Tìm hiểu về nguyên lý điều khiển mạch sao tam giác và phân tích cách đấu mạch điều khiển sao tam giác tối ưu nhất.
1. Nguyên lý mạch sao tam giác
Mạch sao tam giác là mạch được sử dụng nhiều nhất trong các phương pháp làm giảm dòng khởi động cho động cơ cảm ứng. Ban đầu động cơ khởi động với cách đấu nối hình sao, khi tốc độ động cơ đạt 75% tốc độ định mức thì động cơ chạy với chế độ tam giác.
Sơ đồ đấu sao tam giác cho động cơ như hình bên dưới. Động cơ cảm ứng sẽ gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau một góc 120 độ, khi đấu sao tam giác động cơ sẽ được đưa ra 6 đầu dây.
Đấu dây động cơ chạy sao, tam giác
1.1 Đấu nối hình sao
Khi muốn đấu hình sao ta sẽ nối 3 đầu dây cuối U2, V2, W2 lại với nhau và 3 đầu dây đầu là U1, V1, W1 sẽ nối với nguồn 3 pha.
Động cơ nối hình sao có điểm chung, gọi là điểm ngắn mạch hay điểm sao. Khi cấp điện 3 pha 380V, thì mỗi cuộn dây nhận điện áp pha 220V, động cơ nối hình sao chỉ chạy 1/3 moment và công suất của động cơ.
1.2 Đấu nối hình tam giác
Khi muốn đấu nối hình tam giác ta sẽ nối đầu cuộn dây này với đầu dây của cuộn dây khác và nối với pha nguồn. Ví dụ trong hình là đầu dây cuộn 1 là U1 sẽ nối với đầu dây cuối của cuộn 2 là W2, tương tự V1 với U2, W1 với V2.
Động cơ nối hình sao không có điểm chung, khi cấp điện 3 pha 380V thì điện áp đặt lên mỗi cuộn dây là điện áp dây 415V. Động cơ lúc này hoạt động với công suất và moment định mức.
1.3 Nguyên lý mạch sao tam giác
Mạch sao tam giác có sơ đồ như hình bên dưới. Thay vì việc đấu dây thủ công như trên thì ta sử dụng các contactor để thực hiện việc điều khiển chạy chế độ sao hoặc tam giác.
Khi khởi động mạch sẽ điều khiển contactor K☆ đóng, động cơ chạy chế độ sao. Sau thời gian đặt trước thì điều khiển contactor K☆ mở, contactor K△ sẽ đóng nên động cơ chạy chế độ tam giác.
+ Contactor K☆ có chức năng chạy chế độ sao, khi contactor K và K☆ đóng thì 3 đầu cuối của cuộn dây động cơ được đấu chụm lại với nhau.
+ Contactor K△ có chức năng chạy chế độ tam giác, khi K và K△ đóng thì sẽ nối đầu cuộn dây này với cuối cuộn dây kia.
Nguyên lý hoạt động mạch sao tam giác
2. Cách đấu mạch điều khiển sao tam giác
Do giá thành thấp, khả năng ứng dụng cao mạch sao tam giác vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp để giảm dòng khởi động cho động cơ không đồng bộ 3 pha. Mạch sao tam giác thường sử dụng các loại khí cụ là contactor, timer, rơ le, rơ le nhiệt.
>>> Xem thêm: TOP 4 loại contactor 3 pha thông dụng nhất, nên chọn loại nào?
2.1 Sơ đồ cách đấu mạch điều khiển sao tam giác
Mạch sao tam giác dưới đây hoạt động theo cơ chế chuyển mạch tự động theo thời gian đặt trên Timer T. Khi nhấn nút ON thì động cơ sẽ chạy chế độ sao, sau thời gian đặt trước thì chuyển sang chế độ tam giác.
+ Sử dụng hai nút nhấn ON, OFF nối tiếp với cuộn dây contactor K để điều khiển bật, tắt động cơ.
+ Timer sử dụng là Timer ON Delay, khi được cấp điện thì Timer đếm thời gian. Khi đếm đến thời gian đặt trước tiếp điểm của timer sẽ thay đổi trạng thái.
