Thiết bị điện là tên gọi chung cho tất cả các loại thiết bị có chức năng đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi hoạt động của hệ thống lưới điện cũng như các loại máy móc, động cơ sử dụng điện.
Hãy tưởng tượng dòng điện như một dòng sông chảy xiết. Nếu không có đê điều, cống và người điều tiết, nó có thể gây ra lũ lụt (chập cháy, quá tải). Thiết bị điện chính là hệ thống đê điều, cống và người điều tiết đó.
Công tắc (Switch): Giống như một cái cống. Bạn bật nó lên để "mở cống" cho dòng điện chảy qua và thắp sáng bóng đèn. Bạn tắt nó đi để "đóng cống", ngắt dòng điện.
Aptomat hay CB (Circuit Breaker): Giống như một người lính gác cổng thông minh và tự động. Khi thấy dòng điện đột ngột dâng cao bất thường (quá tải, ngắn mạch), người lính này sẽ ngay lập tức đóng sập cổng lại để bảo vệ toàn bộ ngôi nhà (hệ thống điện) của bạn khỏi nguy hiểm.
Ổ cắm (Socket Outlet): Là một "cổng giao tiếp" an toàn, nơi bạn có thể kết nối các thiết bị tiêu thụ điện (như tivi, tủ lạnh) vào "dòng sông" năng lượng chung của ngôi nhà.
Biến tần (Inverter): Là một "nhà điều phối" tài ba. Nó có thể điều khiển tốc độ của "dòng chảy" điện, từ đó giúp động cơ (như trong máy bơm, quạt công nghiệp) chạy nhanh hay chậm tùy ý, giúp tiết kiệm năng lượng một cách tối đa.
Như vậy, chức năng cốt lõi của thiết bị điện xoay quanh 6 nhiệm vụ chính:
Đóng cắt (Switching): Bật hoặc tắt dòng điện một cách chủ động.
Bảo vệ (Protection): Tự động ngắt dòng điện khi có sự cố như quá tải, ngắn mạch, rò rỉ điện để đảm bảo an toàn cho con người và các thiết bị khác.
Điều khiển (Control): Ra lệnh cho một hệ thống hoặc một thiết bị khác hoạt động theo một quy trình định sẵn.
Điều chỉnh (Regulation): Thay đổi các thông số của dòng điện (như điện áp, tần số) để điều khiển cường độ hoạt động của thiết bị. Ví dụ: Dimmer (điều chỉnh độ sáng đèn), biến tần (điều chỉnh tốc độ động cơ).
Phân phối (Distribution): Chia tách nguồn điện tổng thành nhiều nhánh nhỏ hơn để cung cấp cho các khu vực, các thiết bị khác nhau. Ví dụ: Tủ điện phân phối, thanh cái.
Chuyển đổi (Conversion): Biến đổi dạng năng lượng hoặc thông số của điện. Ví dụ: Adapter sạc điện thoại (chuyển từ điện xoay chiều 220V xuống điện một chiều 5V), biến áp (tăng hoặc giảm điện áp).
Đó là tất cả những thành phần không thể thiếu, đảm bảo cho dòng điện được sử dụng một cách An Toàn - Hiệu Quả - Ổn Định và Linh Hoạt. Nếu không có chúng, chúng ta sẽ không thể nào khai thác và sử dụng nguồn năng lượng điện một cách văn minh và hữu ích như ngày nay.
Phân loại Thiết bị điện
Phân loại theo môi trường sử dụng
Đây là cách phân loại gần gũi và thực tế nhất đối với người dùng. Dựa vào nơi chúng được lắp đặt và mục đích sử dụng, chúng ta có hai nhóm chính:
Thiết bị điện Dân dụng
Là những thiết bị được thiết kế để sử dụng trong các hộ gia đình, văn phòng, cửa hàng nhỏ... với yêu cầu về độ an toàn cao, thiết kế thẩm mỹ, dễ sử dụng và lắp đặt. Chúng phục vụ trực tiếp cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày.
Thiết bị Đóng cắt và Bảo vệ:
Aptomat (Circuit Breaker - CB): Đây là "trái tim" của hệ thống điện trong nhà. Nó có cả hai chức năng: đóng cắt (bạn có thể gạt tay để bật/tắt điện cả khu vực) và tự động bảo vệ khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch.
