài này giải thích các mức điện áp Nhật Bản bạn sẽ gặp trên bản vẽ và nhãn máy, so sánh với nguồn nhà máy điển hình ở Việt Nam và một số nước khác, cho thấy vì sao cùng một động cơ chỉ lấy một nửa dòng điện ở 400 V. Cuối bài là danh sách kiểm tra và mẫu thư hỏi nhà cung cấp Nhật. Bài liệt kê những điều cần xác nhận, không phải quy trình lắp đặt.
Mục lục
- Các mức điện áp bên trong một nhà máy Nhật
- Nhật Bản so với nhà máy của bạn: điện áp và tần số nguồn điển hình
- Vì sao điện áp làm thay đổi dòng điện và tổn thất trên cáp
- 50 Hz và 60 Hz thay đổi điều gì
- Có cần máy biến áp không?
- Kiểm tra mạch 24 V DC ở đầu cuối
- Danh sách kiểm tra trước khi đặt hàng hoặc đấu nối
- Câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật
- Phạm vi và giới hạn của bài này
- Hỏi đáp (FAQ)
- Nguồn tham khảo
Các mức điện áp bên trong một nhà máy Nhật
Một nhà máy Nhật không chạy mọi thứ bằng một mức điện áp. Nguồn được chọn theo tải và theo tiêu chuẩn thiết kế riêng của nhà máy. Bơm và quạt lớn có thể dùng nguồn 3 pha loại 400 V, còn động cơ thông thường cũng chạy bằng 3 pha 200 V. Chiếu sáng, ổ cắm và thiết bị nhỏ dùng 1 pha 100 V, còn cảm biến, I/O của PLC và rơ le thường dùng 24 V DC.
"Loại 400 V" (400 V-class) không phải một con số duy nhất. Thiết bị trong nhóm này có thể ghi 400 V, 415 V hoặc 440 V, nên hai thiết bị cùng gọi là "400 V" chưa chắc thay thế được cho nhau. Một máy cũng có thể dùng nhiều mức điện áp cùng lúc: ví dụ van điện (motorized valve) dùng 200 V cho động cơ, nhưng lệnh đóng/mở và tín hiệu trạng thái lại ở một mức điện áp khác.
Hình 1: Mạch động lực và mạch điều khiển chạy trên các nguồn riêng
Một cách bố trí điển hình trong nhà máy Nhật. Chỉ là sơ đồ vai trò: đã lược bỏ đầu nối và thiết bị bảo vệ, không phải sơ đồ đấu dây.
Một số bộ nguồn nhận trực tiếp AC 200 V (hoặc tương tự), nên đường hai bước này không phải lúc nào cũng cần.
Nguồn 24 V DC không chỉ là một máy biến áp nhỏ hơn. Thiết bị điện tử như PLC và máy tính chạy bằng điện một chiều thấp, ổn định, nên ngoài việc hạ áp xoay chiều còn cần chỉnh lưu và ổn áp.
Với nhà máy ở nước ngoài, cách phân chia này rất quan trọng. Mạch điều khiển 24 V DC thường do bộ nguồn trong tủ điện của máy tạo ra, nên chỉ cần định mức đầu vào của bộ nguồn đó phù hợp với lưới của bạn. Nguồn động lực 3 pha và mọi tải đấu vào 1 pha 100 V thì phụ thuộc trực tiếp vào lưới. Mức 100 V của Nhật rất hiếm ở nơi khác: lưới 1 pha ở Việt Nam là 220 V, nên cần xác định từng tải 100 V trong máy.
50 Hz ở miền đông, 60 Hz ở miền tây
Lưới điện Nhật Bản chia làm hai. Miền đông, gồm Tokyo, chạy 50 Hz, còn miền tây, gồm Osaka, chạy 60 Hz. Ranh giới chạy khoảng từ sông Fuji (tỉnh Shizuoka) đến Itoigawa (tỉnh Niigata) và không phải một đường thẳng. Sự chia đôi này có từ những năm 1890, khi Tokyo lắp máy phát 50 Hz của Đức còn Osaka lắp máy phát 60 Hz của Mỹ.
Vì vậy nhãn máy và bảng thông số của Nhật thường ghi cả hai tần số. Nhà cung cấp ở Nagoya hay Osaka có thể chạy thử máy ở 60 Hz, còn nhà cung cấp gần Tokyo chạy thử ở 50 Hz. Đừng cho rằng "sản xuất tại Nhật" cho biết máy được cài đặt và chạy thử ở tần số nào. Hãy hỏi. Lưới Việt Nam là 50 Hz, nên câu hỏi cụ thể là máy có được chạy thử ở 50 Hz hay chưa.
