Công suất máy phát điện cho thang máy không lấy theo kW nhãn động cơ. Hãy kiểm tra ba điều kiện rồi chọn mức lớn nhất: kVA vận hành, nhiệt đầu phát do biến tần méo hài và bước tải khi khởi động. Thang có ARD thì ARD lo giải thoát người, máy phát lo duy trì vận hành.
Có những tòa nhà có máy phát “đủ kW” nhưng khi mất điện thì thang vẫn không chạy lại: điện áp tụt khi ATS đóng tải, biến tần thang báo lỗi quá áp DC, hoặc đầu phát nóng bất thường sau một thời gian chạy. Một nguyên nhân thường gặp nằm ở cách tính: lấy tổng kW nhãn động cơ, chia 0,8, cộng chút dự phòng rồi chốt. Với thang máy cách làm đó vừa có thể thiếu (bỏ sót tải phi tuyến và hồi năng), vừa có thể thừa (cộng dồn tất cả cabin chạy cùng lúc dù thực tế không xảy ra).
Bài viết này dành cho chủ đầu tư, ban quản lý tòa nhà, kỹ sư cơ điện và đơn vị thiết kế đang cần chốt nguồn dự phòng cho hệ thống thang. Nội dung đi theo đúng thứ tự một kỹ sư sẽ làm: quyết định cần ARD hay máy phát, tính tải khởi động, tính ảnh hưởng của biến tần, chạy một ví dụ có số liệu, rồi phối hợp ARD với ATS và máy phát.
1/ Thang máy cần ARD, máy phát điện hay cả hai?
Hai thiết bị này giải hai bài toán khác nhau. ARD (Automatic Rescue Device) là bộ ắc quy kèm inverter, cấp điện cho bộ truyền động của thang trong vài phút để đưa cabin về tầng gần nhất và mở cửa. ARD không được thiết kế để thang tiếp tục phục vụ hành khách. Máy phát điện thì duy trì cho thang chạy suốt thời gian mất điện lưới, miễn là còn nhiên liệu và công suất đủ.
| Tiêu chí | Chỉ có ARD | Chỉ có máy phát và ATS | ARD kết hợp máy phát |
|---|---|---|---|
| Mục tiêu chính | Giải thoát người trong cabin | Duy trì thang vận hành | Giải thoát nhanh và vận hành liên tục |
| Thời gian chạy | Vài phút theo cài đặt (200 hoặc 500 giây) | Theo lượng nhiên liệu | Hai lớp độc lập nhau |
| Độ trễ | Cài 10 hoặc 30 giây sau khi mất điện | Thường khoảng 10–15 giây đến khi tải được cấp lại | Cần phối hợp tín hiệu giữa hai hệ |
| Điểm yếu | Thang không phục vụ tiếp | Nếu máy phát hoặc ATS lỗi, cabin kẹt chờ cứu hộ | Chi phí đầu tư và bảo trì cao hơn |
| Phù hợp | Nhà không có nguồn dự phòng tập trung | Tòa nhà đã có máy phát cho nhiều phụ tải | Bệnh viện, chung cư cao tầng, văn phòng, thang chữa cháy |
Kết luận thực tế: nếu tòa nhà đã có máy phát và máy phát được tính đủ cho thang thì ARD trở thành lớp bảo hiểm cho tình huống máy phát không lên nguồn. Nếu tòa nhà không có máy phát, ARD là mức tối thiểu để không ai bị kẹt trong cabin, nhưng thang sẽ không dùng được cho đến khi có điện lưới trở lại.
2/ Vì sao không tính theo kW trên nhãn động cơ?
Động cơ kéo thang là tải đặc thù, khác hẳn động cơ bơm hay quạt. Có ba thành phần cần tách riêng khi tính nguồn:
- Tải khởi động: thang khởi động dưới tải, cần mô-men lớn để thắng quán tính cabin và đối trọng. Dòng khởi động phụ thuộc kiểu truyền động và quyết định mức sụt áp tức thời của tổ máy.
- Tải phi tuyến của biến tần: gần như mọi thang hiện đại dùng biến tần. Cầu chỉnh lưu đầu vào tạo dòng hài, làm đầu phát nóng hơn so với tải tuyến tính cùng kW.
