Tại Sao Cần đấu Sao Tam Giác để Khởi động động Cơ? - Thietbikythuat

Mạch sao tam giác là gì? Tại sao cần đấu sao tam giác để khởi động động cơ? Sơ đồ mạch điều khiển sao tam giác như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu trong bài viết này nhé!

Nội Dung Chính

Toggle

• Mạch sao tam giác
• Tại sao phải dùng mạch sao tam giác
• Cấu tạo mạch điều khiển sao tam giác
• Nguyên lý hoạt động của mạch đấu sao tam giác
• Sơ đồ đấu sao tam giác
• Phân loại mạch sao tam giác
  • Mạch sao tam giác mở
  • Mạch sao tam giác đóng
• Ví dụ về mạch sao tam giác

Mạch sao tam giác

Một động cơ cảm ứng 3 pha bao gồm một stato chứa cuộn dây 3 pha được nối với nguồn điện xoay chiều 3 pha. Sự sắp xếp của cuộn dây là để tạo ra một từ trường quay. Rôto của động cơ cảm ứng chứa lõi hình trụ với các khe song song có chứa dây dẫn.

Mạch sao tam giác thường dùng để khởi động các động cơ có công suất thấp. Mục đích là để giảm dòng khởi động cao gây ảnh hưởng đến đường dây và các thiết bị chung hệ thống.

Tại sao phải dùng mạch sao tam giác

Tính năng cơ bản nhất của động cơ cảm ứng là cơ chế tự khởi động. Do từ trường quay, một emf được tạo ra trong rôto, do dòng điện bắt đầu chảy trong rôto. Theo định luật Lenz, rôto sẽ bắt đầu quay theo hướng để chống lại dòng điện và điều này tạo ra một mô-men xoắn cho động cơ. Do đó, động cơ được tự khởi động.

Trong giai đoạn tự khởi động này, khi mô-men xoắn tăng, dòng điện chảy trong rôto lớn. Để đạt được điều này, stato sẽ hút một lượng lớn dòng điện và vào thời điểm động cơ đạt đến tốc độ tối đa, một lượng lớn dòng điện được rút ra và cuộn dây bị nóng lên, làm hỏng mô tơ. Do đó cần phải điều khiển động cơ khởi động. Cách đơn giản là giảm điện áp cấp, từ đó giảm mô-men xoắn.

Mục tiêu của mạch sao tam giác là:

• Giảm dòng khởi động cao và tránh quá nhiệt động cơ
• Tránh sụt áp trên đường dây, ảnh hưởng đến động cơ, các thiết bị đóng cắt và đường

Cấu tạo mạch điều khiển sao tam giác

Trong khởi động bằng mạch sao tam giác, động cơ được kết nối ở chế độ SAO trong suốt thời gian bắt đầu. Khi động cơ đạt tốc độ yêu cầu, động cơ được kết nối ở chế độ TAM GIÁC.

Các thành phần của mạch khởi động sao tam giác:

Công tắc tơ: Mạch khởi động sao tam giác bao gồm ba công tắc tơ: Công tắc tơ chính, sao và công tắc tơ tam giác. Ba tiếp điểm được dùng để hợp nhất các cuộn dây động cơ đầu tiên trong hình sao và sau đó ở tam giác.

Timer: Các công tắc tơ được điều chỉnh bởi bộ hẹn giờ kết hợp với khởi động.

Công tắc khóa liên động: Công tắc khóa liên động được kết nối giữa các công tắc tơ sao và tam giác của mạch điều khiển như một biện pháp an toàn để người ta có thể kích hoạt công tắc tơ tam giác mà không cần tắt công tắc tơ sao. Trong mọi trường hợp nếu các tiếp điểm sao và tam giác được kích hoạt cùng một lúc, động cơ sẽ bị hỏng.

Rơle quá nhiệt: Rơle quá nhiệt cũng được hợp nhất thành mạch điều khiển sao-tam giác để đảm bảo động cơ không bị nóng có thể gây động cơ bắt lửa hoặc hao mòn. Trong trường hợp nhiệt độ vượt quá giới hạn định sẵn, tiếp điểm sẽ mở và nguồn điện được cắt theo cách này đảm bảo cho động cơ.

Nguyên lý hoạt động của mạch đấu sao tam giác

Lúc đầu, công tắc tơ chính và công tắc tơ đấu sao bị tắt. Sau một khoảng thời gian, bộ định thời tác động mở tiếp điểm công tắc tơ đấu sao và các công tắc tơ chính. Tắt tiếp điểm đấu tam giác.

Tại thời điểm bắt đầu khi các cuộn dây stato được đấu sao, mọi tầng stato đều có điện áp Vd/√3, trong đó Vd là điện áp đường dây. Do đó, dòng điện qua động cơ khi khởi động giảm xuống còn một phần ba so với dòng khởi động với cuộn dây đấu tam giác. Tương tự như vậy, vì mô-men xoắn của động cơ cảm ứng tương ứng với bình phương của điện áp đặt vào; mạch sao tam giác giảm mô-men xoắn khởi động xuống một phần ba so với trước khi khởi động tam giác.

Bộ hẹn giờ kiểm soát chuyển đổi từ kết nối sao sang kết nối tam giác. Một bộ định thời trong mạch khởi động sao tam giác cho động cơ 3 pha được dùng để di chuyển từ chế độ sao, làm cho động cơ chạy với điện áp và dòng điện giảm và tạo ra ít mô-men xoắn hơn – đến chế độ tam giác để chạy động cơ đủ công suất, điện áp và dòng điện để đạt được một mô-men xoắn cao.

Sơ đồ đấu sao tam giác

Đấu nguồn 3 pha L1, L2 và L3 vào các tiếp điểm tương ứng trên công tắc tơ chính. Các cuộn dây động cơ là U, V và W.

