Contactor (khởi động từ) trong hệ thống điện và lưu ý khi lựa chọn

Contactor (Khởi động từ) là gì?

Contactor hay gọi cách khác là Khởi động từ hoặc công tắc tơ là khí cụ điện hạ áp, thực hiện nhiệm vụ đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực. Contactor là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện vì nhờ có contactor mà người sử dụng có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù, hệ thống chiếu sáng,...một cách dễ dàng thông qua nút bấm, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa. Một contactor sẽ bao gồm 3 bộ phận chính:

- Nam châm điện

- Hệ thống dập hồ quang

- Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm chính có khả năng cho dòng điện lớn đi qua và tiếp điểm phụ có khả năng cho dòng điện nhỏ hơn 5A đi qua.

Lợi ích khi sử dụng contactor trong hệ thống điện

Contactor có kích thước nhỏ gọn hơn nên có thể tận dụng những khoảng không gian hẹp để lắp đặt và thao tác, thời gian đóng cắt nhanh, độ bền cao và hoạt động ổn định,... Bên cạnh đó, điều khiển đóng cắt từ xa có vỏ ngăn hồ quang phóng ra bên ngoài nên an toàn khi người sử dụng thao tác với hệ thống điện. Vì những ưu điểm trên nên contactor được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy. Trong công nghiệp, Contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện để an toàn khi vận hành. Sau đây là những lợi ích chính của contactor:

- Contactor điều khiển động cơ: Dùng kết hợp với rơ le nhiệt để cấp nguồn cho động cơ khởi động trực tiếp và bảo vệ động cơ không bị quá tải.

- Contactor khởi động sao - tam giác: Có khả năng thay đổi chế độ hoạt động của động cơ từ sơ đồ hình sao sang sơ đồ hình tam giác khi động cơ đã vận hành ổn định nhằm giảm dòng khởi động.

- Contactor điều khiển tụ bù: Có chức năng đóng ngắt các tụ bù vào lưới điện nhằm bù công suất phản kháng. Loại contactor được dùng trong hệ thống bù tự động sẽ được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù, giúp đảm bảo đóng cắt các cấp tụ sao cho phù hợp với tải.

- Contactor điều khiển đèn chiếu sáng: Có thể điều khiển contactor bằng rơ-le thời gian hoặc PLC để đóng cắt điện, thực hiện chức năng bật/tắt đèn chiếu sáng theo giờ quy định.

- Contactor kết hợp bảo vệ pha: Cuộn hút của Contactor sẽ kết nối với tiếp điểm cảnh báo của Rơ le bảo vệ pha (mất pha, lệch pha, quá áp, thấp áp, mất trung tính,...) khi gặp các sự cố về pha. Khi contactor nhả ra thì hệ thống thiết bị đằng sau sẽ mất nguồn điện, phải dừng hoạt động. Qua đó bảo vệ an toàn cho thiết bị.

Nguyên lý hoạt động của contactor

Nguyên lý hoạt động của contactor như sau: Khi cấp nguồn điện trong mạch điện điều khiển (bằng với điện áp định mức của Contactor) vào hai đầu cuộn dây quấn trên phần lõi từ đã được cố định từ trước đó thì lực từ được sinh ra sẽ hút phần lõi từ di động sau đó hình thành mạch từ kín. Khi đó contactor sẽ bắt đầu trạng thái hoạt động (lúc này lực từ sẽ lớn hơn phản lực của lò xo).

Nhờ bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm, tiếp điểm chính sẽ đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (khi thường đóng sẽ mở ra và khi thường hở sẽ đóng lại), trạng thái hoạt động này sẽ được duy trì. Khi nguồn điện ngưng cấp cho cuộn dây thì contactor trở về trạng thái nghỉ và các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu.

Cách đấu contactor cho động cơ 3 pha

Dưới đây là trình tự các bước đấu contactor 3 pha và relay từ bộ ngắt mạch. Điều quan trọng nhất là bạn nắm được các bước thực hiện, đảm bảo an toàn và quy trình điều khiển của động cơ được đấu nối đúng cách.