MCB (Miniature Circuit Breaker): Aptomat tép, thường dùng để bảo vệ cho từng nhánh riêng lẻ như nhánh đèn, nhánh ổ cắm trong phòng.
RCCB (Residual Current Circuit Breaker): Aptomat chống rò. Nó cực kỳ quan trọng, có khả năng phát hiện dòng điện rò rỉ (ví dụ dây điện bị hở và chạm vào vỏ máy giặt) và ngắt điện ngay lập tức để chống điện giật. RCCB thường được lắp cho tổng cả nhà hoặc các khu vực ẩm ướt như nhà tắm, nhà bếp.
RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection): Là sự kết hợp hoàn hảo giữa MCB và RCCB trong một thiết bị duy nhất. Nó vừa bảo vệ quá tải, ngắn mạch, vừa chống rò điện. Đây là lựa chọn an toàn và gọn gàng nhất.
Thiết bị Điều khiển:
Công tắc (Switch): Dùng để bật/tắt các thiết bị như đèn, quạt. Có rất nhiều loại với thiết kế và chức năng khác nhau: công tắc 1 chiều, 2 chiều (dùng cho cầu thang), công tắc có đèn báo, công tắc thông minh (điều khiển qua điện thoại).
Ổ cắm (Socket Outlet): Nơi cung cấp nguồn điện cho các thiết bị di động. Có loại 2 chấu, 3 chấu (chấu thứ 3 để nối đất, tăng an toàn), ổ cắm đơn, đôi, ổ cắm có cổng sạc USB...
Dimmer: Dùng để điều chỉnh độ sáng của đèn hoặc tốc độ của quạt trần, tạo ra không gian sống linh hoạt và tiết kiệm điện.
Thiết bị Phụ trợ & Tiêu thụ:
Phích cắm (Plug): Đầu nối để cắm vào ổ cắm.
Đui đèn (Lamp Holder): Dùng để giữ và kết nối bóng đèn với nguồn điện.
Chuông điện: Thiết bị báo khách quen thuộc.
Các loại đèn: Đèn LED, đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt...
Quạt điện: Quạt trần, quạt cây, quạt thông gió.
Thiết bị điện Công nghiệp
Là những thiết bị được thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt của nhà máy, xí nghiệp, tòa nhà lớn. Chúng yêu cầu độ bền cao, công suất lớn, khả năng hoạt động liên tục 24/7 và độ chính xác tuyệt đối.
Thiết bị Đóng cắt:
Contactor (Khởi động từ): Có chức năng tương tự công tắc nhưng dùng để đóng cắt các tải có công suất rất lớn như động cơ, hệ thống chiếu sáng công suất cao. Điểm đặc biệt là nó có thể được điều khiển từ xa bằng một dòng điện nhỏ (qua nút nhấn, PLC), giúp tự động hóa và tăng an toàn.
Aptomat khối (MCCB - Moulded Case Circuit Breaker): Giống như MCB nhưng "to con" và mạnh mẽ hơn nhiều. Dòng điện định mức và khả năng cắt sự cố của nó lớn hơn, thường được dùng làm aptomat tổng cho một phân xưởng, một tầng của tòa nhà.
Máy cắt không khí (ACB - Air Circuit Breaker): Là "anh cả" trong họ nhà aptomat. ACB có kích thước khổng lồ, khả năng cắt dòng sự cố cực lớn, thường được dùng làm máy cắt tổng cho cả một nhà máy hoặc một tòa nhà cao tầng.
Thiết bị Bảo vệ:
Rơ le nhiệt (Thermal Relay): Chuyên dùng để bảo vệ động cơ khỏi bị quá tải. Nó thường được gắn cùng với contactor. Khi động cơ phải làm việc quá sức khiến dòng điện tăng cao và nóng lên, rơ le nhiệt sẽ "cảm nhận" được và ra lệnh cho contactor ngắt điện để bảo vệ động cơ không bị cháy.
Rơ le bảo vệ pha: Bảo vệ động cơ và các thiết bị 3 pha khỏi các sự cố như mất pha, ngược pha, lệch pha – những sự cố có thể phá hủy động cơ trong tích tắc.
Cầu chì công nghiệp (HRC Fuse): Dùng để bảo vệ cho các mạch điện công suất lớn, có khả năng cắt dòng ngắn mạch rất cao.
