Lắp Đặt Hệ Thống Sạc Xe Nâng Điện Trong Nhà Xưởng

Lắp đặt hệ thống sạc xe nâng điện trong nhà xưởng gồm ba việc chính: chọn vị trí khu sạc đủ thông gió và xa vật liệu dễ cháy, kéo một nhánh nguồn riêng có tủ điện và thiết bị bảo vệ cho từng bộ sạc, và tính lại công suất để các bộ sạc không đẩy phụ tải của xưởng vượt mức máy biến áp. Với ắc quy chì axit, thông gió khu sạc là yêu cầu bắt buộc vì quá trình sạc sinh khí hydro. Với pin lithium, trọng tâm chuyển sang công suất sạc lớn hơn và phương án phòng cháy.

Bài này đi vào phần điện của khu sạc: tính công suất, chọn tủ, cáp, ổ cắm và bố trí mặt bằng. Phần tổng thể của toàn xưởng (trạm biến áp, tủ tổng, chiếu sáng, tiếp địa) nằm trong bài lắp đặt hệ thống điện nhà xưởng.

Vì sao khu sạc xe nâng cần thiết kế điện riêng

Nhiều xưởng mua xe nâng điện trước, đến khi xe về mới tìm chỗ cắm sạc. Bộ sạc thường được cắm vào ổ cắm gần nhất hoặc đấu tạm vào tủ chiếu sáng. Cách làm này hay gặp ba vấn đề:

• Quá tải nhánh: một bộ sạc cho xe nâng 2–3 tấn có thể kéo 4–8 kW, bộ sạc nhanh cho pin lithium có thể trên 15 kW. Ổ cắm dân dụng và nhánh chiếu sáng không được tính cho mức tải này.
• Nhảy aptomat theo giờ: các xe thường cắm sạc cùng lúc vào cuối ca. Phụ tải dồn vào một khung giờ làm nhảy aptomat tổng hoặc làm sụt áp cả dây chuyền đang chạy ca đêm.
• Rủi ro khí hydro và cháy: ắc quy chì axit sinh khí hydro khi sạc, nhất là giai đoạn cuối. Nếu khu sạc nằm trong góc kín, sát kho bao bì hay pallet gỗ, nguy cơ cháy nổ tăng rõ.

Vì vậy khu sạc nên được xem như một hạng mục phụ tải riêng, giống cách xưởng tính riêng cho điện máy nén khí hay bơm chữa cháy.

Ắc quy chì axit và pin lithium: yêu cầu điện khác nhau thế nào

Loại ắc quy quyết định gần như mọi thứ ở khu sạc: công suất bộ sạc, thời gian sạc, cách thông gió và cách bố trí. Trước khi thiết kế, cần lấy thông số từ nhà cung cấp xe nâng: điện áp ắc quy (24V, 48V, 80V), dung lượng (Ah), loại bộ sạc và điện áp đầu vào của bộ sạc (1 pha 220V hay 3 pha 380V).

Điểm cần nhớ: chuyển từ chì axit sang lithium không chỉ là đổi xe. Công suất mỗi điểm sạc tăng lên vài lần, nên cáp, aptomat và có khi cả tủ phân phối của khu sạc cũ không còn đủ.

Tính công suất khu sạc xe nâng

Cách tính nhanh dựa trên dung lượng ắc quy và thời gian sạc. Năng lượng của ắc quy (kWh) bằng điện áp nhân dung lượng chia 1.000. Công suất đầu vào của bộ sạc xấp xỉ năng lượng đó chia cho số giờ sạc, rồi chia cho hiệu suất bộ sạc.

Ví dụ minh họa 1 (chì axit): xe nâng dùng ắc quy 48V – 600Ah, năng lượng khoảng 28,8 kWh. Sạc trong 8 giờ, công suất phía ắc quy khoảng 3,6 kW. Với hiệu suất bộ sạc khoảng 85%, công suất lấy từ lưới vào khoảng 4,2 kW mỗi bộ.

Ví dụ minh họa 2 (lithium): bộ sạc 80V – 200A có công suất phía pin khoảng 16 kW. Tính cả hiệu suất, mỗi bộ lấy từ lưới khoảng 17–18 kW. Năm bộ như vậy cắm cùng lúc đã gần 90 kW, tương đương một dây chuyền nhỏ.

Các con số trên chỉ để hình dung độ lớn. Khi thiết kế thật, lấy công suất định mức ghi trên nhãn bộ sạc. Sau đó xét hệ số đồng thời: có bao nhiêu xe cắm sạc cùng lúc, vào khung giờ nào. Nếu xưởng sạc tập trung cuối ca thì gần như phải tính đủ 100%. Cách tính hệ số đồng thời cho toàn xưởng có trong bài tính phụ tải điện nhà xưởng từ danh sách máy móc.