- Năng lượng hồi về: khi cabin nặng đi xuống hoặc cabin nhẹ đi lên, động cơ làm việc như máy phát. Lưới điện có thể nhận phần năng lượng này, nhưng tổ máy diesel thì không.
Ngoài ba thành phần trên còn có tải nền của thang: chiếu sáng, quạt cabin, bộ điều khiển, điều hòa phòng máy. Phần này nhỏ nhưng luôn có mặt và đóng vai trò “tải tối thiểu” giúp máy phát vận hành ổn định.
Hệ quả trong thiết kế: với thang dùng biến tần, bước khởi động thường không phải yếu tố quyết định mà nhiệt đầu phát mới là. Ngược lại, với thang đời cũ khởi động trực tiếp hoặc sao–tam giác, bước khởi động mới quyết định.
3/ Tải khởi động của máy phát điện cho thang máy phụ thuộc vào kiểu truyền động nào?
Bảng dưới đây là thang đo tương đối để chọn hướng kiểm tra. Con số chính xác phải lấy theo catalogue của bộ truyền động đang lắp.
| Kiểu truyền động | Dòng khởi động so với dòng định mức | Thường gặp ở |
|---|---|---|
| Khởi động trực tiếp (DOL) | Khoảng 5–7 lần | Hệ truyền động đời cũ |
| Sao–tam giác | Khoảng một phần ba so với khởi động trực tiếp | Hệ truyền động đời cũ hoặc cải tạo |
| Khởi động mềm | Khoảng một nửa so với khởi động trực tiếp, tùy cài đặt | Hệ cải tạo, thang thủy lực |
| Biến tần | Xấp xỉ dòng định mức đến khoảng 1,5 lần | Thang kéo hiện đại |
Có hai điểm cần nhớ khi đọc bảng. Thứ nhất, cùng một động cơ 15 kW, khởi động trực tiếp có thể kéo bước tải lên gấp nhiều lần so với dùng biến tần, nên cách chọn nguồn khác hẳn nhau. Thứ hai, mức sụt áp chịu đựng được không chỉ phụ thuộc kVA của tổ máy mà còn phụ thuộc điện kháng quá độ của đầu phát; phần này đã phân tích riêng trong bài về hiện tượng tụt áp khi đóng tải lớn.
4/ Biến tần thang máy ảnh hưởng thế nào đến đầu phát?
Tài liệu kỹ thuật của ABB về cấp nguồn cho biến tần bằng máy phát đưa ra hệ số tham khảo theo kiểu chỉnh lưu đầu vào, tính trên kVA của biến tần:
| Kiểu đầu vào biến tần | Hệ số tham khảo |
|---|---|
| Cầu chỉnh lưu 6 xung (phổ biến) | 2 đến 2,5 lần kVA biến tần |
| Biến tần hồi năng (active front end) | 1,5 đến 2 lần kVA biến tần |
| Biến tần một chiều (DC drive) | 3 lần kVA biến tần |
Nguồn: ABB, tài liệu LVD-EOTN64U. Chính ABB lưu ý đây chỉ là hướng dẫn chung, phần công suất dư có thể dùng cho tải tuyến tính khác, và nên tham vấn nhà cung cấp máy phát khi chọn cấu hình. Tài liệu này viết cho biến tần nói chung, không riêng thang máy, nên khi áp dụng cho thang cần đối chiếu thêm với hồ sơ của hãng thang.
Về hồi năng, có ba phương án xử lý và mỗi phương án ảnh hưởng đến cách tính:
- Điện trở hãm: năng lượng tiêu tán thành nhiệt. Đây là cấu hình phổ biến, không đẩy ngược năng lượng về máy phát.
- Tải nền đủ lớn: nếu trong tòa nhà luôn có tải khác chạy chung nguồn dự phòng, năng lượng hồi có chỗ tiêu thụ. Không nên dựa hoàn toàn vào tải nền để hấp thụ hồi năng khi thiết kế.
