Phương pháp khởi động sao – tam giác được áp dụng nhiều trong thực tế đối với những động cơ công suất trung bình, với ưu điểm giảm dòng khởi động xuống 1/3 lần so với khởi động trực tiếp, tiết kiệm về mặt chi phí vv. Bài viết dưới đây mình xin chia sẻ rõ hơn cho các bạn thêm về mạch khởi động sao tam giác
Đấu nối sao – tam giác để làm gì?
Như chúng ta biết, khi khởi động thì động cơ điện không đồng bộ có dòng khởi động cao gấp 5 đến 9 lần Iđm, vì động cơ luôn tạo dòng Fuco lớn để chống lại chế độ thay đổi bão hòa từ. Dòng khởi động lớn là nguyên nhân dẫn đến.
- Hiện tượng sụt áp, ảnh hưởng đến các thiết bị điện khác chung mạng lưới.
- Ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ, độ bền của các thiết bị đóng cắt, dây dẫn…
Người ta phải tìm các phương pháp khởi động cho động cơ với mục đích chính là để giảm dòng khởi động. Và có nhiều cách như dùng mạch khởi động sao – tam giác đối với động cơ công suất trung bình, hay dùng biến tần và khởi động mềm với động cơ công suất lớn. Tùy theo vào nhu cầu sử dụng và bài toán kinh tế mà chúng ta lựa chọn cho phù hợp
Những trường hợp dùng được phương pháp khởi động sao – tam giác
Thực tế, có nhiều cách để khởi động động cơ như dùng biến áp tự ngẫu, cuộn kháng, dùng điện trở thứ cấp, sơ cấp, dùng biến tần, khởi động mềm, và phương pháp sao tam giác cũng là một cách mà chúng ta sẽ nói đến ở đây.
Để có thể sử dụng được phương pháp này thì chũng ta cần phải đảm bảo được những yếu tố sau đây:
- Công suất động cơ có lớn hay không, thường thì dưới 7 kW chúng ta có thể khởi động trực tiếp,và với động cơ quá lớn thì chúng ta phải dùng khởi động mềm hay biến tần.
- Đặc tính tải của động cơ trong quá trình khởi động, có hạn chế tối thiểu khi khởi động hay không.
- Chất lượng điện ở nơi đó, công suất của dây dẫn và máy biến áp, thiết bị đóng cắt nếu lớn thì không ảnh hưởng nhiều khi động cơ khởi động. Tóm lại là nói phụ thuộc vào công suất của trạm điện.
- Tần suất khởi động của động cơ nếu quá nhiều trong thời gian ngắn thì không nên dùng.
- Chi phí cho khởi động sao tam giác bao giờ cũng kinh tế hơn so với sử dụng biến tần, khởi động mềm.
Vậy nên, khi lựa chọn cách khởi động sao tam giác phải cân nhắc đầy đủ những yếu tố trên, ngoài ra với từng trường hợp thực tế trong nhà máy, phụ thuộc vào quá trình sản xuất, vận hành mà chúng ta lựa chọn cho phù hợp.
Với ưu điểm là chi phí thấp, dễ dàng lắp đặt và sử dụng, cách khởi động này được dùng nhiều trong thực tế.
Mạch khởi động sao – tam giác
Nguyên lý của phương pháp khởi động sao tam giác là đầu tiên chúng ta cho động cơ chạy chế độ sao để giảm giá trị dòng khởi động xuống 1/3 so với định mức, sau một khoảng thời gian thì chuyển san chế độ tam giác để đảm bảo công suất động cơ và nhu cầu của tải.
Thông số động cơ sử dụng được phương pháp khởi động sao – tam giác
Chúng ta căn cứ vào công suất và đặc tính của tải để lựa chọn phương pháp khởi động cho phù hợp.
Không phải động cơ không đồng bộ ba pha nào cũng dùng được phương pháp khởi động sao – tam giác. Với điện lưới ba pha là 380 V, động cơ phải có thông số sao/ tam giác là 380/660V thì mới dùng được phương pháp này, lưu ý khi ký hiệu sao/tam giác là 220/380V thì chúng ta không dùng được.
Sơ đồ mạch sao – tam giác
Được chia làm hai phần chính là mạch động lực và mạch điều khiển như trên hình vẽ.
Các thiết bị để xây dựng lên một tủ điện khởi động sao – tam giác cho động cơ không đồng bộ ba pha như sau
- Aptomat để đóng cắt mạnh điện tổng của tủ
- Contactor để đóng cắt động cơ từ chế độ sao sang tam giác theo chế độ điều khiển
- Rơle nhiệt để bảo vệ động cơ quá dòng
- Timer để điều khiển thời gian chuyển chế độ sao sang tam giác
- Phụ kiện kèm theo như đèn báo, nút bấm, rơ le trung gian, dây dẫn, đầu đấu nối, và vật dụng hỗ trợ kèm theo
Căn cứ vào công suất của động cơ mà từ đó chúng ta lựa chọn thiết bị điện như Aptomat, contactor sao cho phù hợp. Ngoài ra thường có thêm bộ bảo vệ quá áp, mất pha, hay mất dây trung tính, với mục đích chính để hoàn thiện bộ tủ điều khiển động cơ chế độ sao tam giác an toàn và hiệu quả.
