ATS là gì? Hướng Dẫn Toàn Diện về Bộ Chuyển Nguồn Tự Động

ATS (Automatic Transfer Switch) là bộ chuyển nguồn tự động, một thiết bị điện có vai trò tự động chuyển đổi nguồn cấp điện từ nguồn chính (điện lưới) sang nguồn dự phòng (như máy phát điện hoặc UPS) khi phát hiện sự cố. Đây là một thành phần cốt lõi trong mọi hệ thống điện hạ thế và trung thế hiện đại.

Mục đích cốt lõi của nó là đảm bảo các thiết bị tải quan trọng được cấp điện liên tục, giảm thiểu thời gian gián đoạn vận hành xuống mức gần như bằng không.

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của ATS

Bộ ATS hoạt động bằng cách liên tục giám sát nguồn chính. Khi phát hiện sự cố (mất điện, sụt áp, sai tần số), nó sẽ tự động khởi động nguồn dự phòng, ngắt kết nối nguồn chính và chuyển tải sang nguồn dự phòng để đảm bảo cấp điện liên tục.

Về cơ bản, một bộ ATS hoạt động theo một chu trình 3 bước tự động:

1. Giám sát (Monitoring): Bộ điều khiển của ATS liên tục “theo dõi” các thông số của nguồn điện chính (điện lưới) cấp từ trạm biến áp, bao gồm điện áp, tần số, thứ tự pha.
2. Phát hiện (Detection): Khi nguồn chính gặp sự cố (như mất điện hoàn toàn, mất pha, sụt áp/quá áp, hoặc sai tần số) vượt quá ngưỡng cài đặt, bộ điều khiển sẽ nhận diện đây là một “sự kiện lỗi”.
3. Hành động (Action):
   • Ngay lập tức, bộ điều khiển ATS gửi tín hiệu khởi động đến nguồn dự phòng (ví dụ: máy phát điện, hoặc hệ thống UPS có sử dụng biến tần).
   • Khi nguồn dự phòng đã khởi động ổn định và sẵn sàng cấp điện, ATS sẽ tự động ngắt kết nối tải ra khỏi nguồn chính và kết nối tải vào nguồn dự phòng.
   • Khi nguồn chính có điện trở lại và ổn định trong một khoảng thời gian (đã cài đặt), ATS sẽ tự động chuyển tải trở lại nguồn chính và gửi tín hiệu tắt máy phát.

3 Kiểu chuyển mạch (Transition) bạn cần biết

Có 3 kiểu chuyển mạch chính: Chuyển mạch hở (Open) ngắt nguồn chính rồi mới đóng nguồn dự phòng (có gián đoạn ngắn); Chuyển mạch kín (Closed) đồng bộ và đóng song song hai nguồn (không gián đoạn); và Chuyển mạch trễ (Delayed) có độ trễ để bảo vệ tải động cơ.

Sự khác biệt lớn nhất về nguyên lý hoạt động của các loại ATS nằm ở cách chúng thực hiện chuyển mạch:

• Chuyển mạch hở (Open Transition): Đây là loại phổ biến nhất, còn gọi là “ngắt trước, đóng sau” (Break-Before-Make). ATS sẽ ngắt hoàn toàn khỏi nguồn chính, tạo ra một khoảng gián đoạn điện rất ngắn (vài mili giây đến vài giây), sau đó mới đóng kết nối với nguồn dự phòng.
• Chuyển mạch kín (Closed Transition): Loại này cao cấp hơn, còn gọi là “đóng trước, ngắt sau” (Make-Before-Break). Để làm được điều này, ATS phải đồng bộ hóa hai nguồn điện (chính và dự phòng) với nhau, sau đó kết nối song song cả hai nguồn trong một thời gian cực ngắn (thường dưới 100 mili giây) trước khi ngắt nguồn chính. Điều này đảm bảo không có thời gian gián đoạn điện cho tải.
• Chuyển mạch trễ (Delayed Transition): Tương tự như chuyển mạch hở, nhưng có độ trễ cài đặt để các tải có tính cảm cao (như động cơ lớn) kịp triệt tiêu từ trường dư trước khi kết nối nguồn mới, tránh sốc điện.

