Trong hệ thống điện, việc lựa chọn đúng Contactor và Rơ le nhiệt cho động cơ điện cần phải xem xét và tính toán các yếu tố quan trọng như công suất động cơ, điện áp, dòng khởi động và điều kiện môi trường. Mỗi loại thiết bị này có những đặc điểm và công dụng riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong ngành điện.
1. Contactor
Contactor (Khởi động từ) là một thành phần quan trọng trong hệ thống điều khiển điện, được sử dụng để chuyển mạch nguồn điện đến các thiết bị như động cơ điện, bơm nước, hay các thiết bị cấp nguồn khác. Chức năng chính của contactor là mở và đóng mạch điện, có thể được điều khiển bằng tay thông qua các nút bấm hoặc tự động từ các tín hiệu điều khiển.
Do contactor là thiết bị rất cơ bản, được sử dụng rất nhiều trong hệ thống điều khiển điện, cho nên nó chiếm một phần không nhỏ trong tổng thể hệ thống điện. Vì vậy cần tính toán để chọn loại cho phù hợp cả về kích thước, tính năng sử dụng.
Các thông số cơ bản để tính chọn Contactor
- Điện áp Ui (Rated Insulation Voltage): Đây là điện áp mà contactor có thể chịu được trong điều kiện làm việc bình thường, nếu vượt quá điện áp này, contactor có thể bị hỏng hoặc gây ra sự cố. Điện áp Ui quy định mức điện áp cách điện giữa các phần tử bên trong contactor.
- Điện áp xung chịu đựng Uimp (Rated Impulse Withstand Voltage): Đây là khả năng chịu đựng điện áp xung (surge voltage) của contactor. Điện áp xung là các dao động điện áp ngắn hạn và cao hơn so với điện áp định mức, có thể xảy ra do sự cố trong mạch điện.
- Điện áp Ue (Rated Operational Voltage): Đây là dải điện áp mà contactor có thể hoạt động trong điều kiện định mức. Trên mỗi contactor, thông thường sẽ có dải điện áp và dòng điện làm việc mà nó chịu đựng được.
- Dòng điện In (Rated Operational Current): Đây là dòng điện chạy qua tiếp điểm chính của contactor khi làm việc với tải định mức và điện áp định mức.
- Dòng điện ngắn mạch Icu (Rated Short-circuit Making Capacity): Đây là dòng điện mà contactor có thể chịu đựng được trong vòng 1 giây khi xảy ra ngắn mạch. Thông thường, các nhà sản xuất sẽ cung cấp giá trị Icu cho từng loại contactor để người dùng có thể chọn loại phù hợp với hệ thống điện của họ.
- Điện áp cuộn hút Uax (Coil Voltage): Điện áp cuộn hút là điện áp được cung cấp cho cuộn từ của contactor để kích hoạt và điều khiển nó hoạt động. Điện áp cuộn hút có thể là DC hoặc AC và có các giá trị phổ biến như 110V, 220V, tùy thuộc vào mạch điều khiển được sử dụng trong hệ thống.
Cách tính chọn Contactor
Để chọn Contactor (Khởi động từ) phù hợp bạn cần chú ý các thông số
- Điện áp điều khiển:
Bạn cần kiểm tra tủ điện của bạn đang sử dùng nguồn điện điều khiển là bao nhiêu? (24VDC / 24VAC / 110V / 220V hay 380V) và chọn Contactor có cuộn hút sử dụng điện áp phù hợp.
Mạng lưới điện ở Việt Nam là 3 pha 4 dây 220/380VAC nên thông thường sử dụng là điện áp 220V. Một số máy của Trung Quốc thường dùng 380V. Hay máy nội địa của Nhật Bản thường là 110V, …
- Chọn dòng điện phù hợp
Đầu tiên phải tính dòng điện mà động cơ sử dụng
Với động cơ 3 pha ta có công thức:
P = √3UIcosφ ⇒ I = P/(√3Ucosφ)
Trong đó:
I là Cường độ dòng điện (A – ampe)
P là Công suất tiêu thụ (W – watt). Nếu vỏ động cơ ghi là HP (mã lực – là đơn vị đo công suất của Anh) thì 1HP = 0.75 KW= 750W
U là Điện áp (V – vôn). Nếu động cơ 3 pha 380V thì U=380V. Nếu động cơ 3 pha 200V thì U=200V, …
Cosφ là Hệ số công suất = 0,8
Như vậy ta sẽ tính được dòng điện cần sử dụng với động cơ 3 pha 380V.