Dòng điện và chọn aptomat cho từng bộ sạc

Với bộ sạc 3 pha 380V, dòng điện xấp xỉ I = P / (1,732 × 380 × cosφ). Bộ sạc 18 kW, cosφ khoảng 0,95, cho dòng khoảng 29A. Khi đó thường chọn aptomat 40A cho nhánh này và kiểm tra lại theo hướng dẫn của hãng bộ sạc, vì dòng khởi động và dòng xung lúc cắm có thể khác nhau tùy loại.

Bộ sạc chì axit 1 pha công suất nhỏ (dưới 3 kW) có thể dùng nhánh 1 pha. Khi có nhiều bộ sạc 1 pha, cần chia đều các bộ lên ba pha để tránh lệch pha ở tủ tổng.

Tủ điện, cáp và ổ cắm cho khu sạc

Tủ phân phối riêng cho khu sạc

Khu sạc nên có một tủ phân phối riêng, cấp nguồn từ tủ tổng hoặc tủ phân phối khu vực bằng một tuyến cáp riêng. Trong tủ gồm:

• Aptomat tổng của khu sạc, có thể kèm đồng hồ đo điện năng để biết chi phí điện cho xe nâng.
• Mỗi bộ sạc một aptomat nhánh riêng, đánh số trùng với số vị trí sạc ngoài hiện trường.
• Bảo vệ chống dòng rò (RCBO hoặc RCD) cho các nhánh ổ cắm, vì khu sạc thường ẩm và có người thao tác trực tiếp.
• Thiết bị chống sét lan truyền nếu xưởng nằm ở khu hay có sét, để bảo vệ mạch điện tử của bộ sạc.
• Bộ hẹn giờ hoặc contactor điều khiển, nếu xưởng muốn chia lịch sạc theo khung giờ.

Tủ nên đặt ngoài vùng sát mặt ắc quy, ở vị trí dễ tiếp cận để cắt điện nhanh khi có sự cố. Cách chọn vỏ tủ, cấp bảo vệ IP và thiết bị đóng cắt xem thêm ở bài chọn tủ điện công nghiệp cho nhà xưởng.

Cáp điện

Tuyến cáp từ tủ tổng đến tủ khu sạc chọn theo tổng công suất khu sạc, có tính đến mở rộng. Thực tế nhiều xưởng mua thêm xe sau 1–2 năm, nên chọn tiết diện dư một cấp sẽ rẻ hơn nhiều so với kéo lại cáp. Với bộ sạc 18 kW ở ví dụ trên, cáp đồng 4 lõi 6 mm² thường đủ cho tuyến ngắn, nhưng tuyến dài cần kiểm tra sụt áp.

Cáp đi trên máng hoặc trong ống, không thả dưới sàn nơi xe nâng chạy qua. Đoạn xuống tới vị trí sạc nên đi trong ống thép hoặc dọc cột có tấm chắn, tránh bị càng nâng hay pallet va vào.

Ổ cắm công nghiệp

Mỗi bộ sạc dùng một ổ cắm công nghiệp riêng, đúng số chấu và dòng định mức: 3 chấu cho bộ sạc 1 pha, 5 chấu (3 pha + trung tính + nối đất) hoặc 4 chấu cho bộ sạc 3 pha, tùy loại. Nên chọn ổ cắm có cấp bảo vệ từ IP44 trở lên, khu ẩm hoặc gần chỗ rửa dùng IP67. Một số xưởng dùng ổ cắm có công tắc liên động, chỉ cấp điện khi phích đã cắm chặt, để tránh hồ quang khi rút phích lúc đang sạc.

Không dùng ổ cắm kéo dài hay ổ cắm nhiều lỗ cho bộ sạc xe nâng. Đây là nguyên nhân phổ biến của chảy phích, cháy ổ cắm ở các khu sạc tự phát.

Bố trí và thông gió khu sạc

Vị trí khu sạc nên được chọn từ lúc làm mặt bằng xưởng, không chọn sau khi đã xếp kệ. Những yêu cầu thường áp dụng:

• Thông gió: với ắc quy chì axit, khu sạc cần thông gió tự nhiên tốt hoặc quạt hút. Khí hydro nhẹ hơn không khí và tích ở phía trên, nên cửa hút gió hoặc quạt đặt ở vị trí cao. Nếu là phòng sạc kín, quạt hút và đèn trong phòng nên chọn loại phù hợp với môi trường có khí dễ cháy.
• Khoảng cách: tách khu sạc khỏi kho hàng dễ cháy, bao bì, hóa chất. Không đặt khu sạc dưới kệ cao hoặc sát cửa thoát hiểm.
• Sàn và chỗ rửa: khu sạc chì axit nên có sàn chống axit, rãnh thu và chỗ rửa mắt khẩn cấp cho người châm nước ắc quy.
• Lối xe vào: mỗi vị trí sạc có vạch kẻ và gờ chặn bánh, bộ sạc treo tường hoặc đặt trên giá cao để xe không đâm vào.
• Phòng cháy: có bình chữa cháy phù hợp đặt gần khu sạc. Với pin lithium, nên hỏi nhà cung cấp pin về loại bình và quy trình xử lý khi pin quá nhiệt, đồng thời làm việc với đơn vị tư vấn PCCC của xưởng.

