Khái niệm, cấu tạo và ứng dụng của khởi động từ

Khái niệm khởi động từ:

Khởi động từ ( Contactor ) là gì?

Contactor (Công tắc tơ) hay còn gọi là Khởi động từ là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực.

Contactor là thiết bị điện đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện. Nhờ có contactor ta có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù, hệ thống chiếu sáng,... thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.

Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thủy lực. Nhưng thông dụng nhất là các loại contactor điện từ. Trong bài viết này sẽ chỉ đề cập đến contactor (công tắc tơ) đóng ngắt theo cơ chế điện từ.

Cấu tạo của khởi động từ:

Contactor bao gồm 3 bộ phận chính:

1. Nam châm điện: gồm có các chi tiết: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm; Lõi sắt; Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu.
2. Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mòn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang.
3. Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ
• Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua. Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ điện làm mạch từ hút lại.
• Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 10A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở.

Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp điểm này mở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường mở.
Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của Contactor.

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ:

Nguyên lý hoạt động của contactor như sau:

Khi cấp nguồn trong mạch điện điều khiển bằng với giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu cuộn dây quấn trên phần lõi
từ đã được cố định trước đó thì lực từ sinh ra sẽ hút phần lõi từ di động và hình thành mạch từ kín (lúc này lực từ sẽ lớn hơn phản
lực của lò xo). Contactor bắt đầu trạng thái hoạt động.

Nhờ bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ làm cho tiếp điểm chính đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển
đổi trạng thái (khi thường đóng sẽ mở ra và khi thường hở sẽ đóng lại), trạng thái này sẽ được duy trì. Khi nguồn điện ngưng
cấp cho cuộn dây thì contactor ở trạng thái nghỉ và các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu.

Thông số cơ bản của khởi động từ:

• Dòng điện định mức: Là dòng điện chảy qua hệ thống tiếp điểm chính của contactor khi đóng mạch điện phụ tải. Với giá trị này của
dòng điện, mạch dẫn điện chính của contactor không bị phát nóng quá giới hạn cho phép. 

Ghi chú: với các loại tải AC khác nhau thì dòng định mức khác nhau. Xem thêm tại đây để hiểu rõ về phân loại tải AC

Thông số cơ bản của khởi động từ:

• Độ bền cơ: Là số lần đóng ngắt khi không có dòng điện chảy qua hệ thống tiếp điểm của contactor. Vượt quá số lần đóng ngắt đó,
các tiếp điểm xem như bị hư hỏng, không còn sử dụng được nữa. Các loại contactor thường có độ bền cơ từ 5 triệu đến 10 triệu lần
đóng ngắt.

• Tần số đóng cắt: là số lần đóng cắt tải định mức và không tải trong 1h

Phân loại khởi động từ:

Có nhiều cách phân loại contactor:

• Theo nguyên lý truyền động: Ta có contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực,… Thường thì ta gặp contactor kiểu điện từ.
• Theo dạng dòng điện: Contactor điện một chiều và contactor điện xoay chiều.
• Theo kết cấu: Người ta phân contactor dùng ở nơi hạn chế chiều cao (như bảng điện ở gầm xe) và ở nơi hạn chế chiều rộng (ví dụ buồng tàu điện).
• Theo dòng điện định mức: Contactor 9A, 12A, 18A,.... 820A hoặc lớn hơn. Contactor của Siemens có thể tới 2650A
• Theo số cực: Contactor 1 pha, 2 pha, 3 pha, 4 pha. Phổ biến nhất là contactor 3 pha.
• Theo cấp điện áp: Contactor trung thế, contactor hạ thế.
• Theo điện áp cuộn hút: Cuộn hút xoay chiều 220VAC, 380VAC,... cuộn hút 1 chiều 24VDC, 48VDC,...

Ưu điểm của khời động từ:

Kích thước nhỏ gọn có thể tận dụng khoảng không gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao không thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa có vỏ ngăn hồ quang phóng ra bên ngoài nên an toàn tuyệt đối cho người thao tác với hệ thống điện, thời gian đóng cắt nhanh, độ bền cao, hoạt động ổn định,... vì những ưu điểm trên contactor được sử dụng rộng rãi để điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp.

• Contactor điều khiển đèn chiếu sáng: có thể điều khiển contactor bằng rơ le thời gian hoặc PLC để đóng cắt điện cấp cho đèn chiếu sáng để bật/tắt đèn theo giờ quy định.
• Contactor kết hợp bảo vệ pha: Tiếp điểm cảnh báo của Rơ le bảo vệ pha (mất pha, quá áp, thấp áp, lệch pha, mất trung tính,...) kết nối với cuộn hút của Contactor cho phép ngắt contactor khi gặp các sự cố về pha. Khi contactor nhả ra thì hệ thống/thiết bị đằng sau sẽ mất nguồn điện phải dừng hoạt động do đó bảo vệ an toàn cho thiết bị.

Truyền thông

Mạng truyền thông công nghiệp AS-i dùng để kết nối các thiết bị cảm biến, cơ cấu chấp hành với cấp điều khiển..
Thế mạnh của AS-i là sự đơn giản trong thiết kế, lắp đặt và bảo dưỡng cũng như giá thành thấp, nhờ một phương pháp truyền thông đặc biệt cũng như một kỹ thuật điện cơ mới. Mạng truyền thông AS-i chỉ dùng 2 dây vừa làm dây nguồn vừa làm dây truyền tín hiệu.

IO-Link là một tiêu chuẩn mạnh mẽ, một giao thức truyền thông nối tiếp điểm-điểm ngày càng được triển khai rộng rãi được sử dụng để giao tiếp với các cảm biến và / hoặc thiết bị truyền động. Mở rộng tiêu chuẩn PLC được công nhận toàn cầu IEC 61131, nó cho phép ba loại dữ liệu được trao đổi
- Dữ liệu quá trình
- Dữ liệu dịch vụ
- Sự kiện.