Kết nối hộp khởi động động cơ điện: Giải thích chi tiết về thiết bị điều khiển và thực hành khởi động giảm áp Y-△
Hộp khởi động động cơ là một thiết bị điều khiển điện dùng để điều khiển quá trình khởi động, vận hành, dừng động cơ và cung cấp các chức năng bảo vệ, được cấu thành từ các thiết bị điện điều khiển như công tắc, rơle, công tắc tơ, v.v. Trong quá trình điều khiển khởi động động cơ điện, tùy theo công suất động cơ và đặc tính tải, người ta thường áp dụng nhiều phương pháp khởi động khác nhau như khởi động trực tiếp, khởi động hạ áp Y-△, khởi động hạ áp bằng biến áp tự ghép, v.v. Phần này sẽ tập trung giải thích nguyên lý hoạt động và phương pháp nối dây của phương pháp khởi động hạ áp Y-△.
I. Thiết bị điều khiển điện
(1) Nút bấm
Nút nhấn là một trong những thiết bị điều khiển được sử dụng phổ biến nhất, thường được dùng để đóng hoặc ngắt mạch điều khiển có dòng điện nhỏ; cấu tạo của nó đơn giản và rất thuận tiện trong việc điều khiển. Hình 16-11 trình bày sơ đồ cấu tạo và ký hiệu đồ họa của nút nhấn.
Hình 16-11 Sơ đồ cấu tạo nút bấm và ký hiệu đồ họa
Màu sắc của các nút điều khiển thể hiện chức năng của nút đó: nút “Dừng” phải có màu đỏ; nút “Dừng khẩn cấp” phải là nút hình nấm màu đỏ; nút “Khởi động” phải có vành bảo vệ, và vành bảo vệ này phải cao hơn đầu nút để tránh bị chạm vào vô tình gây ra sự cố.
(2) Công tắc tiếp xúc xoay chiều
Công tắc tơ là một thiết bị điện tự động hoạt động dựa trên lực điện từ để đóng hoặc ngắt các điểm tiếp xúc, được sử dụng để kết nối và ngắt kết nối động cơ điện hoặc các thiết bị điện khác. Như hình 16-12 cho thấy, nó chủ yếu bao gồm lõi sắt, điểm tiếp xúc và cuộn dây, trong đó lõi sắt được chia thành lõi sắt tĩnh và lõi sắt động, còn điểm tiếp xúc được chia thành điểm tiếp xúc chính và điểm tiếp xúc phụ.
Hình 16-12: Công tắc tơ xoay chiều
(3) Cầu chì
Trong hệ thống phân phối điện áp thấp và hệ thống điều khiển, cầu chì có chức năng chính là bảo vệ chống ngắn mạch và quá dòng. Khi dòng điện đi qua cầu chì vượt quá giá trị quy định, nhiệt sinh ra sẽ làm tan chảy lõi cầu chì, từ đó tự động ngắt mạch. Khi sử dụng, cầu chì được nối tiếp vào mạch cần bảo vệ; khi mạch xảy ra ngắn mạch hoặc quá dòng nghiêm trọng, cầu chì sẽ nhanh chóng tự động đứt, từ đó ngắt nguồn điện của mạch và phát huy tác dụng bảo vệ.
Cầu chì chủ yếu bao gồm hai bộ phận là phần dây nóng chảy (dây cầu chì) và ống cầu chì (hoặc đế cầu chì). Có rất nhiều loại cầu chì, trong đó các loại thường được sử dụng bao gồm cầu chì cắm, cầu chì xoắn ốc và cầu chì ống kín. Hình 16-13 trình bày sơ đồ cấu tạo và ký hiệu của cầu chì xoắn ốc.
Hình 16-13: Sơ đồ cấu tạo và ký hiệu của cầu chì xoắn ốc
(4) Rơle
1. Rơle quá dòng
Rơle quá dòng là loại rơle có chức năng bảo vệ quá tải, thường được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải trong quá trình vận hành; hình dáng, nguyên lý cấu tạo và ký hiệu của nó được thể hiện trong Hình 16-14. Thiết bị này hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt của dòng điện, khi động cơ bị quá tải, các bộ phận sinh nhiệt của rơle quá dòng sẽ nóng lên, làm cho tấm lưỡng kim bị uốn cong, đẩy tấm dẫn hướng để ngắt tiếp điểm động trong mạch điều khiển, từ đó làm cho cuộn dây tiếp điểm cũng mất điện, ngắt mạch chính của động cơ thông qua tiếp điểm chính của tiếp điểm, nhằm đạt được mục đích bảo vệ quá tải.
Hình 16-14: Hình dáng, nguyên lý cấu tạo và ký hiệu của rơle quá dòng
2. Rơle thời gian
Rơle thời gian có đặc điểm là các tiếp điểm sẽ hoạt động chậm trễ sau khi nhận hoặc mất tín hiệu điện. Loại rơle này có nhiều loại khác nhau như loại điện từ, loại giảm chấn khí nén, loại điện động, loại con lắc và loại bán dẫn. Tùy theo yêu cầu hoạt động trong mạch, rơle thời gian thường được chia thành bốn loại: tiếp điểm động ngắt có độ trễ, tiếp điểm động đóng có độ trễ, tiếp điểm động đóng có độ trễ và tiếp điểm động ngắt có độ trễ. Yêu cầu hoạt động và ký hiệu đồ họa của các loại tiếp điểm này được thể hiện trong Hình 16-15.
