Cách lựa chọn khởi động từ và rơ le nhiệt phù hợp với động cơ khởi động trực tiếp
1. Khởi động từ và rơ le nhiệt có vai trò gì?
Trong hệ thống điều khiển động cơ 3 pha, khởi động từ và rơ le nhiệt là hai thiết bị thường được sử dụng kết hợp để đóng cắt và bảo vệ động cơ. Đối với phương pháp khởi động trực tiếp, việc lựa chọn đúng contactor và rơ le nhiệt giúp động cơ vận hành ổn định, hạn chế tình trạng thiết bị đóng cắt quá tải hoặc rơ le nhiệt tác động không phù hợp.
Một bộ khởi động động cơ cơ bản thường bao gồm:
MCCB/MCB → Contactor → Rơ le nhiệt → Động cơ
Trong đó, MCCB hoặc MCB đảm nhiệm chức năng bảo vệ ngắn mạch; contactor thực hiện đóng cắt nguồn động lực cho động cơ; còn rơ le nhiệt có nhiệm vụ phát hiện tình trạng quá tải kéo dài và ngắt mạch điều khiển contactor.
Vì vậy, khi chọn contactor và rơ le nhiệt, không nên chỉ dựa vào công suất kW của động cơ mà cần kiểm tra dòng điện định mức trên nhãn động cơ.
2. Khởi động trực tiếp là gì?
Khởi động trực tiếp hay DOL (Direct On Line) là phương pháp đấu trực tiếp điện áp nguồn vào động cơ thông qua contactor.
Đây là phương pháp đơn giản, dễ lắp đặt và thường được sử dụng cho các động cơ công suất nhỏ và trung bình khi hệ thống điện cho phép dòng khởi động tăng cao.
Khi khởi động, động cơ có thể tạo ra dòng điện lớn hơn nhiều lần dòng định mức. Sau khi động cơ đạt tốc độ ổn định, dòng điện giảm về mức làm việc bình thường.
Với mạch DOL cơ bản:
Nguồn điện → MCCB → Contactor → Rơ le nhiệt → Motor
Mạch điều khiển sẽ sử dụng tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt để ngắt contactor khi động cơ bị quá tải.
3. Cách chọn contactor cho động cơ
Tiêu chí quan trọng khi chọn contactor cho động cơ là cấp sử dụng AC-3.
AC-3 là cấp sử dụng phổ biến cho động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, đặc biệt với các ứng dụng như bơm, quạt, máy nén, băng tải và máy móc công nghiệp.
Nguyên tắc lựa chọn:
Dòng định mức contactor AC-3 ≥ dòng định mức động cơ.
Ví dụ động cơ có dòng định mức 83A thì có thể lựa chọn contactor có dòng làm việc AC-3 khoảng 95A tại điện áp 400/415V, tùy theo catalogue của từng hãng.
Không nên chỉ nhìn thông số công suất kW được in trên contactor. Cần kiểm tra chính xác:
- Dòng Ie AC-3.
- Điện áp làm việc.
- Điện áp cuộn coil.
- Số cực.
- Tần suất đóng cắt.
- Điều kiện môi trường.
- Khả năng phối hợp với thiết bị bảo vệ phía trước.
4. Cách chọn rơ le nhiệt cho động cơ
Khi chọn rơ le nhiệt, tiêu chí quan trọng nhất là dải điều chỉnh của relay phải bao phủ dòng định mức của động cơ.
Ví dụ:
Động cơ có:
Công suất: 15 kW
Điện áp: 380V
Dòng định mức: khoảng 29A
Có thể lựa chọn rơ le nhiệt có dải:
23–32A
Sau đó điều chỉnh relay theo dòng định mức thực tế được ghi trên nameplate động cơ.
Nên ưu tiên rơ le nhiệt có dải càng sát với dòng động cơ càng tốt. Không nên chọn relay có dải quá lớn nếu có sản phẩm có dải phù hợp hơn.
Rơ le nhiệt chủ yếu bảo vệ động cơ trước tình trạng quá tải kéo dài. Nó không thay thế MCCB hoặc thiết bị bảo vệ ngắn mạch.
5. Bảng chọn contactor và rơ le nhiệt tham khảo
Đối với động cơ 3 pha 380/400V khởi động trực tiếp, có thể tham khảo:
| Công suất | Dòng motor tham khảo | Contactor AC-3 | Rơ le nhiệt |
|---|---|---|---|
| 3 kW | 6–7A | 9A | 5.5–8A |
| 5.5 kW | 11–12A | 12–18A | 9–13A |
| 7.5 kW | 14–15A | 18A | 12–18A |
| 11 kW | 21–22A | 25A | 17–25A |
| 15 kW | 28–30A | 32A | 23–32A |
| 18.5 kW | 34–36A | 40A | 30–40A |
| 22 kW | 41–43A | 50A | 37–50A |
| 30 kW | 55–58A | 65A | 48–65A |
| 37 kW | 68–72A | 80A | 63–80A |
| 45 kW | ~83A | 95A | 80–104A |
| 55 kW | ~100A | 115A | 95–120A |
| 75 kW | ~135A | 150A | 110–140A |
| 90 kW | ~160A | 185A | 140–180A |
Lưu ý: Bảng trên chỉ mang tính tham khảo. Khi thiết kế thực tế, cần ưu tiên dòng định mức ghi trên nameplate của motor và thông số AC-3 chính xác trong catalogue của nhà sản xuất.