3 Cách phân loại ATS quan trọng nhất

Ba cách phân loại ATS quan trọng nhất là: (1) Theo cấu tạo cơ khí (dạng Contactor, Máy cắt, hoặc Công tắc chuyên dụng); (2) Theo phương thức chuyển mạch (chuyển mạch hở hoặc kín); (3) Theo số cực (2P, 3P, hoặc 4P).

Để chọn đúng ATS, bạn cần phân biệt chúng dựa trên 3 yếu tố kỹ thuật chính. Đây là cách ATS thực hiện việc đóng cắt vật lý, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, giá thành và cách nó được tích hợp như một thiết bị đóng cắt chuyên dụng.

1. Phân loại theo cấu tạo cơ khí (Mechanism)

Phân loại này dựa trên cơ chế đóng cắt vật lý, bao gồm: ATS dạng Contactor (rẻ, nhanh, độ bền thấp), ATS dạng Máy cắt (MCCB/ACB, độ bền cao, chịu tải lớn, tích hợp bảo vệ), và ATS dạng Tổng hợp (chuyên dụng, nhỏ gọn).

• ATS dạng Contactor (Contactor-based): Sử dụng hai bộ contactor (hay còn gọi là khởi động từ) được khóa chéo điện và cơ khí.
  • Ưu điểm: Tốc độ chuyển mạch nhanh, giá thành rẻ.
  • Nhược điểm: Độ bền cơ khí không cao bằng, không có khả năng bảo vệ quá tải (phải lắp thêm Aptomat hoặc MCCB bên ngoài).
• ATS dạng Máy cắt (Breaker-based): Sử dụng hai máy cắt không khí (ACB) hoặc máy cắt vỏ đúc (MCCB) được liên động với nhau bằng một bộ truyền động cơ (motorized).
  • Ưu điểm: Độ bền cơ khí và khả năng chịu dòng sự cố cực cao, bản thân máy cắt đã tích hợp sẵn bảo vệ quá tải, ngắn mạch.
  • Nhược điểm: Tốc độ chuyển mạch chậm hơn (do là máy cắt), giá thành cao.
• ATS dạng Tổng hợp (Motorized Switch): Đây là thiết bị được thiết kế chuyên dụng “all-in-one”. Nó là một bộ công tắc chuyển mạch bằng động cơ, nhỏ gọn.
  • Ưu điểm: Thiết kế tối ưu, nhỏ gọn, độ tin cậy cao.
  • Nhược điểm: Vẫn cần thiết bị bảo vệ (MCCB) đi kèm ở phía trước.

2. Phân loại theo phương thức chuyển mạch (Transition)

Phương thức này quyết định tải có bị gián đoạn điện hay không. Open Transition (phổ biến, chấp nhận gián đoạn vài giây) và Closed Transition (cao cấp, bắt buộc cho tải nhạy cảm như data center, bệnh viện vì không có gián đoạn).

Như đã giải thích ở phần nguyên lý, đây là yếu tố then chốt quyết định tải của bạn có bị gián đoạn điện hay không:

• Open Transition (Phổ biến): Dùng cho hầu hết ứng dụng thương mại và công nghiệp (văn phòng, nhà xưởng, bơm) nơi mà việc gián đoạn điện vài giây có thể chấp nhận được.
• Closed Transition (Cao cấp): Bắt buộc dùng cho các tải cực kỳ nhạy cảm không cho phép mất điện dù chỉ 1 mili giây, như:
  • Trung tâm dữ liệu (Data Center)
  • Phòng mổ, thiết bị y tế hồi sức (Bệnh viện)
  • Hệ thống điều khiển tài chính, ngân hàng.