Khu sạc cũng nên có chiếu sáng riêng đủ sáng để đọc đèn báo trên bộ sạc và kiểm tra dây cáp sạc. Nếu khu sạc nằm trên lối thoát nạn, cần lưu ý thêm yêu cầu về đèn thoát hiểm và nguồn ưu tiên, tương tự phần đã nói trong bài bơm chữa cháy và nguồn điện ưu tiên cho nhà xưởng.

Giảm tải đỉnh và tiền điện khi sạc xe nâng

Khu sạc là một trong số ít phụ tải mà xưởng chủ động được giờ chạy. Một vài cách thường dùng:

• Chia lịch sạc: với ắc quy chì axit, sạc vào ca đêm hoặc giờ thấp điểm theo biểu giá điện của xưởng (xem khung giờ trên hóa đơn tiền điện). Bộ hẹn giờ trong tủ giúp các xe không cùng bắt đầu sạc một lúc.
• Sạc bổ sung với lithium: pin lithium có thể sạc ngắn trong giờ nghỉ ăn ca. Cách này giảm số xe cần sạc dồn cuối ngày nhưng lại tạo tải đỉnh vào giữa ca, nên cần đặt trong bảng phụ tải.
• Kiểm tra sóng hài và cosφ: bộ sạc là thiết bị điện tử công suất. Bộ sạc đời mới thường có mạch hiệu chỉnh hệ số công suất, nhưng khi có nhiều bộ sạc đời cũ, cần đo lại cosφ và sóng hài ở tủ tổng trước khi lắp thêm tụ bù.

Khi xưởng đang chạy cần thêm khu sạc

Trường hợp hay gặp nhất là xưởng đang vận hành, chuyển một phần xe nâng dầu sang xe nâng điện. Trình tự nên làm:

1. Lấy thông số xe và bộ sạc: số xe, điện áp, dung lượng, công suất bộ sạc, điện áp đầu vào.
2. Kiểm tra công suất còn dư của máy biến áp và tủ tổng, dựa trên số liệu đo thực tế, không chỉ dựa trên bản vẽ cũ.
3. Chọn vị trí khu sạc cùng bộ phận kho và an toàn, sao cho có thông gió và xa vật liệu dễ cháy.
4. Lập phương án tuyến cáp, tủ khu sạc, ổ cắm và lịch thi công. Phần đấu nối vào tủ tổng làm vào ngày nghỉ hoặc ca dừng máy.
5. Thi công, đo điện trở cách điện, kiểm tra RCD, chạy thử từng bộ sạc và đo dòng thực tế khi tất cả bộ sạc cùng chạy.
6. Bàn giao sơ đồ một sợi của khu sạc và dán nhãn từng aptomat tương ứng với từng vị trí sạc.

Hỏi đáp về lắp đặt điện sạc xe nâng

Có thể cắm bộ sạc xe nâng vào ổ cắm thường không?

Chỉ với bộ sạc 1 pha công suất nhỏ và khi ổ cắm, dây dẫn, aptomat được tính đúng cho dòng của bộ sạc. Phần lớn bộ sạc xe nâng 2 tấn trở lên dùng 3 pha hoặc có dòng lớn, cần nhánh riêng và ổ cắm công nghiệp.

Khu sạc ắc quy chì axit có cần phòng riêng không?

Không bắt buộc phải là phòng kín. Nhiều xưởng làm khu sạc mở trong nhà xưởng cao, thông gió tốt. Điều quan trọng là khí hydro không bị tích lại, khu sạc tách khỏi vật liệu dễ cháy và có chỗ xử lý khi tràn axit.

Đổi sang pin lithium thì có phải làm lại điện không?

Thường phải kiểm tra lại. Bộ sạc lithium có công suất lớn hơn nhiều, nên cáp, aptomat và ổ cắm của khu sạc cũ có thể không đủ. Phần thông gió thì nhẹ hơn, nhưng cần bổ sung phương án phòng cháy cho pin.

Mất bao lâu để lắp đặt một khu sạc?

Phụ thuộc số điểm sạc, khoảng cách tới tủ tổng và việc có phải nâng cấp tủ tổng hay không. Khu sạc vài điểm, nguồn đủ sẵn, thường làm gọn trong vài ngày, còn phần đấu nối vào tủ tổng được dồn vào thời gian xưởng dừng máy.