Khởi động sao tam giác: Sơ đồ đấu nối, nguyên lý hoạt động

Khởi động sao tam giác hay mạch khởi động sao tam giác là phương án hiệu quả gây sụt/giảm áp dòng điện khởi động để bảo vệ máy móc, thiết bị điện tử khỏi hỏng, hóc. Ngoài ra, mạch điện sao tam giác còn giúp tạo đủ mô-men xoắn để dòng điện di chuyển từ cuộn dây hình sao sang cuộn dây hình tam giác.

 

Mạch khởi động sao tam giác là gì?

 

Mạch khỏi động sao tam giác là mạch điện được ứng dụng phổ biến để khỏi động các động cơ cảm ứng ba pha có công suất lớn từ 11 đến 110 kW. Sơ đồ đấu sao tam giác thường bao gồm: ba công tắc tơ, một rơ le quá tải/bộ ngắt mạch và một bộ đếm thời gian ở vị trí sao. 

 

Mạch điều khiển sao tam giác được sử dụng để giảm dòng điện khỏi động giúp tải nhẹ. Nếu động cơ được tải quá nặng, dẫn đến không có đủ mô-men xoắn để đạt tốc độ chuyển sang vị trí tam giác.

 

Bản thiết kế mạch khởi động sao tam giác

 

Ưu điểm: 

 

• Khởi động sao tam giác là mạch điện được ưa chuộng do có giá thành rẻ.
• Không bị giới hạn số lần vận hành động cơ.
• Sụt áp dòng điện khởi động, giúp bảo vệ tuổi thọ của các thiết bị trong hệ thống.
• Tạo mô-men xoắn cao trên mỗi ampe

 

Nhược điểm:

 

• Mạch khởi động sao tam giác phải có cường độ điện áp cung cấp giống với điện áp định của động cơ.
• Dòng điện khỏi động giảm 3 lần kéo theo mô-men chỉ đạt ⅓ làm ảnh hưởng đến cơ học ban đầu. 

 

Đấu sao tam giác có tác dụng gì?

 

Mạch khởi động sao tam giác có tác dụng làm giảm dòng điện khi động cơ khởi động. Một động cơ cảm ứng lớn ở tam giác có thể tạo ra dòng khỏi động gấp 5 lần khả năng chịu tải của mạch khi khởi động. Dòng điện tăng cao có thể vượt ngoài đáp ứng của mạch cùng một lúc có thể gây hỏng hóc linh kiện và hỏa hoạn bởi nhiệt độ tăng cao. Ngoài ra, điện áp sụt giảm cũng có thể xuất hiện trên các máy móc/thiết bị điện khác, làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, hiệu năng sử dụng.

 

Khi lắp đặt khởi động sao tam giác, điện áp khỏi động bị giảm dẫn đến sụt giảm dòng điện khởi động. Điện áp đi qua cuộn dây ít đi khoảng 60% khi mắc vào mạch điều khiển sao tam giác. Từ đó, công suất mô-men xoắn trên động cơ cũng giảm giúp bảo vệ mạch trong giai đoạn khởi động.

 

Sơ đồ đấu sao tam giác

 

Trường hợp nào dùng phương pháp khởi động sao tam giác

 

Bộ khởi động sao tam giác thường chỉ được sử dụng trên các ứng dụng khởi động mô-men xoắn từ thấp đến trung bình. Sở dĩ như vậy là do lượng mô-men xoắn hiện tại nhỏ hơn 3 lần so với các bộ khởi động thông thường. Bất kỳ trường hợp nào mà động cơ được tải nhiều ngay từ đầu sẽ không hoạt động với mạch khởi động sao tam giác, vì động cơ cần đặt đến một tốc độ nhất định khi di chuyển từ sao sang tam giác.

 

Mạch điện khởi động sao tam giác được ứng dụng chủ yếu với các động cơ 3 pha sử dụng trong công nghiệp. Nhà Thầu Cơ Điện Lạnh Phú Hải hiện là một trong những đơn vị thi công lắp đặt hệ thống cơ điện cho nhiều loại công trình khác nhau. Quý khách hàng có thể tham khảo thêm dịch vụ tại đây!