Bước 1: Thực hiện đấu dây từ MCCB (ở bước này bạn chưa thể bật nút ON)
Bước 2: Tiếp tục chọn vào nút bấm dây nối dây relay nhiệt, đi cùng cuộn coil (dây dẫn nhỏ hoặc dây điều khiển) contactor.
Bước 3: Thực hiện bước đấu dây rơ le quá tải nhiệt kết nối với contactor.
Bước 4: Kết nối hai điểm MCCB và Contactor với nhau.
Bước 5: Thực hiện kết nối relay quá tải nhiệt cùng nguồn cung cấp động cơ.
Bước 6: Nối dây te âm đất để đi vào bộ phận thân mô tơ.

Lưu ý khi lựa chọn contactor cho động cơ

Để chọn Contactor phù hợp cho động cơ, bạn cần chú ý các thông số sau:

1. Lựa chọn điện áp điều khiển contactor

Bạn cần kiểm tra xem nguồn điện điều khiển bạn đang sử dụng là 24Vdc, 24Vac, 110V, 220V hay 380V để chọn được contactor có cuộn hút sử dụng điện áp phù hợp. Mạng điện lưới ở Việt Nam là 3 pha 4 dây 220/380Vac nên thông thường sử dụng là điện áp 220V. Nhưng với 1 số thiết bị điện của Trung Quốc lại thường dùng nguồn 380V hay máy cũ nội địa của Nhật Bản thường là 110V...

2. Chọn dòng điện contactor phù hợp với nhu cầu

Với động cơ 3 pha ta có công thức: P=√3UIcosφ ⇒ I = P/(√3Ucosφ)

Trong đó: I là dòng điện động cơ sử dụng (dòng điện định mức), P là công suất động cơ, U là điện áp sử dụng được đo giữa 2 pha; Cosφ là hệ số công suất. Ở Việt Nam, hệ số công suất của lưới điện là 0.8. Tuy nhiên, nếu nhà máy của bạn có nhiều động cơ công suất lớn và không có tụ bù công suất thì Cos φ có thể nhỏ hơn 0.8. Nếu bạn dùng Contactor cấp nguồn qua biến tần ( Inverter ) thì có thể lấy giá trị của Cosφ=0.96.

Như vậy, ta sẽ tính được dòng điện cần sử dụng. Chẳng hạn, với động cơ 3 pha 380V thì I= P/(√3x380x0.8) ≈ P/526,5. Như vậy nếu công suất tính bằng Ki lô oát (KW) thì Dòng điện định mức sẽ bằng Công suất định mức x 1.9

Trong số những thương hiệu sản xuất contactor trên thị trường thì cái tên Schneider từ lâu đã khẳng định được uy tín và chất lượng đối với người tiêu dùng. Dòng sản phẩm contactor TeSys của Schneider là một contactor nhỏ gọn với nhiều tùy chọn kết nối điện áp cuộn và kết nối đầu cuối. Hiện tại có 2 phiên bản TeSys là TeSys S207 dành cho các ứng dụng đường sắt và điện cực TeSys S335.

Một số tính năng phổ biến của Contactor TeSys Schneider:

Các tùy chọn có sẵn cho các mạch điều khiển 6, 9, 12A
Mạch điều khiển có sẵn: AC, DC, DC tiêu thụ thấp
Ứng dụng 2.2 kW, 4.5 kW, 5.5 kW trong AC3 và AC4
Đầu nối:Kẹp vít, đầu nối fastton, đầu cuối lò xo, chân cho bảng mạch in

Tesys K tạo thành một phạm vi hoàn chỉnh của các công tắc tơ đảo ngược hoặc không đảo ngược, cung cấp tỷ lệ hiệu suất/nhỏ gọn tốt nhất và tích hợp liền mạch trong tất cả các ứng dụng của bạn. Thiết bị này được sử dụng trong các khu công nghiệp, cơ sở hạ tầng, công trình xây dựng,...