- Biến tần hồi năng: trả năng lượng về lưới. Khi chạy bằng máy phát, cần xác nhận với hãng thang rằng biến tần có chuyển sang chế độ không hồi ngược khi mất lưới hay không.
Hãy yêu cầu nhà cung cấp thang xác nhận bằng văn bản về cấu hình hãm và hành vi của biến tần khi chạy bằng nguồn máy phát. Đây là thông tin không thể suy đoán từ bên ngoài.
5/ Tính công suất máy phát cho thang máy theo những bước nào?
Quy trình dưới đây áp dụng cho thang dùng biến tần. Phần tính tải tổng quát cho toàn tòa nhà nằm ở bài hướng dẫn về cách tính công suất máy phát điện; ở đây chỉ tập trung phần riêng của thang.
Bước 1. Thu thập dữ liệu nhãn. Công suất động cơ kéo (kW), hiệu suất, kiểu truyền động, kVA hoặc dòng điện đầu vào của biến tần, kiểu chỉnh lưu (6 xung hay hồi năng), số thang có thể chạy đồng thời khi mất điện.
Bước 2. Quy đổi về công suất đầu vào của biến tần.
P_vào = P_động cơ ÷ (η_động cơ × η_biến tần)
kVA_biến tần = P_vào ÷ hệ số công suất đầu vào của biến tần
Bước 3. Tính kVA theo điều kiện nhiệt đầu phát.
kVA_nhiệt = Σ (kVA_biến tần × hệ số m theo kiểu chỉnh lưu) + kVA_nền
Trong đó m lấy trong dải 1,5–2,5 theo bảng hệ số ABB của phần trước. kVA_nền là tải nền chung quy đổi kVA = kW ÷ 0,8.
Bước 4. Kiểm tra bước khởi động. Tính kVA khi cabin cuối cùng khởi động trong lúc các cabin khác đang chạy, rồi đối chiếu với khả năng nhận tải bước và độ sụt áp cho phép của tổ máy theo datasheet đầu phát.
Bước 5. Chọn và làm tròn. Lấy mức lớn nhất của bước 3 và bước 4, làm tròn lên cấp công suất tiêu chuẩn kế tiếp. Dự phòng phát triển phụ tải tính riêng, không gộp vào hệ số m. Kiểm tra thêm chế độ định mức (dự phòng hay liên tục), độ cao và nhiệt độ lắp đặt.
Với phụ tải gồm nhiều nhóm tải khác ngoài thang, nên đối chiếu thêm các phép tính trong bài kinh nghiệm tính tải máy phát điện để tránh cộng trùng hoặc bỏ sót.
6/ Tòa nhà 1, 2 hoặc 4 thang cần tổ máy bao nhiêu kVA?
Giả định minh họa (cần thay bằng số liệu thật của dự án):
- Động cơ kéo 15 kW mỗi thang, hiệu suất động cơ 0,90, hiệu suất biến tần 0,95.
- Hệ số công suất đầu vào của biến tần lấy 0,95.
- Tải nền dùng chung nguồn dự phòng 32 kW, quy đổi 40 kVA ở hệ số công suất 0,8.
- Tất cả cabin chạy đồng thời (kịch bản bất lợi nhất).
Kết quả trung gian: P_vào mỗi thang ≈ 17,5 kW, kVA_biến tần mỗi thang ≈ 18,5 kVA.
| Số thang | Chỉnh lưu 6 xung (m = 2–2,5) | Biến tần hồi năng (m = 1,5–2) | Cấp công suất tham chiếu |
|---|---|---|---|
| 1 thang | 77–86 kVA | 68–77 kVA | Tổ 100kVA |
| 2 thang | 114–132 kVA | 95–114 kVA | Tổ 150kVA (hồi năng: cân nhắc 100–150kVA sau khi xác nhận) |
| 4 thang | 188–225 kVA | 151–188 kVA | Tổ 250kVA (hồi năng: cân nhắc 200–250kVA) |
Cách đọc kết quả: với 2 thang dùng chỉnh lưu 6 xung, nhu cầu nằm ở 114–132 kVA nên cấp phù hợp là tổ máy phát điện 150kVA, vẫn còn khoảng trống cho các tải nhỏ khác. Bước khởi động trong ví dụ này (một cabin khởi động khi cabin kia đang chạy, cộng tải nền) chỉ khoảng 86 kVA, thấp hơn mức nhiệt, nên nhiệt đầu phát là điều kiện quyết định.