Trong chế độ sao của cuộn dây động cơ, công tắc tơ chính kết nối nguồn điện với các đầu dây U1, V1 và W1. Công tắc tơ đấu sao ngắn mạch các đầu nối U2, V2 và W2. Mặc dù khi công tắc tơ chính bị tắt, nguồn cấp đến các đầu nối A1, B1, C1 và do đó các cuộn dây động cơ được cấp nguồn ở chế độ sao.

Timer được kích hoạt trong thời điểm đó khi công tắc tơ đấu sao được cấp nguồn. Sau khi bộ đếm thời gian đến giá trị cài đặt, công tắc tơ đấu sao bị mất nguồn và công tắc tơ đấu tam giác được cấp nguồn.

Thời điểm khi công tắc tơ đấu tam giác đóng, các đầu cuộn dây động cơ U2, V2 và W2 được liên kết với V1, W1 và U1 thông qua các tiếp điểm đóng của công tắc tơ chính. Đối với mạch đấu tam giác, đầu của cuộn dây này sẽ được nối với đầu cuối của cuộn dây khác. Các cuộn dây động cơ được cấu hình lại trong tam giác bằng cách cấp điện áp đường dây L1 cho các đầu dây W2 và U1, điện áp đường dây L2 cho các đầu dây U2 và V1; và điện áp đường dây L3 đến các đầu nối dây V2 và W1.

Phân loại mạch sao tam giác

Có hai loại khởi động mạch sao tam giác: Mở và đóng.

Mạch sao tam giác mở

Đây là kiểu đấu sao tam giác công nhận rộng rãi nhất. Đúng như tên gọi, trong mạch này, cuộn dây động cơ được mở trong suốt thời gian chuyển đổi cuộn dây từ chế độ sao với chế độ tam giác. Mạch sao tam giác mở sử dụng 3 công tắc tơ và role định thời.

Ưu điểm:

Khởi động sao tam giác mở rất dễ thực hiện về chi phí và mạch điện, nó không yêu cầu thêm thiết bị giảm điện áp.

Nhược điểm:

Mạch sao tam giác mở tạo ra sự đột biến của dòng điện và mô-men xoắn khi thay đổi làm sốc hệ thống cả về điện và cơ. Về mặt điện, kết quả của dòng điện đỉnh nhất thời có thể gây ra sự rung lắc hoặc rủi ro. Về mặt cơ học, mô-men xoắn gia tăng xuất hiện do sự tăng đột biến của dòng điện có thể đủ để gây hại cho các thành phần hệ thống, tức là chụp trục ổ bi.

Mạch sao tam giác đóng

Trong mạch khởi động này, việc chuyển từ chế độ sao sang chế độ tam giác được thực hiện mà không cần ngắt động cơ khỏi đường dây. Một vài thành phần được thêm vào để loại bỏ hoặc giảm sự đột biến liên quan đến quá trình chuyển đổi mở. Các thành phần bổ sung kết hợp một công tắc tơ và một vài điện trở chuyển tiếp. Các điện trở chuyển tiếp tiêu thụ dòng điện trong suốt quá trình thay đổi. Một tiếp điểm thứ tư cũng được sử dụng để đặt điện trở vào mạch trước khi mở công tắc tơ đấu sao và sau đó ngắt các điện trở một khi tiếp điểm tam giác được đóng lại. Mặc dù cần thêm các cơ chế trao đổi, mạch điều khiển bị nhiễu hơn do các điện trở.

Ưu điểm:

Có giảm mức tăng đột biến dòng điện từ quá trình chuyển đổi. Do đó, khởi động chuyển tiếp khép kín có một sự thay đổi trơn tru hơn.

Nhược điểm:

Ngoài việc yêu cầu nhiều thiết bị chuyển mạch, mạch điều khiển phức tạp hơn do phải thực hiện chuyển đổi điện trở. Ngoài ra, các mạch được thêm vào dẫn đến tăng đáng kể chi phí lắp đặt.

Ví dụ về mạch sao tam giác

Một mạch sao tam giác thường được sử dụng để giảm dòng khởi động của động cơ. Một ví dụ mô phỏng dưới đây giúp các bạn dễ hiểu hơn về mạch đấu sao tam giác:

Từ mạch, chúng ta sử dụng nguồn cấp 440v để khởi động động cơ. Và sử dụng một bộ rơle định thời để chuyển các kết nối động cơ từ sao sang tam giác sau một thời gian đặt trước. Trong mạch mô phỏng này, chúng ta sử dụng đèn thay vì động cơ để dễ hiểu. Trong suốt quá trình chế độ đấu sao, đèn có thể phát sáng mờ cho thấy điện áp cấp trên cuộn dây là 440v. Sau đó, timer kích hoạt chuyển đổi sang chế độ vận hành tam giác, đèn có thể phát sáng với cường độ đầy đủ cho thấy điện áp cấp đầy đủ 440v. Bộ định thời thực hiện hoạt động ổn định, đầu ra được duy trì cho rơle để chuyển đổi nguồn cấp chính từ sao 3 pha sang tam giác.

Qua bài viết này, các bạn đã hiểu hơn về cách làm việc của mạch sao tam giác trong việc khởi động các động cơ.

Tuy nhiên, với những động cơ lớn, hoặc các ứng dụng điều khiển phức tạp hơn bao gồm các cảm biến, các bộ điều khiển… thì có những lựa chọn khởi động động cơ như bằng khởi động mềm, hay bằng biến tần,…

Các bạn đánh giá và góp ý giúp mình để hoàn thiện bài viết tốt hơn. Hy vọng nhận được những chia sẻ bài viết của các bạn. Cảm ơn!