Hình 2: Hai tần số lưới điện của Nhật Bản
Gần ranh giới, tần số có thể khác nhau từ khu vực này sang khu vực khác. Công ty điện lực địa phương là nguồn tham chiếu.
| Miền đông Nhật Bản | Miền tây Nhật Bản | |
|---|---|---|
| Tần số | 50 Hz | 60 Hz |
| Ví dụ | Khu vực Tokyo, Tohoku, Hokkaido | Nagoya, Osaka, Hiroshima, Kyushu |
| Ranh giới | Khoảng từ sông Fuji (Shizuoka) đến Itoigawa (Niigata); không phải đường thẳng | |
| Ý nghĩa với bạn | Máy Nhật có thể được cài đặt và chạy thử ở một trong hai tần số. Hãy kiểm tra là tần số nào, và đã chạy thử ở tần số của bạn chưa | |
"Teiatsu" (hạ áp) không có nghĩa là an toàn
Tài liệu Nhật dùng ba cấp điện áp theo luật, lấy từ Bộ lệnh quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho thiết bị điện của Nhật (Điều 2). Cả 200 V và 400 V xoay chiều đều thuộc teiatsu (低圧, hạ áp). Ví dụ 3.300 V và 6.600 V xoay chiều thuộc nhóm koatsu (高圧, "cao áp" theo cách phân loại của Nhật) và được xử lý khác với động lực hạ áp 200 V, 400 V. Vì vậy khi tài liệu Nhật viết "cao áp" thì không có nghĩa là 400 V.
Hình 3: Các cấp điện áp theo luật của Nhật Bản
Trích từ Điều 2 của bộ lệnh nói trên. Chú ý sự khác nhau giữa "từ … trở xuống" và "vượt quá".
| Cấp | Xoay chiều (AC) | Một chiều (DC) |
|---|---|---|
| Hạ áp (teiatsu, 低圧) | 600 V trở xuống | 750 V trở xuống |
| Cao áp theo phân loại Nhật (koatsu, 高圧) | Trên 600 V đến 7.000 V | Trên 750 V đến 7.000 V |
| Đặc biệt cao áp theo phân loại Nhật (tokubetsu koatsu, 特別高圧) | Trên 7.000 V | Trên 7.000 V |
Đây là thuật ngữ pháp lý của Nhật. Việt Nam có cách phân cấp và ngưỡng điện áp riêng (ví dụ 3,3 kV hay 6,6 kV ở Việt Nam thường được xếp vào trung áp); hãy xem văn bản hiện hành hoặc hỏi kỹ sư điện của nhà máy.
Tên gọi theo luật không phải là mức an toàn. Với tải điện trở, định luật Ôm (V = RI) cho biết dòng điện tăng theo điện áp khi điện trở không đổi, nhưng cơ thể người không thể quy về một điện trở cố định hay một ngưỡng dòng điện duy nhất để chia thành an toàn và nguy hiểm. Mức độ điện giật phụ thuộc vị trí chạm, đường đi của dòng điện, thời gian tiếp xúc và độ ẩm; ngay cả 100 V cũng có nguy cơ điện giật thực sự. Điện áp thấp không loại bỏ nhu cầu che chắn phần mang điện, nối đất và bảo vệ đúng cách, cũng như quy trình khóa – treo thẻ (LOTO).
Nhật Bản so với nhà máy của bạn: điện áp và tần số nguồn điển hình
Bảng dưới đặt Nhật Bản cạnh Việt Nam và một số nước mà các nhà máy Nhật hay chuyển máy qua lại. Hãy xem đây là điểm xuất phát. Giá trị danh định đã công bố và giá trị đo thực tế tại nhà máy có thể khác nhau, và một số lưới cũ vẫn chạy 380 V hoặc 415 V dù giá trị danh định chính thức là 400 V.
Hình 4: Nguồn 3 pha nhà máy điển hình theo từng nước
Giá trị danh định từ các tài liệu đã công bố. Luôn xác nhận điện áp, tần số và loại hệ thống thực tế tại nhà máy của bạn.
| Nước | Điện áp 3 pha thường gặp | Tần số | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Nhật Bản | 200 V; loại 400 V (400/415/440 V) cho tải lớn | 50 Hz miền đông / 60 Hz miền tây | 1 pha 100 V cho chiếu sáng và tải nhỏ |
| Hoa Kỳ | 480 V (277/480 V), 208 V (120/208 V), 240 V | 60 Hz | Nhãn động cơ ghi điện áp sử dụng: 460 V trên lưới 480 V, 200 V trên 208 V, 230 V trên 240 V |
| Ấn Độ | 415 V (240/415 V) được dùng phổ biến | 50 Hz | IS 12360 nêu 230/400 V, nhưng một bản sửa đổi đã tạm hoãn việc chuyển từ 240/415 V |
| Thái Lan | 400 V | 50 Hz | |
| Việt Nam | 400 V danh định; 380 V (220/380 V) vẫn được nhắc đến rộng rãi | 50 Hz | Xác nhận với công ty điện lực địa phương |
| Indonesia | 400 V | 50 Hz | |
| Malaysia | 400 V theo quy định; thực tế thường là 415 V | 50 Hz | |
| Philippines | 400 V | 60 Hz | Một trong số ít nước 60 Hz trong khu vực |
Nguồn được liệt kê ở cuối bài. Khi các nguồn không thống nhất, cả hai giá trị đều được nêu.