6. Ví dụ thực tế: Motor 45 kW – 380V
Giả sử một động cơ:
- Công suất: 45 kW
- Điện áp: 380V
- Dòng định mức: 83A
- Phương pháp khởi động: khởi động trực tiếp
Có thể lựa chọn bộ thiết bị:
Contactor: AC-3 khoảng 95A tại 400/415V.
Rơ le nhiệt: dải khoảng 80–104A.
Cài đặt rơ le nhiệt: lấy 83A làm giá trị ban đầu theo dòng định mức trên nameplate.
Sơ đồ nguyên lý:
MCCB → Contactor 95A → Rơ le nhiệt 80–104A → Motor 45 kW
Trong trường hợp này, không nên chọn rơ le nhiệt quá lớn chỉ vì động cơ có dòng khởi động cao. Dòng khởi động lớn trong thời gian ngắn là đặc tính bình thường của động cơ khi DOL.
Nếu rơ le nhiệt thường xuyên tác động trong quá trình khởi động, cần kiểm tra thời gian tăng tốc, tải cơ khí, điện áp nguồn, mất pha, lệch pha, kẹt bơm/quạt hoặc các nguyên nhân khác trước khi tăng dòng cài đặt.
7. Không nên chọn thiết bị chỉ dựa vào công suất kW
Một trong những sai lầm phổ biến khi lựa chọn thiết bị điều khiển động cơ là lấy công suất motor để chọn ngay contactor và rơ le nhiệt.
Ví dụ cùng là motor 45 kW nhưng dòng định mức có thể khác nhau tùy:
- Điện áp định mức.
- Hiệu suất motor.
- Hệ số công suất cosφ.
- Thiết kế của nhà sản xuất.
- Điều kiện vận hành.
Do đó, thông tin quan trọng nhất vẫn là dòng định mức In trên nameplate motor.
Công suất kW giúp xác định nhanh thiết bị ban đầu, nhưng dòng In mới là thông số cần dùng để kiểm tra lựa chọn cuối cùng.
8. AC-3 và AC-4 – cần phân biệt
Đối với DOL thông thường, contactor AC-3 là lựa chọn phổ biến.
AC-3 phù hợp với việc đóng động cơ để khởi động và cắt khi động cơ đang hoạt động bình thường.
Trong khi đó, AC-4 áp dụng cho các chế độ làm việc khắc nghiệt hơn như đảo chiều thường xuyên, inching/jogging hoặc đóng cắt động cơ liên tục.
Một contactor có thể có dòng định mức AC-3 cao hơn đáng kể so với dòng AC-4. Vì vậy, nếu ứng dụng thực tế thuộc AC-4 thì không được lấy thông số AC-3 để áp dụng trực tiếp.
9. Những lưu ý khi cài đặt rơ le nhiệt
Sau khi chọn rơ le nhiệt, việc cài đặt cũng rất quan trọng.
Thông thường có thể lấy dòng định mức trên nameplate làm giá trị cài đặt ban đầu. Sau đó kiểm tra dòng vận hành thực tế và điều kiện tải.
Không nên xử lý hiện tượng relay nhảy bằng cách đơn giản tăng dòng cài đặt lên quá cao. Nếu động cơ thực sự bị quá tải, việc tăng ngưỡng bảo vệ có thể khiến motor làm việc trong điều kiện nguy hiểm và tăng nguy cơ cháy cuộn dây.
Đặc biệt với các tải như bơm, quạt, máy nén và băng tải, cần xem xét đặc tính tải và thời gian khởi động trước khi đưa ra giá trị cài đặt cuối cùng.
10. Kết luận
Để lựa chọn bộ thiết bị cho động cơ khởi động trực tiếp, có thể nhớ theo nguyên tắc đơn giản:
Xác định In motor → chọn contactor AC-3 phù hợp → chọn rơ le nhiệt có dải bao phủ In → cài relay theo dòng nameplate → kiểm tra phối hợp với MCCB.
Ví dụ:
Motor 45 kW – In 83A → Contactor AC-3 95A → Rơ le nhiệt 80–104A → cài khoảng 83A.
Việc lựa chọn đúng khởi động từ, contactor và rơ le nhiệt giúp hệ thống vận hành ổn định, hạn chế tình trạng contactor quá tải và bảo vệ động cơ tốt hơn trong quá trình vận hành.
Khi lựa chọn thiết bị thực tế, cần đối chiếu catalogue của từng hãng như Schneider Electric, LS Electric, Siemens... và thông số trên nameplate động cơ trước khi lắp đặt.