Để thấy sự khác biệt giữa các kiểu truyền động, giữ nguyên động cơ 15 kW nhưng chuyển sang khởi động trực tiếp: dòng chạy tương ứng khoảng 20–25 kVA, bước khởi động 5–7 lần tức khoảng 100–175 kVA, cộng tải nền 40 kVA là 140–215 kVA ngay ở một thang. Khi đó bước khởi động mới là điều kiện quyết định, và cấp công suất phải tăng hoặc phải chuyển sang khởi động mềm, sao–tam giác, biến tần.
Giảm công suất tổ máy bằng cách giới hạn số cabin chạy cùng lúc khi mất điện (điều khiển nhóm thang chế độ khẩn) cũng là một phương án thực tế. Phương án này chỉ áp dụng được khi bộ điều khiển thang hỗ trợ và chủ đầu tư chấp nhận giảm năng lực vận chuyển trong lúc mất điện.
Lưu ý quan trọng: các con số trên là kịch bản minh họa. Thông số thật (kW động cơ, kiểu chỉnh lưu, số thang chạy đồng thời, tải nền) phải lấy từ hồ sơ hãng thang và bản vẽ phụ tải của dự án.
7/ ARD là gì và chọn ARD như thế nào?
ARD là thiết bị cứu hộ tự động khi mất điện lưới. Khi phát hiện mất nguồn, ARD chờ một khoảng trễ cài đặt, rồi dùng ắc quy và inverter cấp điện cho bộ truyền động, đưa cabin về tầng gần nhất và mở cửa theo mô tả của nhà sản xuất INVT. Hết thời gian cứu hộ, thiết bị tự tắt.
Thông số công khai của hai nhà cung cấp cho thấy phạm vi điển hình:
| Hạng mục | Tài liệu DAT | Tài liệu INVT |
|---|---|---|
| Dải công suất | Các model từ 5,5 kW đến 30 kW | Theo công suất biến tần: đến 15 kW và 18,5–30 kW |
| Điện áp vào | 3 pha 380 V, 50/60 Hz | 3 pha 380 V |
| Trễ trước khi kích hoạt | 10 hoặc 30 giây | Không nêu trong tài liệu |
| Thời gian chạy cứu hộ | 200 hoặc 500 giây | Không nêu trong tài liệu |
| Ắc quy | 12 V kín khí, 7–12 Ah tùy model | Dải 42–57,6 VDC, 4 × 12 V 7 Ah hoặc 9 Ah |
Nguồn: tài liệu kỹ thuật DAT-ARD và tài liệu INVT ARD-D048. Các model khác của cùng hãng hoặc hãng khác có thể khác thông số.
Khi chọn ARD cho thang có sẵn hoặc thang mới, cần xác nhận:
- Công suất ARD khớp với công suất biến tần hoặc động cơ kéo của thang (không chọn dư quá nhiều, không chọn thiếu).
- ARD tương thích với bộ điều khiển và biến tần của nhà sản xuất thang; không phải mọi ARD đều chạy với mọi tủ điều khiển.
- Tuổi thọ ắc quy và chu kỳ kiểm tra theo khuyến cáo nhà sản xuất. Ắc quy kín khí có tuổi thọ hữu hạn; ARD hỏng ắc quy coi như không có ARD.
- Quy trình thử định kỳ có biên bản. Thang kẹt người là sự cố, không nên để lần đầu ARD được thử là lần mất điện thật.
ARD cũng chỉ giải quyết thời gian ngắn. Năng lượng ắc quy rất hạn chế (một bộ 4 ắc quy 12 V 7 Ah chỉ khoảng 0,34 kWh danh định), nên đừng kỳ vọng ARD thay thế được máy phát khi mất điện kéo dài.
8/ ARD phối hợp thế nào với ATS và máy phát?