Có hai điểm nổi bật. Thứ nhất, máy Nhật 200 V gần như lệch điện áp ở mọi nơi ngoài Nhật Bản, kể cả Việt Nam; ngoại lệ một phần là lưới 208 V của Mỹ, gần với 200 V của Nhật nhưng vẫn phải đối chiếu với dải điện áp định mức của máy. Thứ hai, phần lớn Đông Nam Á và Ấn Độ dùng 50 Hz, Hoa Kỳ và Philippines dùng 60 Hz, còn Nhật Bản có cả hai, nên câu hỏi về tần số phụ thuộc vào nơi đặt nhà cung cấp cũng như nơi đặt máy. Với nhà máy ở Việt Nam, máy từ miền tây Nhật Bản hoặc từ Philippines có thể đã được cài đặt ở 60 Hz.
Vì sao điện áp làm thay đổi dòng điện và tổn thất trên cáp
Với cùng công suất, điện áp nguồn càng cao thì dòng điện càng thấp. Đó là lý do nhà máy chạy động cơ lớn ở loại 400 V hoặc 480 V thay vì 200 V. Công suất là tốc độ sử dụng năng lượng điện, đo bằng watt (W) hoặc kilowatt (kW). Với điện một chiều, công suất bằng điện áp nhân dòng điện; với điện xoay chiều còn phải tính đến số pha và hệ số công suất.
Với cùng công suất tác dụng và hệ số công suất, điện áp tăng gấp đôi thì dòng điện giảm một nửa. Đây là so sánh giữa hai động cơ, mỗi động cơ thiết kế cho điện áp riêng của nó. Điều này không có nghĩa là bạn có thể cấp 400 V cho động cơ 200 V.
Ví dụ: dòng dây của động cơ 7,5 kW ở các điện áp khác nhau
Số kW trên nhãn động cơ thường là công suất trục định mức, không phải công suất điện đầu vào. Hiệu suất là công suất trục chia cho công suất điện đầu vào, còn hệ số công suất là công suất tác dụng chia cho công suất biểu kiến. Muốn tính dòng điện từ công suất trục, cần cả hai đại lượng.
Giả sử một động cơ 3 pha: công suất trục 7,5 kW, hiệu suất 90%, hệ số công suất 0,80. Để minh họa, giả định hiệu suất và hệ số công suất như nhau ở mọi phiên bản điện áp. Dòng định mức thực tế phải lấy từ datasheet của từng sản phẩm.
Hình 5: Cùng công suất trục, mỗi động cơ ở điện áp định mức riêng
Ví dụ giả định: 7,5 kW, hiệu suất 90%, hệ số công suất 0,80. Hai động cơ riêng biệt, không phải một động cơ chạy ở hai điện áp.
Ở hiệu suất 90%, cả hai động cơ đều lấy khoảng 8,33 kW công suất điện. Chuyển sang 400 V không làm giảm một nửa điện năng tiêu thụ, mà chỉ giảm một nửa dòng điện. Cùng công thức đó cho kết quả sau ở các điện áp bạn có khả năng gặp:
Hình 6: Dòng dây của cùng động cơ 7,5 kW giả định
Cùng giả định như trên (hiệu suất 90%, hệ số công suất 0,80), tính ở từng điện áp. Không phải giá trị trong datasheet.
| Điện áp định mức | Nơi bạn gặp | Dòng dây | Tổn thất I²R trên cáp so với 200 V (cùng cáp) |
|---|---|---|---|
| 200 V | Nhật Bản | khoảng 30,1 A | 100% |
| 208 V | Lưới 120/208 V của Mỹ | khoảng 28,9 A | khoảng 92% |
| 400 V | Loại 400 V của Nhật, Đông Nam Á | khoảng 15,0 A | 25% |
| 415 V | Ấn Độ, Malaysia | khoảng 14,5 A | khoảng 23% |
| 460 V | Lưới 480 V của Mỹ (nhãn động cơ) | khoảng 13,1 A | khoảng 19% |
Tỷ lệ tổn thất = (200 / V)². Động cơ thật ở các điện áp khác nhau có hiệu suất và hệ số công suất khác nhau. Hãy dùng dòng điện trong datasheet để chọn cáp và aptomat.