Thiết bị Điều khiển và Tự động hóa:
Biến tần (Inverter/VFD): Là thiết bị "thần kỳ" trong công nghiệp. Nó có khả năng thay đổi tần số của dòng điện, từ đó điều khiển vô cấp tốc độ của động cơ điện. Ứng dụng của biến tần giúp khởi động động cơ êm ái, điều chỉnh lưu lượng bơm/quạt chính xác và quan trọng nhất là tiết kiệm một lượng điện năng khổng lồ (có thể lên tới 30-40%).
Bộ khởi động mềm (Soft Starter): Dùng để giúp các động cơ lớn khởi động một cách từ từ, êm ái, tránh gây sụt áp đột ngột cho lưới điện và giảm hao mòn cơ khí.
PLC (Programmable Logic Controller): Là "bộ não" của các hệ thống tự động hóa. Nó là một máy tính công nghiệp nhỏ gọn, có thể lập trình để điều khiển toàn bộ một dây chuyền sản xuất, một cỗ máy phức tạp theo một kịch bản định sẵn.
Nút nhấn (Push Button), Đèn báo (Pilot Lamp), Công tắc xoay (Selector Switch): Là các thiết bị "giao tiếp" giữa người vận hành và máy móc, được lắp trên mặt tủ điện để ra lệnh và nhận biết trạng thái hoạt động.
Thiết bị đo lường:
Đồng hồ Volt (V), Ampe (A): Dùng để hiển thị điện áp và dòng điện của hệ thống.
Đồng hồ đo điện năng (Công tơ điện): Đo lường lượng điện đã tiêu thụ.
Biến dòng (CT - Current Transformer): Dùng để đo các dòng điện rất lớn một cách gián tiếp và an toàn.
Phân loại theo chức năng
Cách phân loại này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vai trò của từng thiết bị trong một mạch điện.
Nhóm Thiết bị Đóng cắt & Bảo vệ: Nhiệm vụ chính là kết nối, ngắt kết nối và bảo vệ mạch điện. Gồm: Cầu dao, Aptomat (MCB, MCCB, ACB), Cầu chì, Contactor, Rơ le nhiệt...
Nhóm Thiết bị Điều khiển & Tự động hóa: Nhiệm vụ là ra lệnh, xử lý logic và điều khiển hoạt động của hệ thống. Gồm: PLC, Biến tần, Khởi động mềm, Rơ le thời gian, Rơ le trung gian, Nút nhấn, Cảm biến (quang, tiệm cận...)...
Nhóm Thiết bị Dẫn điện & Phân phối: Nhiệm vụ là truyền tải và chia sẻ dòng điện. Gồm: Dây cáp điện, Thanh cái (Busbar), Tủ điện phân phối, Hộp nối...
Nhóm Thiết bị Đo lường & Hiển thị: Nhiệm vụ là theo dõi, đo đạc các thông số của lưới điện và hiển thị cho người vận hành. Gồm: Đồng hồ Ampe, Volt, Watt, Công tơ điện, Đèn báo pha...
Nhóm Thiết bị Chuyển đổi: Nhiệm vụ là biến đổi các đặc tính của dòng điện. Gồm: Máy biến áp (Transformer), Bộ đổi nguồn (Adapter), Bộ lưu điện (UPS)...
3. Phân loại theo cấp điện áp
Tiêu chí này mang tính kỹ thuật cao hơn, thường được các kỹ sư điện sử dụng nhưng cũng rất hữu ích để biết.
Thiết bị điện Hạ thế: Hoạt động ở mức điện áp dưới 1000V (1kV). Đây là toàn bộ các thiết bị điện dân dụng và hầu hết các thiết bị trong nhà máy, xí nghiệp mà chúng ta đã kể trên.
Thiết bị điện Trung thế: Hoạt động ở mức điện áp từ 1kV đến 35kV. Đây là các thiết bị dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện của các công ty điện lực, hoặc trong các trạm biến áp riêng của các khu công nghiệp lớn. Ví dụ: Cầu dao cách ly (LBS), Máy cắt trung thế (VCB), Cầu chì tự rơi (FCO), Chống sét van (LA)...
Thiết bị điện Cao thế & Siêu cao thế: Hoạt động ở mức điện áp trên 35kV. Đây là các thiết bị dùng trong hệ thống truyền tải điện quốc gia, tại các nhà máy điện và trạm biến áp lớn.