Đây là chỗ nhiều hồ sơ bỏ sót. Nếu ARD cài trễ 10 giây còn ATS và máy phát cần khoảng 10–15 giây để cấp lại tải, hai hệ thống có thể can thiệp vào cùng một thang gần như đồng thời. Chi tiết về mốc thời gian của ATS đã nêu trong bài về thời gian chuyển nguồn ATS.
| Mốc thời gian | Sự kiện |
|---|---|
| 0 giây | Mất điện lưới, thang dừng |
| Ngay sau đó | ATS nhận biết mất lưới và ra lệnh khởi động máy phát |
| 10 giây | ARD cài trễ 10 giây bắt đầu đưa cabin về tầng |
| Khoảng 10–15 giây | Máy phát nhận tải, thang được cấp lại nguồn chính |
| 30 giây | ARD cài trễ 30 giây mới kích hoạt (nếu máy phát chưa lên nguồn) |
Hướng xử lý được khuyến nghị cho thiết kế có cả hai hệ thống:
- Cài trễ ARD ở mức dài hơn thời gian cấp lại tải của ATS (ví dụ mức 30 giây), để máy phát có cơ hội lên nguồn trước.
- Nếu hãng thang hỗ trợ, đấu tín hiệu từ ATS báo “đang khởi động máy phát” để khóa ARD trong cửa sổ chờ.
- Ghi rõ thứ tự ưu tiên trong biên bản nghiệm thu và thử mất điện thật có sự chứng kiến của hãng thang.
Đây là khuyến nghị thiết kế từ góc nhìn tích hợp hệ thống, không phải quy định bắt buộc. Cấu hình cuối cùng phải được hãng thang và đơn vị cung cấp ARD xác nhận.
9/ Thang chữa cháy và thang bệnh viện cần lưu ý gì?
Thang chữa cháy, thang cáng bệnh viện và thang phục vụ khu vực quan trọng thường nằm trong nhóm tải ưu tiên của nguồn dự phòng. Yêu cầu cụ thể về số nguồn cấp, thời gian cấp điện và cách đấu nối phụ thuộc quy chuẩn áp dụng cho từng loại công trình, trong đó có QCVN 06:2022/BXD về an toàn cháy cho nhà và công trình, cùng hồ sơ thẩm duyệt phòng cháy chữa cháy của dự án. Hãy đối chiếu trực tiếp văn bản gốc và hồ sơ được thẩm duyệt trước khi chốt thiết kế, vì điều khoản có thể được sửa đổi.
Với tòa nhà ở, tiêu chí lựa chọn nguồn dự phòng nói chung đã được tổng hợp trong bài tiêu chí chọn nguồn dự phòng cho chung cư. Phần của thang nên được tách thành một nhóm tải riêng trong bảng phụ tải, có ghi rõ thang nào thuộc nhóm ưu tiên, thang nào được phép tạm dừng.
10/ Cần thu thập dữ liệu gì trước khi chốt cấu hình nguồn?
| Dữ liệu | Lấy ở đâu | Dùng để |
|---|---|---|
| Công suất, dòng định mức động cơ kéo | Nhãn động cơ, hồ sơ hãng thang | Tính P_vào |
| Kiểu truyền động (biến tần, khởi động mềm, trực tiếp) | Hồ sơ kỹ thuật thang | Chọn hệ số khởi động |
| kVA hoặc dòng đầu vào biến tần | Nhãn biến tần | Tính kVA_biến tần |
| Kiểu chỉnh lưu (6 xung, hồi năng, lọc hài) | Hãng thang | Chọn hệ số m |
| Cấu hình hãm (điện trở, hồi năng) | Hãng thang | Xử lý hồi năng |
| Số thang chạy đồng thời khi mất điện | Chủ đầu tư và hãng thang | Tính tổng tải |
| Tải nền dùng chung | Bản vẽ phụ tải | Tính kVA_nền |
| Đã có ARD chưa, trễ bao nhiêu giây | Hồ sơ thang | Phối hợp với ATS |
| Độ sụt áp cho phép | Yêu cầu thiết bị trong tòa nhà | Kiểm tra bước khởi động |
Thiếu bất kỳ dòng nào trong bảng, kết quả chỉ là ước lượng. Khi đó nên ghi rõ giả định thay vì lấy một con số “an toàn” không có căn cứ.