+ Tiếp điểm thường hở của timer T nối tiếp với cuộn dây contactor K☆, tiếp điểm thường đóng T nối tiếp với cuộn dây contactor K△.
+ Cuộn dây contactor K☆ và K△ khóa chéo lẫn nhau, cuộn dây contactor này nối tiếp với tiếp điểm thường đóng của contactor kia.
Cách đấu dây mạch điều khiển sao tam giác
2.2 Nguyên lý mạch điều khiển
Nguyên lý mạch điều khiển mạch sao tam giác như sau:
+ Khi nhấn nút ON thì cuộn contactor K, K☆ và Timer T được cấp điện. Contactor K, K☆ đóng nên động cơ chạy chế độ sao. Đồng thời Timer được cấp điện nên bắt đầu đếm thời gian.
+ Khi Timer T đếm đến thời gian đặt trước thì tiếp điểm thường đóng của mở ra ngắt điện cuộn dây K☆. Đồng thời thường hở T đóng lại cấp điện cho contactor K△ đóng, động cơ chạy chế độ tam giác.
+ Khi nhấn nút OFF thì dù động cơ đang chạy chế độ sao hoặc tam giác đều ngừng hoạt động. Động cơ sẽ giảm tốc độ cho đến khi hết quán tính và dừng hẳn.
+ Khi contactor K đóng thì đèn báo chạy mắc song song với contactor sẽ sáng lên.
+ Giả sử động cơ bị quá tải thì rơ le nhiệt tác động, tiếp điểm thường đóng rơ le nhiệt mở ra làm hở mạch nên động cơ ngừng quay. Cùng lúc đó thì tiếp điểm thường hở rơ le nhiệt đóng lại làm đèn báo lỗi sáng lên.
Về cơ bản mạch điều khiển này thực hiện tốt chuyển mạch sao tam giác tự động. Tuy nhiên có một nhược điểm của mạch này là khi động cơ chạy chế độ tam giác thì cuộn dây Timer vẫn được cấp điện. Điều này dẫn đến việc tiêu tốn điện năng nếu hoạt động lâu dài và ảnh hưởng đến tuổi thọ của Timer. Do đó ta sẽ tiếp tục khắc phục nhược điểm này ở mạch sao đây.
2.3 Cách đấu mạch điều khiển sao tam giác tối ưu
Để khắc phục nhược điểm của mạch trên ta sẽ thiết kế cách đấu dây mạch điều khiển sao tam giác tối ưu hơn. Sao cho khi động cơ chuyển sang chế độ tam giác thì cuộn dây timer T sẽ bị ngắt điện. Sơ đồ mạch điều khiển sao tam giác tối ưu như hình bên dưới:
Sơ đồ cách đấu mạch điều khiển sao tam giác tối ưu
Nguyên lý hoạt động của mạch là khi động cơ chuyển sang chế độ tam giác thì tiếp điểm thường đóng của K△ mở ra ngắt điện cuộn dây Timer T. Đồng thời tiếp điểm thường hở K△ đóng lại để duy trì trạng thái đóng của K△ sau khi Timer bị ngắt điện.
Tiếp điểm khóa chéo
Dễ thấy rằng khi hai contactor K☆ và K△ cùng đóng sẽ dẫn đến ngắn mạch. Để an toàn ta sử dụng tiếp điểm thường đóng của K☆ nối tiếp với cuộn dây của contactor K△. Và ngược lại tiếp điểm thường đóng của K△ nối tiếp với K☆.
Khi đó, khi một trong hai contactor đóng thì tiếp điểm thường hở của nó sẽ mở ra, nên không thể đóng contactor còn lại. Nói cách khác contactor K☆ không thể đóng trừ khi contactor K△ mở và contactor K△ không thể đóng trừ khi K☆ mở.
Tham khảo video hướng dẫn cách đấu mạch điều khiển sao – tam giác
>>> Xem thêm:
Contactor là gì – bài viết hay nhất, chi tiết nhất
TOP 4 loại contactor 1 pha thông dụng nhất – thông số và sơ đồ đấu dây