Với lưới 380 V của Việt Nam, cùng giả định cho dòng dây khoảng 15,8 A và tổn thất trên cáp khoảng 28% so với 200 V. Đây cũng chỉ là phép tính minh họa, không thay cho dòng định mức của động cơ thật.
Dòng điện thấp hơn giúp giảm tổn thất điện trở trên cáp
Nhiệt tỏa ra trên cáp tỷ lệ với bình phương dòng điện. Với cùng vật liệu dây dẫn, chiều dài và tiết diện, dòng điện giảm một nửa thì tổn thất điện trở trên cáp giảm còn một phần tư.
Hình 7: Dòng điện một nửa, tổn thất cáp một phần tư
Giá trị tương đối với 200 V = 100. Cùng công suất, hệ số công suất và điện trở cáp.
Dòng điện thấp hơn có thể cho phép dùng cáp nhỏ hơn, nhưng sau khi giảm tiết diện thì tổn thất chưa chắc còn đúng một phần tư ban đầu. Hãy chọn tiết diện đáp ứng dòng cho phép, sụt áp, khả năng chịu ngắn mạch và điều kiện lắp đặt, rồi đánh giá lại với chính loại cáp đó. Sụt áp cũng phụ thuộc vào dòng điện, điện trở và điện kháng của cáp, nên điện áp cao hơn cũng có lợi ở đây. Đừng giảm một nửa tiết diện cáp chỉ dựa vào tỷ lệ điện áp mà không kiểm tra loại mạch, hệ số công suất và chiều dài tuyến cáp.
50 Hz và 60 Hz thay đổi điều gì
Khớp điện áp mới chỉ là một nửa công việc. Tốc độ động cơ không đồng bộ bám theo tần số nguồn: tốc độ đồng bộ bằng 120 × f / số cực, nên động cơ 4 cực quay ở tốc độ đồng bộ 1.500 vòng/phút khi 50 Hz và 1.800 vòng/phút khi 60 Hz. Tốc độ thực thấp hơn một chút do độ trượt.
Một catalog của Nhật cho thấy điều này trông như thế nào trên nhãn thông số. Động cơ SF-PR loại 400 V, 4 cực, 5,5 kW của Mitsubishi Electric được ghi định mức cho bốn tổ hợp điện áp và tần số, mỗi tổ hợp có dòng điện và tốc độ riêng:
Hình 8: Một động cơ, bốn mức định mức (ví dụ trong catalog)
Mitsubishi Electric SF-PR, loại 400 V, 4 cực, 5,5 kW, theo thông số trực tuyến của nhà sản xuất.
| Điện áp | Tần số | Dòng định mức | Tốc độ định mức |
|---|---|---|---|
| 400 V | 50 Hz | 11,3 A | 1.465 vòng/phút |
| 400 V | 60 Hz | 10,4 A | 1.760 vòng/phút |
| 440 V | 60 Hz | 10,0 A | 1.765 vòng/phút |
| 460 V | 60 Hz | 9,9 A | 1.770 vòng/phút |
Hãy đọc dòng điện và tốc độ ở cùng hàng với điện áp và tần số của bạn. Đừng trộn giá trị của các cột khác nhau. Model và hãng khác nhau sẽ khác; hãy kiểm tra nhãn thực tế.
Từ đây rút ra hai điều. Bơm, quạt hoặc băng tải được động cơ kéo trực tiếp sẽ chạy nhanh hơn khoảng 20% ở 60 Hz so với 50 Hz, nghĩa là máy đã chạy thử ở 60 Hz sẽ chạy chậm đi khoảng 17% ở lưới 50 Hz của Việt Nam, làm thay đổi lưu lượng và tải trên động cơ. Hãy hỏi nhà cung cấp đã chọn công suất và chạy thử máy ở tần số của bạn chưa. Ngoài ra, động cơ chỉ ghi định mức 60 Hz không tự động dùng được ở 50 Hz với cùng điện áp: tỷ số điện áp/tần số tăng khoảng 20%, làm tăng từ thông và có thể làm động cơ quá nhiệt, đồng thời khả năng ra công suất cũng giảm. Mọi việc giảm định mức hay điều chỉnh điện áp phải do nhà sản xuất động cơ đưa ra.