11/ Những sai lầm nào hay gặp khi chọn nguồn cho thang máy?
- Lấy kW nhãn chia 0,8 rồi chốt, bỏ qua hệ số của biến tần và bước khởi động.
- Cộng dồn tất cả cabin chạy đồng thời khi hệ thống điều khiển nhóm thực tế chỉ cho phép một phần chạy lúc mất điện; hoặc ngược lại, giả định chỉ chạy một thang trong khi hồ sơ cho phép tất cả cùng chạy.
- Không hỏi hãng thang về điện trở hãm và hành vi hồi năng khi chạy bằng máy phát.
- Cài ARD và ATS độc lập, không kiểm tra xung đột thời gian.
- Không thử mất điện thật có chứng kiến của hãng thang trước nghiệm thu.
- Gộp thang chữa cháy, thang thường và thang hàng vào một dòng tải duy nhất.
Gửi thông số thang để Makawa tính cấu hình nguồn
Nếu bạn có sẵn nhãn động cơ, nhãn biến tần và số lượng thang, kỹ sư của Makawa Power có thể cùng bạn lập bảng tải, kiểm tra bước khởi động và đề xuất cấu hình tổ máy, ATS cùng cách phối hợp với ARD. Nếu chưa có đủ dữ liệu, chúng tôi sẽ nêu rõ phần nào là giả định và cần bổ sung từ hãng thang.
12/ Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Thang máy có cần máy phát điện riêng không?
Không nhất thiết riêng. Thang có thể dùng chung nguồn dự phòng của tòa nhà nếu bảng phụ tải đã tính đủ nhóm thang. Điều quan trọng là tính thang thành một nhóm tải riêng với hệ số của biến tần và bước khởi động, thay vì chỉ cộng kW nhãn.
Công suất máy phát cho thang máy tính theo kW hay kVA?
Tính theo kVA. Thang dùng biến tần là tải phi tuyến với hệ số công suất đầu vào khác 0,8, nên cần quy đổi sang kVA đầu vào của biến tần, nhân hệ số theo kiểu chỉnh lưu rồi cộng tải nền. Sau đó mới đối chiếu với kVA định mức của tổ máy.
ARD hoạt động trong bao lâu khi mất điện?
Theo tài liệu DAT-ARD, thiết bị chờ 10 hoặc 30 giây sau khi mất điện rồi chạy cứu hộ 200 hoặc 500 giây, hết thời gian thì tự tắt. Thông số khác nhau theo model và hãng, nên cần đối chiếu tài liệu của thiết bị lắp thực tế.
ARD có thay thế được máy phát điện không?
Không. ARD chỉ đưa cabin về tầng gần nhất để giải thoát người, dung lượng ắc quy rất hạn chế. Muốn thang tiếp tục phục vụ hành khách trong lúc mất điện cần máy phát hoặc nguồn dự phòng có công suất phù hợp.
Khởi động trực tiếp, sao–tam giác và biến tần khác nhau thế nào về tải khởi động?
Khởi động trực tiếp có thể kéo dòng khoảng 5–7 lần dòng định mức, sao–tam giác giảm còn khoảng một phần ba, khởi động mềm giảm thêm, còn biến tần giữ dòng gần định mức. Vì vậy cùng một động cơ nhưng nguồn cần chọn có thể khác nhau nhiều.
Biến tần thang máy có làm đầu phát nóng không?
Có thể. Biến tần có cầu chỉnh lưu 6 xung tạo dòng hài, và ABB đưa hệ số tham khảo 2–2,5 lần kVA biến tần khi cấp nguồn bằng máy phát. Biến tần hồi năng thấp hơn, khoảng 1,5–2 lần. Hãy xác nhận cấu hình thực tế với hãng thang.
Hotline: 0985.898.950 – 0982.722.883
Website: makawa.vn & makawa.com.vn
Fanpage: Máy Phát Điện Makawa Power
Zalo: 0985.898.950
Email: info@makawa.vn