3. Phân loại theo số cực (Poles)

Dựa trên cấu hình hệ thống điện: ATS 2P (cho điện 1 pha, 1 dây Nóng – 1 Trung tính), ATS 3P (cho điện 3 pha, chỉ cấp tải 3 pha), và ATS 4P (cho điện 3 pha 4 dây, có chuyển mạch cả dây trung tính, bắt buộc khi có tải 1 pha).

• ATS 2P (2 Cực): Dùng cho hệ thống điện 1 pha (1 dây Nóng – L, 1 dây Trung tính – N).
• ATS 3P (3 Cực): Dùng cho hệ thống điện 3 pha chỉ cấp cho tải 3 pha (như động cơ, máy nén) không sử dụng dây trung tính.
• ATS 4P (4 Cực): Dùng cho hệ thống điện 3 pha 4 dây, có chuyển mạch dây trung tính (N). Đây là loại bắt buộc nếu hệ thống của bạn có cả tải 3 pha và tải 1 pha (tham khảo thêm so sánh máy biến áp 1 pha và 3 pha).

Checklist 6 bước chọn mua ATS chuẩn kỹ thuật

6 bước để chọn ATS chuẩn: (1) Xác định Điện áp & Dòng định mức, (2) Chọn Số cực (2P, 3P, 4P), (3) Quyết định Kiểu chuyển mạch (Hở hay Kín), (4) Chọn Cấu tạo cơ khí (Contactor, Máy cắt, hay Tổng hợp), (5) Xác định Tính năng điều khiển (cơ bản hay giám sát), (6) Kiểm tra Tiêu chuẩn (IEC 60947-6-1).

Sử dụng checklist này để đảm bảo bạn không bỏ sót bất kỳ yêu cầu kỹ thuật quan trọng nào.

Chuyên viên tư vấn & Báo giá

Ms. Khuyên Bùi

⚡ Phản hồi ngay

Chat tư vấn qua Zalo Official

1. Xác định Điện áp và Dòng định mức: ATS phải có điện áp hoạt động (ví dụ: 220V, 380V) và dòng định mức (Ampe) lớn hơn hoặc bằng dòng tải tối đa của toàn bộ hệ thống mà nó bảo vệ. Thông số này liên quan trực tiếp đến công suất (kW) tiêu thụ và cường độ dòng điện (Ampe) của tải.
2. Chọn Số cực (Poles): Hệ thống của bạn là 1 pha (chọn 2P) hay 3 pha? Nếu là 3 pha, bạn có dùng tải 1 pha (ổ cắm, đèn) không? Nếu có, bắt buộc chọn loại 4P.
3. Quyết định Kiểu chuyển mạch (Transition): Tải của bạn có chấp nhận gián đoạn vài giây không?
   • Có: Chọn Open Transition (tiết kiệm chi phí).
   • Không: Bắt buộc chọn Closed Transition (chi phí cao hơn).
4. Chọn Cấu tạo cơ khí:
   • Tải nhỏ, không quan trọng, cần giá rẻ: Dạng Contactor.
   • Tải lớn, quan trọng, cần bảo vệ tích hợp và độ bền cao: Dạng Breaker (MCCB/ACB).
   • Cần giải pháp chuyên dụng, nhỏ gọn, độ tin cậy cao: Dạng Motorized Switch.
5. Xác định Tính năng điều khiển: Bạn có cần bộ điều khiển thông minh có thể giám sát từ xa (qua Modbus, Ethernet), cài đặt thời gian trễ, hay chỉ cần loại cơ bản tự động hoàn toàn? Các loại cao cấp có thể tích hợp thẳng vào hệ thống giám sát năng lượng (PME).
6. Kiểm tra Tiêu chuẩn: Đảm bảo ATS tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, quan trọng nhất là IEC 60947-6-1 (Tiêu chuẩn cho thiết bị chuyển mạch nhiều nguồn). Nếu ATS được lắp đặt trong tủ, nó cũng cần tuân thủ các tiêu chuẩn về Form tủ điện IEC 61439.

