Kiến thức, Kiến Thức Ngành Điện

Khởi động từ là gì? Các yêu cầu kỹ thuật khởi động từ?

Khởi động từ là gì?

Khởi động từ là một thiết bị được sử dụng để bật và tắt mạch điện, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp mà yêu cầu bảo vệ động cơ và các thiết bị khác khỏi các tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch. khởi động từ có cấu tạo là kết hợp giữa một contactor (để mở và đóng mạch điện) và một relay bảo vệ quá tải (để bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải).

Khởi động từ có một contactor gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để điều khiển đóng, cắt động cơ điện. Khởi động từ có 2 contactor gọi là khởi động từ kép, dùng để khởi động, điều khiển đảo chiều quay động cơ điện. Muốn khởi động từ bảo vệ được ngắn mạch phải mắc thêm cầu chảy. Động cơ không đồng bộ ba pha làm việc liên tục hay không nhờ chủ yếu vào độ làm việc tin cậy của khởi động từ.

Những tính năng chính của khởi động từ:

  1. Khởi động và dừng động cơ: Khởi động từ có thể kiểm soát việc bật và tắt động cơ điện từ xa, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao an toàn cho người vận hành.
  2. Bảo vệ động cơ: Bằng cách sử dụng relay bảo vệ quá tải, khởi động từ có thể ngắt kết nối động cơ khi phát hiện dòng điện vượt quá giới hạn cho phép, giúp bảo vệ động cơ khỏi hỏng hóc do quá tải.
  3. Điều khiển từ xa: Có thể kết hợp với các hệ thống điều khiển tự động hoặc bảng điều khiển từ xa, cho phép người vận hành điều khiển động cơ ở khoảng cách xa.
  4. Kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác: Ngoài relay bảo vệ quá tải, khởi động từ cũng có thể kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác như bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ mất pha, vv.

Khởi động từ thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp nơi mà việc kiểm soát và bảo vệ động cơ điện là cần thiết. Hãy tưởng tượng việc bạn cần bật một động cơ lớn trong một nhà máy – thay vì phải tiếp xúc trực tiếp với động cơ, bạn có thể sử dụng khởi động từ để bật/tắt động cơ một cách an toàn và hiệu quả từ một khoảng cách xa.

Khởi động từ
Hình ảnh: Khởi động từ kết hợp giữa Contactor và Rơ le nhiệt hãng Schneider Electric

Contactor là gì?

Contactor hay còn gọi là công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng, cắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ xa, bằng tay hay tự động.

Rơ le là gì?

Rơ le là một loại khí cụ điện tự động thực hiện các chức năng đóng cắt trong các mạch điều khiển, bảo vệ. Khi mà tín hiệu vào biến đổi một cách liên tục và đạt những giá trị xác định thì tín hiệu ra biến đổi nhảy bậc.

Nguyên lý hoạt động khởi động từ

Khởi động từ sử dụng một cuộn dây điện để tạo ra một từ trường khi điện áp được áp dụng. Từ trường này sau đó thu hút một liên kết hoặc tiếp điểm từ, dẫn đến việc kết nối hoặc ngắt kết nối mạch điện. Khi dòng điện qua cuộn dây điều khiển vượt quá một ngưỡng nhất định (do quá tải hoặc ngắn mạch), tiếp điểm từ sẽ ngắt kết nối, từ đó ngắt mạch và bảo vệ động cơ hoặc thiết bị khác.

Cấu tạo khởi động từ

Dưới đây là cấu tạo cơ bản của khởi động từ bao gồm:

Contactor

  • Cuộn dây cuốn từ: Khi có dòng điện chạy qua, nó tạo ra một từ trường làm thu hút các tiếp điểm chính đóng lại.
  • Tiếp điểm chính: Khi contactor được kích hoạt, tiếp điểm chính đóng lại, cho phép dòng điện chảy đến động cơ.
  • Tiếp điểm phụ (auxiliary contacts): Được sử dụng cho các mục đích kiểm soát và phản hồi, không dẫn dòng điện chính.

Relay

  • Phần tử cảm biến nhiệt: Thường sử dụng dòng điện chảy qua để tạo ra nhiệt, và nếu dòng điện quá mức cho phép (quá tải), thiết bị này sẽ cắt động cơ để bảo vệ nó.
  • Tiếp điểm bảo vệ: Khi phát hiện quá tải, tiếp điểm này mở ra, cắt dòng điện và ngắt kết nối động cơ.

Những thành phần trên là cấu tạo cơ bản của một khởi động từ. Tùy vào ứng dụng và yêu cầu cụ thể, có thể có thêm các thành phần và chức năng khác.