Các bộ phận khác nhạy với tần số
Động cơ không phải là bộ phận duy nhất cần kiểm tra. Cuộn hút xoay chiều của khởi động từ, rơ le và van điện từ có định mức điện áp và tần số riêng, và cuộn AC với cuộn DC không thay thế được cho nhau. Quạt làm mát AC trong tủ điện và các bộ phận lấy thời gian từ tần số lưới cũng cần xem xét. Nhiều linh kiện ghi "50/60 Hz", nhưng hãy xác nhận từng mục trong danh sách linh kiện chứ đừng giả định.
Biến tần (inverter, VFD)
Biến tần thay đổi bức tranh. Tần số đầu ra do thông số cài đặt quyết định, nên động cơ sau biến tần không thấy trực tiếp tần số lưới của bạn. Tuy vậy vẫn có hai việc kiểm tra riêng.
- Đầu vào: cấp điện áp của biến tần (loại 200 V hay loại 400 V) phải bao gồm điện áp nguồn của bạn. Biến tần loại 200 V không thể đấu vào nguồn 400 V hoặc 480 V.
- Đầu ra đến động cơ: biến tần và động cơ phải khớp điện áp. Mitsubishi Electric nêu rằng biến tần 400 V không nên điều khiển động cơ 200 V, vì điện áp đỉnh đầu ra của biến tần có thể vượt điện áp chịu đựng của động cơ, kể cả khi đã hạ cài đặt đầu ra. Động cơ 200 V dùng biến tần 200 V; với các tổ hợp khác, hãy hỏi nhà sản xuất về điện áp đỉnh đầu ra và cách điện của động cơ.
Nếu máy có biến tần, hãy liệt kê từng biến tần với model và cấp điện áp, rồi hỏi nhà cung cấp có phiên bản loại 400 V cho nhà máy của bạn không.
Có cần máy biến áp không?
Chọn máy khớp với nguồn điện sẽ tránh được thiết bị chuyển đổi. Nếu nhà máy của bạn có nguồn 200 V và máy là bản 200 V, có thể bạn không cần máy biến áp hạ áp nào cho nguồn chính. Lý lẽ này cũng áp dụng cho tải nhỏ: chọn thiết bị AC 200 V ở nơi có sẵn AC 200 V có thể bỏ được máy biến áp riêng hạ xuống AC 100 V. Tuy nhiên ở hầu hết nhà máy ngoài Nhật Bản, kể cả ở Việt Nam, bạn phải chọn giữa hai hướng: đặt máy phiên bản khớp với nguồn của bạn, hoặc giữ bản 200 V và thêm máy biến áp hạ áp (ví dụ từ 380 V xuống 200 V).
Hình 9: Quyết định về máy biến áp trong nháy mắt
Chỉ là bước sàng lọc nhanh. Quyết định cuối cùng thuộc về kỹ sư điện của bạn và nhà cung cấp máy.
| Nguồn của bạn | Máy theo thiết kế | Kết quả có thể xảy ra | Cần xác nhận |
|---|---|---|---|
| Mỹ 480 V, 60 Hz | 3 pha 200 V | Máy biến áp hạ áp, hoặc đặt bản loại 400 V / 460 V | Mọi động cơ và biến tần có bản 460 V, 60 Hz không |
| Mỹ 208 V, 60 Hz | 3 pha 200 V | Có thể nằm trong dải định mức của máy | Dải điện áp định mức của từng động cơ, biến tần và bộ nguồn |
| Ấn Độ 415 V, 50 Hz | 3 pha 200 V | Máy biến áp hạ áp, hoặc bản loại 400 V | Linh kiện định mức 400 V có chịu được 415 V không; định mức ở 50 Hz |
| Đông Nam Á (gồm Việt Nam) 380–415 V, 50 Hz | 3 pha 200 V | Máy biến áp hạ áp, hoặc bản loại 400 V | Điện áp đo tại nhà máy so với dải định mức; định mức ở 50 Hz |
| Bất kỳ | Có tải 1 pha 100 V | Biến áp điều khiển bên trong, hoặc nguồn 100 V riêng | Những tải nào dùng 100 V, và biến áp bên trong có đầu phân áp cho điện áp của bạn không |
| Bất kỳ | Chỉ có điều khiển 24 V DC | Không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi điện áp lưới | Định mức đầu vào của bộ nguồn 24 V |
Máy biến áp có tổn thất, diện tích lắp đặt, bảo vệ và chọn công suất kVA riêng (kể cả lúc khởi động động cơ). Những việc này thuộc phần xem xét thiết kế.
Ngay cả khi máy biến áp có vẻ đơn giản hơn, đó không phải yếu tố duy nhất. Phụ tùng dự phòng, điện áp điều khiển chung trong nhà máy, việc thay thế khi hỏng, chống điện giật và hành vi khi mất điện đều nghiêng về việc theo tiêu chuẩn điện của chính nhà máy. Khi thay một bộ phận, hãy so sánh điện áp, xoay chiều hay một chiều, số pha, tần số, công suất, dòng cho phép, cách điện và bảo vệ, chứ không chỉ điện áp. Một số sản phẩm chuyển được giữa 200 V và 400 V, nhưng cách đấu đầu nối và điều kiện sử dụng do sách hướng dẫn của sản phẩm đó quy định, không chỉ dựa vào nhãn máy.
