Contactor hay được gọi là khởi động từ. Đây là một thiết bị điện hạ áp dùng để đóng và cắt các mạch điện động lực một cách thường xuyên. Công tắc điện từ đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. Giúp điều khiển các thiết bị thông qua việc nhấn nút, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.
Cơ chế đóng ngắt của contactor có thể hoạt động dựa trên cơ cấu điện từ, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thủy lực. Tuy nhiên, công tắc điện từ là loại phổ biến nhất. Bên cạnh đó cũng có loại contactor 1 pha, contactor 3 pha. Tùy vào tình huống lắp đặt của mạng lưới điện và cách bố trí mà ta sẽ sử dụng loại công tắc sao cho phù hợp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contactor
➤ Cấu tạo
- Nam châm điện: Gồm có cuộn dây tạo ra lực hút nam châm, lõi sắt, và lò xo giúp đẩy nắp trở về vị trí ban đầu.
- Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện xuất hiện làm tiếp điểm bị cháy và mòn dần, do đó cần có hệ thống dập hồ quang.
- Hệ thống tiếp điểm:
+ Tiếp điểm chính: Cho dòng điện lớn đi qua, khi cấp nguồn vào mạch từ của công tắc điện từ trong tủ điện, tiếp điểm chính thường hở sẽ đóng lại do lực hút từ mạch từ.
+ Tiếp điểm phụ: Cho phép dòng điện nhỏ hơn 5A đi qua và chúng có hai trạng thái: thường đóng và thường mở.
+ Tiếp điểm đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (hai tiếp điểm có liên lạc với nhau) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không cấp điện). Ngược lại, tiếp điểm này sẽ mở ra khi công tắc điện từ hoạt động. Khi đó chúng được gọi là tiếp điểm mở. Hệ thống tiếp điểm chính của thiết bị thường được lắp trong mạch điện động lực. Đồng thời tiếp điểm phụ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của contactor.
➤ Nguyên lý hoạt động
- Khi cấp nguồn vào hai đầu cuộn dây quấn trên lõi từ, bằng giá trị điện áp định mức của contactor, lực từ sinh ra sẽ hút lõi từ di động và tạo mạch từ kín (lúc này lực từ lớn hơn phản lực của lò xo). Công tắc điện từ bắt đầu hoạt động. (Bạn có thể theo dõi ký hiệu contactor để nắm rõ hơn về thiết bị)
- Bộ phận liên động cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ làm tiếp điểm chính đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái. Trạng thái sẽ được duy trì cho đến khi nguồn điện ngừng cấp cho cuộn dây. Lúc đó công tắc điện từ trở về trạng thái nghỉ và các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.
Chức năng chính của contactor
- Điều khiển động cơ: Sử dụng để bật và tắt động cơ điện trong các ứng dụng công nghiệp, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả cho quá trình vận hành.
- Điều khiển hệ thống chiếu sáng: Giúp điều khiển hệ thống chiếu sáng trong công trình xây dựng, cũng như các khu vực công cộng, thông qua việc bật và tắt các mạch điện.
- Điều khiển tụ bù: Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển tụ bù để cân bằng điện áp và dòng điện trong mạng điện. Chúng giúp cải thiện hiệu suất và giảm tổn thất điện năng.
- Bảo vệ thiết bị và mạch điện: Giúp bảo vệ các thiết bị và mạch điện khỏi quá tải và ngắn mạch, đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.
- Điều khiển từ xa: Cho phép điều khiển từ xa các thiết bị và mạch điện thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa, tăng tính linh hoạt và tiện lợi trong quá trình vận hành.
- Kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác: Bạn có thể đấu contactor kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác như rơ le nhiệt, rơ le quá tải, công tắc điện áp, công tắc dòng điện,… để tăng cường bảo vệ và kiểm soát hệ thống điện.
Loại contactor phổ biến hiện nay
- Contactor điện từ (Magnetic contactor): Đây là loại công tắc điện từ phổ biến nhất, sử dụng cơ chế điện từ để hút tiếp điểm đóng lại hoặc mở ra.
- Contactor khí động (Pneumatic contactor): Áp dụng khí nén để điều khiển tiếp điểm đóng và mở. Chúng thường được sử dụng trong các môi trường nguy hiểm, nơi mà an toàn chống cháy nổ là yếu tố quan trọng.
- Contactor thủy lực (Hydraulic contactor): Dựa trên lực thủy lực để điều khiển tiếp điểm đóng và mở. Công tắc điện từ thủy lực thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chịu tải lớn, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp nặng.