 

Nguyên lý hoạt động mạch điện sao tam giác

 

1. Trong quá trình làm việc của bộ khởi động, hai công tắc tơ vẫn đóng là công tắc tơ chính và công tắc tơ tam giác.
2. Công tắc tơ hình sao chỉ tham gia vào thời điểm khỏi động của động cơ và mang dòng điện hình sao khi động cơ ở trạng thái này.
3. Dòng điện ở trạng thái hình sao yếu hơn 3 lần so với dòng điện ở trạng thái tam giác. Do đó, định mức công tắc tơ này chỉ đạt 1/3 dòng điện định mức của động cơ.
4. Trong quá trình khởi động, công tắc tơ chính và công tắc tơ ngôi sao ở trạng thái đóng ban đầu.
5. Sau đó, bộ đếm thời gian trong mạch kích hoạt công tắc tơ hình sao ở và đóng công tắc tơ tam giác lại.
6. Việc chuyển đổi trạng thái sao sang trạng thái tam giác được thực hiện thông qua bộ hẹn giờ. Thiết bị này được kết nối trong mạch điều khiển sao tam giác.

 

Phân loại mạch sao tam giác

 

Khỏi động sao tam giác có 2 loại mạch chính được sử dụng phổ biến là:

 

• Mạch khởi động mở sao tam giác (Star Delta Open Transition Starter): Đây là mạch được sử dụng phổ biến nhất. Các cuộn dây của động cơ được mở trong suốt thời gian dòng điện chuyển tiếp từ cuộn dây hình sao sang hình tam giác. Trong mạch khởi động này, 3 công tắc tơ và 2 rơ-le trễ được sử dụng.
• Mạch khởi động đóng sao tam giác (Star Delta Closed Transition Starter): Không cần ngắt động cơ khỏi đường dây khi chuyển từ chế độ sao sang chế độ tam giác. Công tắc tơ và một vài điện trở chuyển tiếp được thêm vào để loại bỏ hoặc giảm sự đột biến của dòng điện trong quá trình chuyển đổi. 

 

Sơ đồ và cách đấu mạch điện sao tam giác

 

Mạch khởi động dùng nút nhấn ON, OFF

 

Mạch khởi động dùng nút nhấn ON, OFF có nguyên lý tương đối dễ dàng, nhưng trong quá trình thực hiện có thể phát sinh sai sót do được điều khiển hoàn toàn bằng tay. 

 

Mạch khỏi động được điều khiển bằng tay 

 

Các bước thực hiện như sau: 

 

• Bước 1: Nhấn ON1, động cơ làm việc ở chế động sao.
  • Contactor và tiếp điểm thường hở K1 đóng lại.
  • Contactor K được cấp điện.
  • U1, V1, W1 đấu vào nguồn, còn U2, V2 và W2 nối chụm với nhau
• Bước 2: Nhấn OFF1.
  • Contactor K1 và K bị ngắt điện.
  • Động cơ giảm tốc độ do không được cấp điện.
• Bước 3: Nhấn nút ON2, động cơ làm việc ở chế độ tam giác.
  • Contactor K2 và K đóng lại.
  • U1, V1, W1 lần lượt nối với W2, U2 và V2.
• Bước 4: Động cơ chạy với tốc độ và công suất mặc định của mạch trong thời gian dài.
• Nước 5: Nhấn nút OFF2 để dừng động cơ

 

Mạch khởi động sao tam giác dùng Timer

 

Mạch khởi động này vẫn sử dụng cặp nút ON/OFF, nhưng có thêm timer để chuyển mạch tự động. Thời gian chuyển mạch phụ thuộc vào thời gian động cơ bắt đầu tăng tốc và tải.