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ

Khi cấp điện vào cuộn dây điều khiển, từ trường được tạo ra. Từ trường này sẽ thu hút nhân từ di chuyển đến cuộn dây điều khiển. Khi nhân từ di chuyển, nó sẽ kéo theo lò xo đóng tiếp điểm, khiến các tiếp điểm chính đóng lại và kết nối các tải điện. Khi ngắt điện khỏi cuộn dây điều khiển, từ trường biến mất, lò xo mở tiếp điểm đẩy nhân từ trở lại vị trí cũ, làm cho các tiếp điểm chính mở ra và ngắt kết nối các tải điện.

Để điều khiển khởi động từ, người dùng có thể sử dụng các công tắc, rơ le nhiệt, biến tần và các thiết bị điều khiển khác. Khởi động từ rất hữu ích trong việc bảo vệ động cơ điện và giảm tải lên hệ thống điện.

Ứng dụng khởi động từ

Khởi động từ có nhiều ứng dụng trong hệ thống điện công nghiệp và dân dụng. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của khởi động từ:

  1. Điều khiển động cơ điện: Khởi động từ được sử dụng rộng rãi trong việc kết nối và ngắt kết nối động cơ điện 3 pha và đơn pha. Nó giúp đảm bảo khởi động và dừng động cơ an toàn, giảm sự ảnh hưởng đến hệ thống điện và bảo vệ động cơ trước các sự cố như quá tải và ngắn mạch.
  2. Hệ thống chiếu sáng: Khởi động từ được sử dụng để điều khiển các hệ thống chiếu sáng lớn như trong các nhà xưởng, sân vận động, khu công nghiệp, và cả hệ thống đèn đường. Sử dụng khởi động từ giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ của các thiết bị chiếu sáng.
  3. Hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning): Khởi động từ được ứng dụng để điều khiển các thiết bị trong hệ thống HVAC như bơm nước, quạt thông gió và máy nén khí. Việc sử dụng khởi động từ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và giảm tiêu thụ năng lượng.
  4. Hệ thống bơm nước và xử lý nước: Trong các hệ thống bơm nước và xử lý nước, khởi động từ được sử dụng để điều khiển các bơm nước, đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho hệ thống.
  5. Hệ thống sản xuất công nghiệp: Trong các dây chuyền sản xuất, khởi động từ được sử dụng để điều khiển các thiết bị và máy móc như máy nén khí, máy ép, máy cắt và các thiết bị khác. Sử dụng khởi động từ giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Các yêu cầu kỹ thuật khởi động từ

Khởi động từ muốn làm việc tin cậy cần thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật sau:

  • Tiếp điểm phải có độ bền chịu được độ mài mòn cao.
  • Khả năng đóng cắt của khởi động từ phải cao.
  • Thao tác đóng cắt phải dứt khoát.
  • Tiêu thụ công suất ít nhất.
  • Bảo vệ tin cậy động cơ điện khỏi quá tải lâu dài.
  • Thỏa mãn các điều kiện khởi động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có hệ số dòng khởi động từ bằng từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức.

Hướng dẫn chọn khởi động từ

Để chọn một khởi động từ, bạn cần xem xét một số yếu tố sau:

  1. Công suất của động cơ: Khởi động từ ngắn gọn phải có khả năng chịu đựng công suất động cơ mà bạn muốn kiểm soát. Bạn cần kiểm tra công suất đầu ra của động cơ (thường được thể hiện bằng kW hoặc HP) và so sánh với dữ liệu kỹ thuật của khởi động từ.
  2. Điện áp: Đảm bảo rằng khởi động từ có thể hoạt động ổn định ở điện áp mà bạn sẽ sử dụng. Điện áp này thường được thể hiện bằng Volt (V).
  3. Loại động cơ: Có nhiều loại động cơ khác nhau và mỗi loại có thể yêu cầu một loại khởi động từ khác nhau. Ví dụ, động cơ không đồng bộ có thể yêu cầu khởi động từ mềm, trong khi động cơ đồng bộ có thể yêu cầu khởi động từ từ từ.
  4. Yêu cầu khởi động: Trong một số trường hợp, bạn có thể muốn động cơ khởi động mạnh mẽ để đạt được tốc độ hoạt động nhanh chóng, trong khi trong trường hợp khác, bạn có thể muốn khởi động từ từ để tránh gây ra sự cố.
  5. Môi trường hoạt động: Trong môi trường có nhiệt độ cao, bụi bẩn, hoặc độ ẩm, bạn có thể cần chọn một khởi động từ có khả năng chống chịu những điều kiện môi trường khắc nghiệt.