Ứng dụng thực tiễn của ATS

ATS được ứng dụng rộng rãi: Trung tâm dữ liệu & Bệnh viện (bắt buộc loại Closed Transition), Công nghiệp & Nhà xưởng (thường dùng loại Open Transition dạng Máy cắt), Tòa nhà & Thương mại (dùng loại Open Transition cho hệ thống thiết yếu như thang máy, cứu hỏa).

• Trung tâm dữ liệu (Data Center) & Bệnh viện: Đây là nơi bắt buộc dùng ATS, thường là loại Closed Transition (chuyển mạch kín) dạng Breaker-based (ACB) để đảm bảo máy chủ và thiết bị y tế không bao giờ mất điện.
• Công nghiệp & Nhà xưởng: Thường dùng ATS Open Transition dạng Breaker-based (MCCB/ACB) để bảo vệ dây chuyền sản xuất, động cơ (motor) công suất lớn, hệ thống chiếu sáng, đảm bảo khả năng chịu tải lớn và độ bền cơ khí.
• Tòa nhà & Thương mại: Dùng ATS Open Transition (dạng Contactor hoặc Motorized) cho các hệ thống thiết yếu trong hệ thống điện hạ thế như thang máy, bơm cứu hỏa, hệ thống an ninh và chiếu sáng khẩn cấp.

Cảnh báo an toàn & Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Việc lắp đặt, đấu nối và bảo trì ATS bắt buộc phải do kỹ sư điện có chuyên môn thực hiện, tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn vì liên quan đến nguồn điện công suất lớn.

Câu hỏi thường gặp

1. ATS khác gì MTS (Manual Transfer Switch)?

ATS (Automatic) tự động hoàn toàn. MTS (Manual) là cầu dao đảo chiều, yêu cầu con người phải gạt tay thủ công để chuyển nguồn khi có sự cố.

ATS (Automatic) tự động làm mọi việc. MTS (Manual) về cơ bản là một bộ cầu dao đảo chiều, đòi hỏi con người phải đến tận nơi và dùng tay gạt để chuyển đổi nguồn điện khi có sự cố.

2. Thời gian chuyển mạch của ATS bao lâu là tốt?

Không có thời gian “tốt” chung. Tải nhạy cảm (data center) yêu cầu loại Closed Transition với thời gian chuyển mạch song song dưới 100ms. Tải thông thường chấp nhận loại Open Transition với độ trễ vài giây.

Tùy loại. ATS dạng Contactor rất nhanh (dưới 100 mili giây). ATS dạng Breaker chậm hơn (vài giây). Tuy nhiên, “tốt” hay không phụ thuộc vào yêu cầu. Với Closed Transition, thời gian song song 2 nguồn phải dưới 100ms để đảm bảo an toàn.

3. Tại sao phải dùng ATS 4P mà không dùng 3P cho điện 3 pha?

Bắt buộc dùng 4P nếu hệ thống 3 pha của bạn có sử dụng tải 1 pha (như ổ cắm, đèn). ATS 4P chuyển mạch cả dây trung tính, giúp cân bằng điện áp và tránh gây cháy nổ thiết bị 1 pha. Chỉ dùng 3P khi toàn bộ tải là 3 pha (như động cơ).

Bạn dùng 3P khi toàn bộ tải của bạn là 3 pha (như động cơ) không cần dây trung tính. Nhưng nếu trong hệ thống có cả ổ cắm, đèn… (tải 1 pha, dùng 1 dây pha + dây trung tính), bạn bắt buộc dùng ATS 4P để chuyển mạch cả dây trung tính. Dùng sai (dùng 3P cho hệ 4 dây) có thể gây cháy nổ thiết bị 1 pha do mất cân bằng điện áp, điều này cũng ảnh hưởng đến các thiết bị chống giật (RCCB/RCBO) vốn hoạt động dựa trên sự cân bằng dòng điện giữa các pha và trung tính.