Việc chọn điện áp cũng không giải quyết mọi vấn đề khác. Duy trì hoạt động khi mất điện cần đánh giá UPS riêng, và cách ly tín hiệu cần đánh giá bộ cách ly riêng. Với thiết bị có cả bản 100 V và 200 V, như một số van điện, hãy so sánh cả tín hiệu lệnh, dòng khởi động, nhu cầu chuyển đổi nguồn và phụ tùng bảo trì, không chỉ nguồn chính.
Kiểm tra mạch 24 V DC ở đầu cuối
Điều khiển 24 V DC không phụ thuộc vào lưới điện của bạn, nhưng có giới hạn riêng: sụt áp. Khi máy Nhật được lắp với đường dây hiện trường dài hơn ở xưởng nhà cung cấp, một mức sụt áp nhỏ cũng có thể kéo thiết bị xuống dưới điện áp đầu vào tối thiểu. Hãy kiểm tra không chỉ lúc ổn định mà cả dòng điện khi các van điện từ và tải tương tự đóng cắt cùng lúc, và tính cả vòng đi và về từ nguồn đến thiết bị.
Ví dụ, giả sử nguồn 24 V, dòng tải 2 A và tổng điện trở vòng 1 Ω. Dây dẫn sụt 2 V nên thiết bị nhận 22 V. Hãy đối chiếu giá trị này với điện áp đầu vào tối thiểu trong datasheet của thiết bị.
Hình 10: 24 V tại nguồn không phải 24 V tại thiết bị
Giả định 2 A chạy qua tổng điện trở vòng 1 Ω (đi cộng về). Đừng tính đường về hai lần.
Bộ nguồn dư công suất vẫn có thể để đầu cuối thiếu áp vì điện trở dây hoặc dòng khởi động. Trước khi tăng điện áp đầu ra của nguồn, hãy kiểm tra tiết diện và chiều dài dây, dải điện áp đầu vào cho phép của từng thiết bị, và xem có thiết bị nào sẽ bị quá áp không.
AC 24 V và DC 24 V là hai nguồn khác nhau, và một số thiết bị DC nhạy với cực tính, nên hãy xác nhận cả loại điện áp lẫn cực tính trên sơ đồ đầu nối. Tiếp điểm khô (dry contact, tiếp điểm không có điện áp) tự nó không cấp điện áp, vì vậy hãy xem sơ đồ đầu nối để biết mạch đầu vào phía nhận và nguồn ngoài cần thiết. Thông tin nguồn chính 200 V của máy không cho biết gì về điều kiện tín hiệu, nên hãy xem thông số nguồn và thông số I/O riêng.
Danh sách kiểm tra trước khi đặt hàng hoặc đấu nối
- Nguồn nhà máy: điện áp đo được, tần số, số pha và loại hệ thống tại điểm đấu nối
- Nguồn chính của máy: điện áp, tần số, số pha và dòng đầy tải định mức từ nhãn máy và bản vẽ điện
- Từng động cơ: các tổ hợp điện áp và tần số được liệt kê, cùng dòng điện và tốc độ ở hàng khớp với nguồn của bạn
- Từng biến tần (inverter/VFD): cấp điện áp đầu vào so với nguồn của bạn, và điện áp động cơ so với cấp đầu ra của biến tần
- Tải 1 pha 100 V: những tải nào, và sẽ cấp nguồn cho chúng thế nào
- Biến áp điều khiển: các đầu phân áp sơ cấp có sẵn, và có đầu nào khớp điện áp của bạn không
- Cuộn hút AC, quạt tủ điện và các bộ phận nhạy với tần số: định mức 50/60 Hz trong danh sách linh kiện
- Bộ nguồn 24 V DC: định mức đầu vào, công suất và điện áp tại thiết bị xa nhất
- Điều kiện chạy thử: điện áp và tần số mà nhà cung cấp đã dùng khi nghiệm thu tại xưởng (FAT)
- Máy biến áp (nếu cần): ai cung cấp, kVA kể cả lúc khởi động động cơ, và bảo vệ
- Quy định địa phương: tiêu chuẩn và chứng nhận nào lắp đặt phải đáp ứng, và ai ký xác nhận
Câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật
- Máy được chế tạo và chạy thử ở 50 Hz hay 60 Hz? Đã chạy thử ở tần số của chúng tôi chưa?