Nhìn hình vẽ trên ta thấy mạch cần tối thiểu 2 contactor để nối với động cơ. Khi đóng mạch điện contactor 1 đóng mạch điện, động cơ chạy theo kiểu đấu nối sao, lúc này dòng khởi động giảm, momen lực giảm, sau một khoảng thời gian T (timer set) động cơ kéo tải tương đối, thường là vài giây, chúng ta chuyển sang chế độ sao, nhằm đảo bảo đủ công suất của động cơ và tải hoạt động ổn định.
Hạn chế của cách khởi động sao – tam giác này.
Với chi phí thấp và dễ dàng lắp đặt, dòng khởi động nhỏ, cách khởi động sao tam giác được sử dụng rất nhiều, trong mọi lĩnh vực sản xuất. Nhưng nó cũng chỉ là một cách lựa chọn, còn phụ thuộc vào xưởng sản xuất yêu cầu của nhà máy.
- Khi khởi động moment khởi động nhỏ điều này ảnh hưởng rất nhiều đến cơ cấu cơ khí chấp hành phía sau.
- Xuất hiện nhiễu điện trường khi chuyển từ chế độ sao sang tam giác, ảnh hưởng đến thiết bị chuyền tín hiệu xung quanh.
- Xuất hiện sụt áp cục bộ khi chuyển chế độ sao sang tam giác do biến đổi dòng lớn.
Để hiểu rõ hơn về quá trình khởi động mạch sao tam giác của động cơ không đồng bộ, các bạn tham khảo thêm video dưới đây :
Cách đấu tủ điện khởi động sao – tam giác
Dưới đây là bảng đấu nối sơ đồ mạch lực chi tiết sao tam giác bao gồm các contactor, timer, rơle nhiệt để bảo vệ động cơ, và các tiếp điểm thường đóng, thường mở
Nhìn hình trên chúng ta thấy có 3 contactor. theo thứ tự contactor sao, contactor tam giác, contactor Chính.
Bật aptomat, nhấn nút thì contactor chính và contactor sao đóng tiếp điểm, động cơ khởi động chế độ sao trong khoảng thời gian T theo setup của timer.
Mạch khởi động chế độ sao
Lúc này ta thấy, dòng dòng điện từ 3 pha lửa chạy qua contactor chính ( đầu tiên) rồi qua U1, V1, W1 đầu vào của cuộn dây động cơ, và đầu W2, U2, V2 được nối chụm lại nhờ contactor sao đóng tiếp điểm.
Sau một khoảng thời gian thì contactor sao ( số 2) sẽ nhả ra và contactor tam giác ( số 3 ) sẽ đóng lại cho động cơ chạy chế độ tam giác, để hoạt động với đúng công suất của nó.
Mạch chạy chế độ tam giác
Quá trình này được thể hiển mạch lực trên hình vẽ. Nhiều bạn thắc mắc là U1,V1,W1 và W2, U2,V2 ở đâu , các bạn xem hình dưới đây để được rõ hơn
Cầu đấu dây nối động cơ
Đây là cầu nối thiết kế chung của tất cả động cơ, và được ký hiệu rõ ràng trong hộp máy.
Lưu ý lựa chọn công suất thiết bị trong mạch sao tam giác
Vậy trong sơ đồ mạch sao tam giác này, động cơ hoạt động chế độ tam giác chỉ trong khoảng thời gian ngắn T để giảm dòng khởi động. Sau khoảng thời gian T đó sẽ trở về đúng công suất của nó là chạy tam giác. Suy ra contactor sao chỉ chịu dòng rất ngắn. Và chỉ có 2 contactor chính làm việc là contactor chính, và contactor tam giác hoạt động xuyên suốt quá trình.
Việc đầu tiên là chúng ta căn cứ vào catalog động cơ để biết thông số về công suất, và điện áp đấu sao/ tam giác.
Như ở đây, với động cơ 220 HP, ta có công suất 160 kW, với chế độ chạy tam giác là 380V, sao là 660V. Mình muốn nhắc lại một lần nữa là, chỉ khi kí hiệu Tam giác / Sao là 380/ 660 V thì mới dùng cách khởi động sao tam giác được, vì lưới điện 3 phase của Việt Nam là 380 V.
Với Iđm = 294 A chúng ta chọn contactor chính và chạy tam giác có dòng điện là 294 :2 = 147 A và dòng của contactor sao thấp hơn 1 cấp tức là nhỏ hơn 147 A một chút, là hoạt động hiệu quả, và tiết kiệm về mặt chi phí.