Hình 16-15: Yêu cầu về hoạt động và ký hiệu đồ họa của các loại tiếp điểm
3. AH3-3: Thực hành cài đặt thông số và đấu dây cho rơle thời gian
(1) Cài đặt thông số:Như hình 16-16 cho thấy, Đối với rơle thời gian AH3-3, sau khi tháo núm điều chỉnh và tấm vạch chia (có nhiều tấm vạch chia), bạn sẽ thấy bên trong có công tắc chuyển đổi vị trí. Hãy tham khảo nhãn hiệu để gạt công tắc chuyển đổi sang vị trí tương ứng với phút (MIN), sau đó lắp lại tấm vạch chia và núm điều chỉnh.
Hình 16-16 Bảng điều khiển thực tế của rơle thời gian AH3-3
(4) Tìm hiểu về các cực của rơle:Nắm rõ chức năng của các đầu nối trên rơle thời gian AH3-3. Như thể hiện trong Hình 16-17, các đầu nối số 1, 3 và 4 là các tiếp điểm không có độ trễ, còn các đầu nối số 5, 6 và 8 là các tiếp điểm có độ trễ.
Hình 16-17: Các đầu nối của rơle thời gian AH3-3
(5) Kết nối nguồn điện:Tìm các đầu nối số 2 và 7 được ghi là “Nguồn vào”. Nếu nguồn điện làm việc là nguồn xoay chiều với điện áp 220 V, hãy nối dây pha của nguồn xoay chiều vào đầu nối số 2 và dây trung tính vào đầu nối số 7; Nếu nguồn điện là nguồn một chiều, hãy chú ý phân biệt cực dương và cực âm, kết nối chính xác với các đầu nối tương ứng: cực dương nối với đầu nối số 7, cực âm nối với đầu nối số 2, đồng thời đảm bảo điện áp nguồn phù hợp với điện áp định mức của rơle.
- ① Đóng chậm (tiếp điểm thường mở): Nếu sử dụng trong các trường hợp như điều khiển khởi động trễ của động cơ điện, cần sử dụng chức năng đóng trễ. Tìm các đầu nối 6 và 8 tương ứng với tiếp điểm đóng trễ, nối một đầu của tải vào đầu nối số 6, đầu còn lại nối vào đầu tương ứng của nguồn điện.
- ② Ngắt kết nối chậm (tiếp điểm thường đóng): Nếu sử dụng trong các tình huống như điều khiển động cơ dừng chậm, cần sử dụng chức năng ngắt chậm. Tìm các đầu nối 5 và 8 tương ứng với tiếp điểm ngắt chậm, kết nối một đầu của tải với đầu nối số 5, đầu còn lại kết nối với đầu tương ứng của nguồn điện.
- ③ Cách đấu dây tiếp điểm tức thời: Các tiếp điểm tức thời số 1 và 3 có thể được sử dụng trong các mạch điều khiển yêu cầu phản ứng ngay lập tức. Ví dụ, khi kết nối các tiếp điểm tức thời với đèn báo động, ngay khi rơle thời gian được cấp điện, đèn báo động sẽ sáng ngay lập tức; một đầu của đèn báo động được nối với cực số 1, đầu còn lại được nối với cực tương ứng trên nguồn điện.
(7) Kiểm tra và thử nghiệm kết nối:
II. Cách đấu dây chuyển đổi kết nối Y-△ của động cơ điện ba pha không đồng bộ
Công nghệ mạch điều khiển khởi động hạ áp Y-△ đã đạt đến độ chín muồi và đã được ứng dụng vào các thiết bị khởi động chuyên dụng, chẳng hạn như dòng QX3. Khi khởi động, cuộn dây stato trước tiên được kết nối theo hình sao; khi tốc độ quay tăng lên gần đạt tốc độ định mức, cuộn dây stato sẽ được chuyển sang kết nối hình tam giác, và động cơ sẽ chuyển sang trạng thái vận hành bình thường.
Hình 16-18 minh họa sơ đồ kết nối chuyển đổi Y-Δ của động cơ điện ba pha không đồng bộ. Mạch này sử dụng 3 công tắc tiếp điểm và 1 rơle thời gian. Công tắc tơ KM dẫn nguồn điện ba pha vào; KM₃ kết nối cuộn dây ba pha của stato theo hình tam giác; KM₂ kết nối cuộn dây ba pha của stato theo hình sao; rơle thời gian có chức năng tạo độ trễ, giúp chuyển đổi từ kết nối hình sao sang kết nối hình tam giác.
Hình 16-18: Sơ đồ đấu dây chuyển đổi kết nối Y-△ của động cơ ba pha không đồng bộ
Nếu muốn vừa hạn chế dòng điện khởi động vừa không làm giảm mô-men xoắn khởi động, có thể lựa chọn động cơ ba pha không đồng bộ cuộn dây. Khi khởi động, cần nối tiếp một điện trở khởi động hoặc điện trở biến thiên theo tần số vào mạch rôto; khi quá trình khởi động hoàn tất, mạch điều khiển sẽ tự động ngắt điện trở khởi động hoặc điện trở biến thiên theo tần số đã được nối tiếp vào mạch rôto.