 

Mạch khởi động dùng Timer

 

Các bước đấu mạch khởi động sao tam giác dùng Timer như sau: 

 

• Bước 1: Nhấn nút ON, động cơ bắt đầu chạy chế độ hình sao.
  • Contactor K và K2 ở trạng thái đóng.
  • Thường đóng của K đóng lại để giữ nút ON.
  • Cuộn dây của Timer bắt đầu đếm ngược do được cấp điện.
• Bước 2: Hết thời gian Timer, động cơ chuyển sang chạy chế độ tam giác
  • Tiếp điểm thường đóng T tự động mở, dẫn đến contactor K2 bị ngắt điện.
  • Tiếp điểm thường hở T đóng lại, dẫn đến cuộn K1 bị đóng.
• Bước 3: Trong mạch khởi động sao tam giác dùng Timer, có 2 trường hợp động cơ ngừng quay là khi nhấn nút OFF và quá tải. 

 

Mạch khởi động tối ưu

 

Mạch khởi động tối ưu giúp khắc phục nhược điểm của mạch khởi động sao tam giác là khi động cơ chuyển sang chế độ tam giác, TImer vẫn tiếp tục được cấp điện. Điều này dẫn đến lãng phí điện năng và tuổi thọ của Timer.

 

Để giải quyết vấn đề này, người ta thường mắc tiếp điểm thường hở K song song với tiếp điểm thường hở T. Bên cạnh đó, Timer được mắc nối tiếp với tiếp điểm thường đóng K1 để khi contactor K1 đóng sẽ kéo theo Timer  bị ngắt điện. 

 

Mạch khởi động sao tam giác tối ưu

 

Mạch khởi động sao tam giác bằng PLC

 

Mạch khởi động sao tam giác bằng PLC có hiệu quả cao nhất trong 4 mạch. Tuy nhiên, giá thành PLC khá cao dẫn đến chi phí toàn mạch bị thay đổi. Ngoài ra, mạch này khá phức, đòi hỏi phải nắm rõ kỹ thuật đấu. Khách hàng có thể liên hệ với các nhà thầu cơ điện uy tín để được hỗ trợ hàon thành mạch đấu sao tam giác tốt nhất.

 

Hình mô tả cách đấu mạch bằng PLC

 

Lưu ý lựa chọn công suất thiết bị trong mạch sao tam giác

 

Khi tìm hiểu qua các cách đấu mạch khởi động sao tam giác, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy, động cơ hoạt động chủ yếu ở chế độ tam giác. Chế độ sao chỉ tham gia vào giai đoạn khởi động nên chỉ chịu dòng rất ngắn. Do đó, contactor chính và contactor tam giác sẽ hoạt động xuyên suốt quá trình động cơ chạy, nền cần quan tâm thông số công suất, điện áp đấu sao/tam giác của động cơ này trong catalog.

 

Ví dụ:

 

Một động cơ 220Hp, công suất= 160kW, Idm = 294A và có hiệu điện thế chạy tam giác/sao là 380V/660V. Để động cơ chạy hiệu quả, tiết kiệm cần dòng điện như thế nào?

 

Dòng điện contactor chính và chạy tam giác là: Idm/2 = 294/2 = 147 (A)

 

Dòng điện contactor sao sẽ nhỏ hơn 147A

 

>>> Xem thêm thông tin về các dịch vụ cơ điện của Nhà Thầu Cơ Điện Lạnh Phú Hải tại đây!

 

Khởi động sao tam giác giúp đảm bảo dòng điện ở cường độ thích hợp khi khởi động động cơ ba pha. Hầu hết các mạch điện khởi động sao tam giác đều dễ dàng vận hành và hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, để hạn chế được rủi ro trong quá trình chạy động cơ, khách hàng có thể lựa chọn những đơn vị thi công lắp đặt uy tín. Nhà Thầu Cơ Điện Lạnh Phú Hải tự hào là đơn vị chuyên cấp cấp dịch vụ lắp đặt hệ thống cơ điện hàng đầu hiện nay. Quý khách hàng quan tâm có thể liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ.