Nội dung bài viết
Khởi động trực tiếp động cơ vài chục kW làm dòng điện vọt lên khoảng 6–8 lần dòng định mức. Điều này gây sụt áp cho cả hệ thống, làm nhảy aptomat, hoặc vượt khả năng của máy biến áp và máy phát. Khởi động sao – tam giác là cách giảm dòng khởi động đơn giản và rẻ nhất: dùng ba contactor và một rơ le thời gian.
Nguyên lý
Động cơ có 6 đầu dây (U1-V1-W1 và U2-V2-W2).
- Giai đoạn sao (Y): cuộn dây đấu sao, mỗi cuộn chỉ chịu điện áp bằng 1/√3 điện áp dây. Dòng khởi động và mô-men khởi động đều giảm còn khoảng 1/3 so với khởi động trực tiếp.
- Chuyển tam giác (Δ): sau vài giây, khi động cơ đã gần đạt tốc độ, rơ le thời gian ngắt contactor sao và đóng contactor tam giác. Động cơ chạy ở điện áp định mức.
Điều kiện để dùng được sao – tam giác
- Động cơ đấu tam giác đúng bằng điện áp lưới. Với lưới 400 V, động cơ phải ghi 400 V Δ (thường ghi 400/690 V Δ/Y). Động cơ ghi 230/400 V Δ/Y (tức 400 V là đấu sao) không khởi động sao – tam giác được trên lưới 400 V.
- Động cơ có đủ 6 đầu dây đưa ra hộp đấu dây.
- Tải có mô-men khởi động thấp: bơm ly tâm, quạt, máy nén khởi động không tải. Vì mô-men chỉ còn khoảng 1/3, tải nặng (băng tải đầy hàng, máy nghiền) có thể không tăng tốc được ở giai đoạn sao.
Ba contactor và dòng qua mỗi cái
| Thiết bị | Nhiệm vụ | Dòng cần chọn (theo dòng nhãn In) |
|---|---|---|
| KM1: contactor chính | Cấp nguồn cho đầu U1-V1-W1 | ≈ 0,58 × In |
| KM2: contactor tam giác | Nối U2-V2-W2 về lưới ở giai đoạn chạy | ≈ 0,58 × In |
| KM3: contactor sao | Nối tắt U2-V2-W2 thành điểm sao | ≈ 0,33 × In |
| Rơ le nhiệt | Đặt sau KM1, đo dòng trong cuộn dây | Chỉnh 0,58 × In |
| Rơ le thời gian | Chuyển từ sao sang tam giác | Thường 5–15 s tùy tải |
Con số 0,58 (bằng 1/√3) có vì khi chạy tam giác, dòng trong mỗi cuộn dây chỉ bằng 1/√3 dòng dây. Vì vậy các contactor sao – tam giác nhỏ hơn contactor khởi động trực tiếp cùng công suất.
Ví dụ: động cơ bơm 30 kW, 400 V Δ
Dòng nhãn khoảng 55 A.
| Thiết bị | Tính | Chọn (Tengen) |
|---|---|---|
| KM1, KM2 | 0,58 × 55 ≈ 32 A | TGC1-32 (AC-3 32 A), ví dụ TGC1-3211 |
| KM3 | 0,33 × 55 ≈ 18 A | TGC1-18, ví dụ TGC1-1811 |
| Rơ le nhiệt (sau KM1) | 0,58 × 55 ≈ 32 A | TGR1-38 (30–38 A), đặt 32 A |
| Aptomat bảo vệ ngắn mạch | Theo dòng nhãn 55 A | MCCB loại bảo vệ động cơ, hoặc theo bảng phối hợp của hãng |
So với khởi động trực tiếp (cần contactor khoảng 65 A cho 30 kW), bộ sao – tam giác dùng contactor nhỏ hơn, nhưng cần ba contactor và dây nhiều hơn (6 dây xuống động cơ).
Mạch điều khiển và liên động
- KM2 và KM3 không bao giờ được đóng cùng lúc, nếu không sẽ ngắn mạch. Cần liên động điện (tiếp điểm thường đóng của KM2 nối tiếp cuộn KM3 và ngược lại), nên có thêm liên động cơ khí giữa hai contactor.
- Dùng rơ le thời gian chuyên cho sao – tam giác (có khoảng nghỉ ngắn giữa lúc ngắt sao và đóng tam giác) để tránh hồ quang khi chuyển.
- Tiếp điểm 95-96 của rơ le nhiệt nối tiếp mạch điều khiển để dừng cả bộ khi quá tải.
Lỗi thường gặp
- Chỉnh rơ le nhiệt bằng dòng nhãn (55 A) thay vì 0,58 × In (32 A), khiến động cơ gần như không được bảo vệ quá tải.
- Đặt thời gian sao quá ngắn: động cơ chưa lên tốc độ đã chuyển tam giác, dòng vọt lên gần như khởi động trực tiếp.
- Đấu sai thứ tự đầu dây ở nhánh tam giác: động cơ bị giật, rung, dòng lớn khi chuyển.
- Dùng cho tải nặng: mô-men ở giai đoạn sao không đủ, động cơ đứng hoặc quay chậm, quá nhiệt.
Khi nào nên dùng cách khác?
- Cần khởi động êm, không có đỉnh dòng khi chuyển, hoặc tải khởi động nặng: dùng khởi động mềm.
- Cần điều chỉnh tốc độ để tiết kiệm điện (bơm, quạt chạy theo nhu cầu): dùng biến tần.
Xem các khởi động từ, rơ le nhiệt, rơ le thời gian, khởi động mềm và biến tần tại VITCO. Cách chọn contactor chi tiết xem bài Cách chọn contactor theo công suất động cơ.
Bài viết mang tính hướng dẫn chung. Sơ đồ đấu nối và cài đặt cho động cơ cụ thể cần theo nhãn động cơ, tài liệu của nhà sản xuất và kỹ sư. Kỹ sư VITCO có thể hỗ trợ chọn trọn bộ khởi động sao – tam giác qua trang yêu cầu báo giá.
Nguồn tham khảo
- Tengen, catalogue contactor TGC1 và rơ le nhiệt TGR1.
- Schneider Electric, Electrical Installation Guide: Asynchronous motors, Motor starter configurations.
- IEC 60947-4-1: contactor và bộ khởi động động cơ.