- Có thể cung cấp bản loại 400 V (hoặc 460 V, 60 Hz) thay cho 200 V không? Những bộ phận nào sẽ thay đổi?
- Vui lòng liệt kê toàn bộ động cơ và biến tần kèm model, cấp điện áp và các tổ hợp điện áp/tần số định mức.
- Những tải nào chạy 1 pha 100 V, và tổng dòng điện là bao nhiêu?
- Biến áp điều khiển có đầu phân áp sơ cấp cho điện áp nguồn của chúng tôi không?
- Nếu dùng máy biến áp hạ áp, anh/chị khuyến nghị kVA và điện áp bao nhiêu, kể cả dòng khởi động?
- Có bộ phận nào chỉ định mức cho một tần số (cuộn hút, quạt, bộ định thời) không?
- Dải điện áp nguồn cho phép của cả máy là bao nhiêu?
Mẫu thư hỏi nhà cung cấp
Hãy sao chép, điền vào chỗ trong ngoặc và gửi đi. Mẫu viết bằng tiếng Anh vì kỹ sư Nhật thường trả lời tiếng Anh dễ hơn; các câu hỏi ngắn, đánh số cũng dễ dịch và dễ trả lời hơn.
Phạm vi và giới hạn của bài này
- Bảng điện áp dựa trên các giá trị danh định đã công bố. Điện áp thực tế, dung sai và loại hệ thống (nối đất, sao hay tam giác) khác nhau theo từng nhà máy và công ty điện lực, bài này không đề cập.
- Số liệu dòng điện và tổn thất là của một động cơ giả định có hiệu suất và hệ số công suất cố định. Động cơ thật khác nhau theo phiên bản điện áp và hãng.
- Dữ liệu động cơ Mitsubishi chỉ là một ví dụ trong catalog. Hãng và model khác liệt kê các tổ hợp khác.
- Giảm định mức động cơ khi chạy ở tần số không định mức, chọn công suất máy biến áp, chọn cáp và cài đặt bảo vệ là quyết định thiết kế của kỹ sư điện của bạn và nhà sản xuất thiết bị.
- Kiểm tra và thay thế phải theo quy trình do người phụ trách tại nhà máy quy định (cắt điện, chống cấp điện trở lại, xác nhận không còn điện), cùng với quy định điện của Việt Nam. Hãy lưu ý các nguồn riêng, đầu ra UPS và năng lượng tích trữ bên trong thiết bị nguồn, và bảo đảm đã xác định hết mọi nguồn cấp vào khu vực làm việc.
- Về pháp luật Việt Nam, Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015 quy định trách nhiệm đảm bảo an toàn của người sử dụng lao động đối với máy, thiết bị; yêu cầu cụ thể (kể cả tiêu chuẩn TCVN áp dụng cho lắp đặt điện hạ áp) cần được bộ phận an toàn và kỹ sư điện của nhà máy xác nhận theo văn bản hiện hành. Bài này không thay thế các xác nhận đó.
Hỏi đáp (FAQ)
Nhà máy Nhật dùng điện áp bao nhiêu?
Thường gặp nhất là 3 pha 200 V cho động cơ, loại 400 V (400, 415 hoặc 440 V) cho tải lớn hơn, 1 pha 100 V cho chiếu sáng và thiết bị nhỏ, và 24 V DC cho điều khiển. Tần số là 50 Hz ở miền đông Nhật Bản và 60 Hz ở miền tây.
Có thể chạy máy Nhật 200 V trên nguồn 380–480 V không?
Không đấu trực tiếp. Đừng bao giờ đấu điện áp cao hơn định mức trừ khi máy được chỉ định rõ cho mức đó. Hãy dùng máy biến áp hạ áp do kỹ sư của bạn chọn công suất, hoặc hỏi nhà cung cấp bản loại 400 V (ở Việt Nam) hay 460 V, 60 Hz (ở Mỹ), rồi xác nhận cách đấu dây, tần số và cài đặt bảo vệ từ tài liệu của nhà sản xuất.
Động cơ Nhật 60 Hz có chạy được ở 50 Hz không?
Chỉ khi nó được ghi định mức cho 50 Hz. Nhiều động cơ Nhật ghi cả hai tần số, với giá trị dòng điện và tốc độ riêng. Động cơ chỉ định mức 60 Hz sẽ quay chậm hơn khoảng 17% ở 50 Hz, và ở cùng điện áp thì từ thông tăng và động cơ có thể quá nhiệt, nên hãy lấy hướng dẫn của nhà sản xuất trước khi dùng.