Ta có:
I = P/(√3x380x0.8) ≈ P/526,5
Nếu công suất tính bằng Ki lô oát (kW) thì:
Dòng điện định mức ≈ Công suất định mức x 1.9
Dòng điện của Contactor = Dòng điện định mức x Hệ số khởi động (hệ số khởi động = 1.2 ~ 1.5)
Với động cơ 1 pha ta có công thức:
P = UIcosφ ⇒ I = P/(Ucosφ)
Trong đó:
I là Cường độ dòng điện (A – ampe)
P là Công suất tiêu thụ (W – watt). Nếu vỏ động cơ ghi là HP (mã lực – là đơn vị đo công suất của Anh) thì 1HP = 0.75 KW= 750W
U là Điện áp (V – vôn). Ở Việt Nam điện áp 1 pha thường là 220V
Cosφ là Hệ số công suất = 0,8
Như vậy ta sẽ tính được dòng điện cần sử dụng với động cơ 1 pha 220V
Ta có:
I = P/(220×0.8) ≈ P/176
Như vậy nếu công suất tính bằng Ki lô oát (kW) thì:
Dòng điện ≈ Công suất x 5.68
(Dòng điện lớn hơn rất nhiều so với động cơ 3 pha cùng công suất ≈ 3 lần)
Dòng điện của Contactor = Dòng điện định mức x Hệ số khởi động (hệ số khởi động = 1.2 ~ 1.5)
Ví dụ:
Với động cơ 3 pha 380V 7.5kW.
Dòng điện định mức là: 7.5 x 1.9 = 14.25 (A)
Vậy ta sẽ chọn Contactor với dòng chịu tải = 14,25 x 1.2 = 17.1 (A)
Xét theo thông số của Catalog Contactor LS, ta chọn khởi MC-18A
RƠ LE NHIỆT
Rơ le nhiệt là một thiết bị điện có chức năng bảo vệ quá tải bằng cách phản ứng với nhiệt độ. Khi dòng điện chạy qua nó, các thanh kim loại bên trong rơ le nhiệt sẽ bị nóng lên và giãn nở. Quá trình giãn nở này sẽ làm cho rơ le nhiệt kích hoạt và đóng cắt tiếp điểm, ngăn ngừa việc dòng điện quá tải đi qua thiết bị mà nó bảo vệ. Khí cụ điện này được ứng dụng trong đa dạng các hệ thống điện khác nhau từ dân dụng đến công nghiệp. Trong hệ thống điện, khởi động từ và rơ le nhiệt là một bộ đôi thiết bị bảo vệ chắc chắn cho toàn bộ mạng lưới điện của hệ thống.
Cách tính toán chọn Rơ le nhiệt
Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơ le nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, Rơ le sẽ tác động ở giá trị (1,2 – 1,3) Iđm. Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét.
2. Khi chọn Rơ le nhiệt, các thông số cần phải quan tâm
- Dòng làm việv
- Dòng sản phẩm phù hợp với contactor (mỗi loại rơ le nhiệt tương thích với một dòng contactor tương ứng, nhà sản xuất đã có khuyến cáo lựa chọn ngay trên catalogue sản phẩm)
Tương tự như tính toán dòng cho chọn contactor, ta tính toán dòng định mức, sau đó chọn như sau:
Dòng điện của Rơ le nhiệt = Dòng điện định mức x Hệ số khởi động (hệ số khởi động = 1.2 ~ 1.3)
Ví dụ:
Với động cơ 3 pha 380V 7.5kW.
Dòng điện định mức là: 7.5 x 1.9 = 14.25 (A)
Vậy ta sẽ chọn Rơ le nhiệt với dòng chịu tải = 14,25 x 1.2 = 17.1 (A)
Xét theo thông số của Catalog Rơ le nhiệt LS, ta chọn dải Rơ le nhiệt 12-18A
3. Một số lưu ý khi chọn Rơ le nhiệt
Khi lựa chọn rơ le nhiệt để bảo vệ động cơ và các thiết bị điện khác trong hệ thống, có một số lưu ý quan trọng sau đây cần được xem xét:
Ngưỡng điều chỉnh của rơ le nhiệt: Nên chọn rơ le nhiệt có ngưỡng điều chỉnh tương ứng với dải hoạt động của động cơ. Ngưỡng điều chỉnh thấp nhất của rơ le nên được thiết đặt thấp hơn mức công suất tối thiểu trong dải hoạt động của động cơ để đảm bảo rằng nó sẽ phản ứng khi có dấu hiệu quá tải. Ngưỡng điều chỉnh cao nhất của rơ le nên cao hơn mức công suất cao nhất trong dải hoạt động của động cơ, nhằm tránh việc rơ le không hoạt động khi động cơ chạy ở mức công suất cao.
Tương thích với contactor: Một số loại rơ le nhiệt có chân cắm để gắn trực tiếp vào contactor. Điều này đảm bảo tính tương thích giữa rơ le nhiệt và contactor và chỉ lắp được với các loại contactor cụ thể.
Chức năng bảo vệ mất pha: Một số rơ le nhiệt cao cấp có tích hợp chức năng bảo vệ mất pha. Tuy nhiên, loại này không phổ biến trên thị trường. Do đó, nếu cần bảo vệ chống lại hiện tượng mất pha, nên sử dụng rơ le bảo vệ mất pha riêng biệt để đảm bảo tính tin cậy của hệ thống.
