Mạch khởi động sao tam giác nguyên lý và tính chọn thiết bị

Tại sao lại phải sử dụng mạch sao tam giác?

Khi động cơ khởi động, dòng khởi động của động cơ rất lớn, gấp từ 5 đến 9 lần dòng định mức. Khi ta khởi động trực tiếp động cơ từ 10HP trở lên sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp, gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác, giảm tuổi thọ động cơ và các thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, sinh nhiệt gây ảnh hưởng đến dây dẫn. Vì lý do đó, ta phải khởi động sao để giảm dòng điện khởi động.

Sơ đồ mạch khởi động sao tam giác

Sơ đồ mạch khởi động sao tam giác được mô tả như hình dưới:

Mạch khởi động sao – tam giác

Nguyên lý hoạt động mạch sao tam giác

Cấp điện vào MCCB và MCB. Nhấn nút ON, điện sẽ đi qua RL là tiếp điểm thường mở RL đóng lại cấp điện cho cuộn K1. Tiếp điểm thường mở K1 đóng lại cấp điện cho cuộn K2. Lúc này động cơ đang khởi động chế độ sao.

Cùng lúc đó, điện cũng sẽ được cấp vào Timer. Timer sẽ đếm ngược thời gian để chuyển mạch từ cuộn hút K2 sang cuộn hút K3. Khi hết thời gian, tiếp điểm thường mở T1 đóng lại cấp điện cho cuộn hút K3. Tiếp điểm thường đóng K3 sẽ mở ra làm ngắt điện cuộn hút K2. Lúc này khởi động từ K2 ở trạng thái OFF. Khởi động từ K3 sẽ ở trạng thái ON. Khi đó cuộn hút RL2 có điện sẽ làm đóng tiếp điểm thường mở RL2 và mở tiếp điểm thường đóng RL2, làm Timer ở trạng thái OFF. Lúc này nguồn điện điều khiển phụ thuộc vào RL2. Động cơ sẽ vận hành ở chế độ tam giác.

Lựa chọn thiết bị bảo vệ cho mạch khởi động sao – tam giác

Bài toán : Một động cơ không đồng bộ có điện áp D/Y là: 380/660V, công suất định mức 175kW, hệ số công suất 0.8. Lựa chọn thiết bị động lực cho mạch khởi động sao, tam giác?

Trước khi vào vấn đề mời các bạn xem qua về mạch sao tam giác dùng 1 Timer ondelay.(hình 1)

Từ các dữ liệu trên ta tính được Idm = 333A. Đối với mạch sao tam giác, ta lựa chọn như sau:
MCCB đóng cắt: Dòng điện làm việc của MCCB I >= 333*1,3 = 433A. Tra cứu MCCB trên thị trường ta được dòng: MCCB Mitsubishi NF-H 3P series NF800-HEW 3P 450A.

Contactor: Dòng điện làm việc của Contactor K1: I1 >= (333/1,73)*1,3 >= 251A. Chọn ABB EK150-40-11 250A vẫn sử dụng được bình thường vì lý do vẫn còn nằm trong ngưỡng hệ số an toàn.

Tương tự ta chọn Contactor K3 có thông số giống với Contactor K1. Lý do tại sao chọn như vậy thì dòng điện trong mạch tam giác chúng đi qua 2 contactor K1 và K3, khi đó dòng điện làm việc của contactor được tính: Icontactor = (1/√3)*Idm. Với Idm là dòng điện định mức của động cơ.

Với Contactor đấu sao K2, do điện áp tăng lên √3 lần nên Icontactor = (1/3)*Idm. Như vậy ta tính được I2 >= (333/3)*1,3 >= 144A. Chọn Contactor ABB AX150-30-11-84 với dòng điện làm việc là 150A.

Chọn relay nhiệt ta chọn theo dòng điện định mức K1. Như vậy ta chọn được relay nhiệt TH-N220RH 210A Mitsubishi.

Thực tế nhận thấy rằng, khi động cơ hoạt động ở chế độ tam giác, dòng điện qua khởi K1 và khởi K3 được chia đôi. Do vậy, ta có thể chọn dòng làm việc của khởi K1 và K3 ở ngưỡng 200A. Tuy nhiên, việc này không được khuyến khích vì lâu ngày sẽ hư hỏng contactor nhanh hơn. Do đó, để thi công chất lượng cần phải chọn như trên.

Khi nào dùng khởi động sao tam giác ?

Chúng ta thường phân chia như sau:

• Với động cơ có công suất <= 5kw chúng ta thường sử dụng khởi động trực tiếp
• Với động cơ từ 5kw đến 45kw chúng ta thường sử dụng khởi động sao – tam giác
• Với động cơ có công suất từ 45kw trở lên chúng ta sử dụng khởi động mềm hoặc qua biến tần

Động cơ nào dùng được khởi động sao tam giác ?

Động cơ phải có thông số điện áp tam giác/sao là: 380V/660V thì khi đó mới khởi động được sao tam giác. Nếu thông số điện áp tam giác/sao của động cơ là 220V/380V thì không thể sử dụng phương pháp khởi động sao tam giác. Như hình sau:

 Các thiết bị trong mạch sao tam giác và chức năng ?

1. Aptomat - đóng cắt mạch điện

2. Contactor - chuyển động cơ từ sao sang tam giác (theo chế độ điều khiển)

3. Rơ le nhiệt - bảo vệ quá dòng điện

4. Timer - điều khiển thời gian chuyển từ sao sang tam giác

5. Phụ kiện: đèn báo, nút bấm, rơ le trung gian, dây dẫn,..vv