400 V có phải "cao áp" ở Nhật không?
Không. Theo bộ lệnh về thiết bị điện của Nhật, AC từ 600 V trở xuống là teiatsu (hạ áp), nên 400 V là hạ áp. Tên gọi này không có nghĩa là chạm vào được an toàn. Vẫn phải che chắn và thực hiện khóa – treo thẻ (LOTO).
24 V DC có an toàn trước điện giật và cháy không?
Không tự động. Điện áp thấp có ưu điểm, nhưng tự nó không làm mạch an toàn. Ngắn mạch vẫn có thể tạo dòng điện lớn, nên hãy kiểm tra đặc tính bảo vệ của bộ nguồn và bảo vệ của từng mạch nhánh.
Chuyển từ 200 V lên 400 V có làm tiền điện giảm một nửa không?
Không. Với cùng công việc, hiệu suất và hệ số công suất, dòng điện giảm một nửa nhưng công suất cấp cho thiết bị thì không. Tổn thất cáp giảm, nhưng hiệu quả chi phí thực tế còn phụ thuộc vào hiệu suất thiết bị, tổn thất máy biến áp và biểu giá điện của bạn.
Nguồn tham khảo
- Các cấp điện áp theo luật của Nhật (Điều 2): e-Gov, Bộ lệnh quy định tiêu chuẩn kỹ thuật cho thiết bị điện (tiếng Nhật)
- Sự phân chia 50/60 Hz của Nhật và nguồn gốc: Wikipedia, "Fuji River"; IEEE Milestone, Sakuma Frequency Converter Station
- Ranh giới sông Fuji – Itoigawa: Jackery Japan, vùng lẫn 50 Hz/60 Hz (tiếng Nhật); Joshin, tần số theo vùng (tiếng Nhật)
- Điện áp và tần số 3 pha theo nước: WorldStandards, "Three-phase electric power"
- Điện áp hệ thống của Mỹ so với điện áp trên nhãn động cơ: NEMA, "NEMA Motor Standards vs. IEC Motor Standards"; Power Transmission Engineering, Baldor Basics
- Điện áp danh định của Ấn Độ: BIS, IS 12360:1988 Voltage Bands for Electrical Installations
- Ví dụ định mức động cơ (SF-PR loại 400 V, 4 cực, 5,5 kW): Mitsubishi Electric, thông số SF-PR (tiếng Nhật)
- Biến tần 400 V với động cơ 200 V: Mitsubishi Electric FA FAQ (tiếng Nhật)
- Công thức công suất và hệ số công suất: HIOKI, công thức đo PW4001 (tiếng Nhật); Hiệp hội Kỹ sư Điện Nhật Bản, phương pháp hai oát kế (tiếng Nhật)
- Bộ nguồn AC sang DC, định mức và bảo vệ: OMRON, giải thích thuật ngữ bộ nguồn (tiếng Nhật); OMRON, định mức S8VK-WA (tiếng Nhật)
- Cuộn rơ le AC/DC và cực tính: OMRON, tài liệu kỹ thuật rơ le thông dụng (tiếng Nhật)
- Đầu vào nguồn so với tiếp điểm khô: OMRON, thông số I/O WT21 (tiếng Nhật)
- Các yếu tố điện giật và tai nạn điện hạ áp: Bộ Y tế, Lao động và Phúc lợi Nhật Bản (MHLW), "Điện giật" (tiếng Nhật); MHLW, ca tai nạn khi làm việc với điện hạ áp (tiếng Nhật)
- Biện pháp khi làm việc trên mạch đã cắt điện (một quy định riêng, khác với bộ lệnh về cấp điện áp): MHLW, Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động (tiếng Nhật)
Bài gốc tiếng NhậtHướng dẫn này được biên soạn từ một bài viết của MONOSCOPE dành cho độc giả tại Nhật: 400V・200V・100V・24Vの違いとは？工場の使い分けと電流・配線損失の計算
Về biên tập viên
Biên tập viên MONOSCOPEFOUNDER & EDITORKhoảng mười năm làm việc tại một nhà sản xuất thiết bị nhà máy và một công ty kỹ thuật nhà máy, phụ trách đề xuất, thiết kế và chạy thử thiết bị, sau đó chuyển sang tiếp thị trực tuyến. Hiện là tư vấn web cho các nhà sản xuất B2B, giúp họ trình bày rõ sản phẩm và công nghệ. Có chứng chỉ quốc gia Nhật Bản về Quản lý năng lượng (Energy Manager) và Kỹ sư điện trưởng hạng ba.
Viết blog kỹ thuật từ năm 2017 (hơn 500 bài) và có kênh YouTube tiếng Nhật với khoảng 20.000 người đăng ký. Mỗi hướng dẫn được viết từ góc nhìn hiện trường Nhật Bản và đối chiếu với các tiêu chuẩn được trích dẫn.