- Contactor bán dẫn (Solid-state contactor): Sử dụng các bán dẫn điện tử, như SCR (Silicon Controlled Rectifier), để điều khiển việc đóng và mở tiếp điểm. Thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ và hiệu suất cao.
- Contactor chống cháy nổ (Explosion-proof contactor): Được thiết kế đặc biệt để hoạt động an toàn trong môi trường dễ cháy nổ, như trong ngành hóa chất, dầu khí và khai thác mỏ.
Cơ chế đóng ngắt của contactor
- Khi cấp điện áp vào cuộn dây nam châm (coil) của contactor, lực từ sinh ra từ cuộn dây sẽ hút phần lõi từ di động (còn gọi là armature) về phía cuộn dây.
- Lực hút từ này vượt qua lực đàn hồi của lò xo và làm cho lõi từ di động di chuyển. Bộ phận liên động giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm chính giúp tiếp điểm chính đóng lại. Khi tiếp điểm chính đóng, mạch điện được kết nối và dòng điện chạy qua.
- Đồng thời, các tiếp điểm phụ cũng chuyển đổi trạng thái: tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra, và tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại. Khi cần ngắt mạch, nguồn điện cấp vào cuộn dây nam châm sẽ bị cắt. Lúc này, lực từ giảm dần và không còn đủ để giữ lõi từ di động. Lực đàn hồi của lò xo đẩy lõi từ di động trở lại vị trí ban đầu.
- Bộ phận liên động giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm chính khiến tiếp điểm chính mở ra, ngắt kết nối mạch điện. Các tiếp điểm phụ cũng trở về trạng thái ban đầu. Cơ chế đóng ngắt của rơ le điện từ giúp đảm bảo việc kết nối và ngắt kết nối mạch điện một cách nhanh chóng và an toàn.
Các thông số cơ bản của khởi động từ contactor
- Dòng điện định mức: Đây là dòng điện chảy qua tiếp điểm chính của công tắc điện từ khi đóng mạch điện có tải. Khi dòng điện ở mức này, mạch dẫn chính của contactor không bị quá nóng vượt quá giới hạn cho phép.
- Điện áp định mức: Đây là điện áp được áp dụng trên hai cực của mạch dẫn chính của contactor.
- Khả năng đóng của contactor: Được đánh giá bằng dòng điện mà công tắc điện từ có thể đóng thành công. Giá trị thường nằm trong khoảng từ 1 đến 7 lần dòng điện định mức.
- Khả năng ngắt của contactor: Được đánh giá bằng dòng điện ngắt, mà ở mức đó, công tắc điện từ có thể thành công trong việc ngắt kết nối khỏi mạch điện. Giá trị này thường từ 1 đến 10 lần dòng điện định mức.
- Độ bền cơ: Là số lần đóng ngắt khi không có dòng điện chảy qua tiếp điểm của contactor. Sau khi vượt quá số lần đóng ngắt này, tiếp điểm được coi là hỏng và không còn sử dụng được. Các loại rơ le điện từ có độ bền cơ từ 5 triệu – 10 triệu lần đóng ngắt.
- Độ bền điện: Đây gọi là số lần đóng ngắt dòng điện định mức. Thông thường có độ bền điện trong khoảng từ 200.000 đến 1 triệu lần đóng ngắt.
Cách lựa chọn thiết bị contactor
➤ Lựa chọn contactor cho động cơ
Để chọn Contactor phù hợp cho động cơ, bạn cần chú ý các thông số sau:
1. Điện áp điều khiển
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 phù hợp
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
➤ Lựa chọn contactor cho tụ bù
- Xác định dòng điện định mức của tụ bù (thông tin thường có trên biển tên của tụ bù).
- Chọn sản phẩm có dòng điện định mức gần với hoặc hơn dòng điện định mức của tụ bù.
- Xác định điện áp định mức của tụ bù.
- Chọn loại có điện áp định mức phù hợp với điện áp định mức của tụ bù.
- Chọn công tắc điện từ có khả năng chịu được dòng điện đỉnh cao khi tụ bù đóng (điều này đặc biệt quan trọng khi lựa chọn công tắc cho tụ bù).
- Đảm bảo khả năng đóng và ngắt của thiết bị phù hợp với yêu cầu của ứng dụng.
- Chọn công tắc điện từ có độ bền cơ và độ bền điện phù hợp với tần suất sử dụng và môi trường làm việc.
Quý khách cần thêm thông tin về sản phẩm Contactor của các hãng như Mitsubishi, LS, Chint vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn chi tiết và cụ thể hơn nhé !
Cảm ơn quý khách đã ghé thăm NETLA chúng tôi !
