Đa phần những người quan tâm đến nguyên lý hoạt động của máy biến áp đều có chung thắc mắc tại sao máy biến áp đấu sao tam giác thay vì kiểu khác? Mục đích của việc làm này là gì? Bài viết dưới đây sẽ giải đáp câu hỏi nói trên.
Cấu tạo của máy biến áp
Máy biến áp là thiết bị có khả năng thay đổi điện áp của một dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số của dòng điện đó.
Cấu tạo của máy biến áp gồm 2 cuộn dây sơ cấp, thứ cấp và một phần lõi. Trong đó, cuộn dây sơ cấp có N1 vòng dây, cuộn dây thứ cấp có N2 vòng dây sao cho N1 và N2 phải khác nhau. Cuộn sơ cấp được nối thẳng với mạch điện xoay chiều trong khi cuộn dây thứ cấp được nối vào tải tiêu thụ điện. Tùy thuộc vào chức năng của từng kiểu máy mà N1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn N2, chẳng hạn máy tăng áp có N1 < N2 và máy hạ áp có N1 > N2. Khác với 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, phần lõi của máy biến áp được ghép từ các lá sắt mỏng cách điện nhằm mục đích tăng cường từ và ngăn chặn dòng Fu-cô qua mạch điện.
Lợi ích của việc đấu sao tam giác cho máy biến áp
Thông thường nối sao để có thể sử dụng được dây trung tính, và nối đất được dây trung tính đó. Nối đất có thể trực tiếp hay qua tổng trở. Ngoài ra nối sao – sao có thể sử dụng trong máy biến áp tự ngẫu.
Cho nên nối sao là cách nối được ưa chuộng nhất. Tuy nhiên trong máy biến áp luôn phải có cuộn nối tam giác, vì:
- Cuộn tam giác sẽ khử từ thông thứ tự không.
- Cuộn tam giác sẽ khử từ thông bậc 3 sinh ra do tính phi tuyến của mạch từ, và của tải.
Nếu không có cuộn tam giác, từ thông thứ tự không và từ thông bậc ba sẽ không có đường thoát, và sẽ móc vòng qua các cấu kiện sắt từ bên ngoài như khung máy, vỏ máy, bulông ghép nối, gây nóng và rung động mạnh [ồn].
Vì thế người ta thường kết hợp hài hòa cả 2 để nối sao – tam giác.
Nối sao tam giác có thể là 11 giờ [cũng giống như 3 giờ hoặc 7 giờ] cũng có thể là 1 giờ [giống như 5 giờ, 9 giờ].
Các biến áp cao áp trung áp thường nối sao – tam giác 11 giờ hay 1 giờ. Trong khi các biến áp trung áp – hạ áp lại thường nối tam giác – sao 1 giờ hay 11 giờ.
Khi cần nối sao – sao, người ta sẽ thiết kế thêm 1 cuộn tam giác, có thể không mang tải gì, nhưng vẫn cần phải có.
Tuy nhiên trong trường hợp dùng 3 biến táp một pha thì nối sao – sao 12 giờ sẽ không gặp vấn đề gì, và không cần cuộn tam giác đó nữa.
Ngày nay chúng ta đã có nhiều phương pháp hơn trong việc giảm “áp lực” dòng điện khi khởi động các động cơ với công suất trung bình cũng như cách tăng độ bền của động cơ bằng cách này hay cách khác. Phương pháp khởi động bằng mạch sao tam giác là một trong những sự lựa chọn thông minh trong việc giảm “áp lực” dòng điện, kéo dài tuổi thọ của động cơ mà không thể bỏ qua đối với những bạn đang làm việc trong lĩnh vực tự động hóa.Trong bài viết này, tôi sẽ chia sẻ toàn bộ kiến thức cơ bản về mạch sao tam giác. Chắc chắn rằng bài viết này sẽ mang lại những thông tin hữu ích cho các bạn. Chúng ta cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé!
1. Khái niệm mạch sao tam giác
Mạch sao tam giác là mạch được cấu tạo và kết nối với nhau từ 3 điện trở. Vì là mạch được đấu có hình dạng như những ngôi sao hoặc hình tam giác nên được gọi là sao tam giác. Như hình trên chúng ta cũng có thể dễ dàng hình dung ra tên gọi này. Tuy nhiên trên thực tế thì mạch điện sẽ phức tạp hơn rất nhiều. Đòi hỏi các bạn phải có kiến thức chuyên môn mới thao tác và đấu nối đúng được. Tuy nhiên các bạn đừng quá lo lắng, sau khi xem hết bài này thì các bạn sẽ có thêm tự tin để tự thao tác.
2. Công dụng chính của mạch điều khiển sao tam giác
Để trả lời được câu hỏi phương pháp nào khi khởi động cho động cơ điện có thể giảm tối đa giá trị của dòng điện khởi động; không ảnh hưởng nhiều đến thiết bị khác; giá thành tương đối thấp đó chính là sử dụng khởi động sao tam giác. Như các bạn cũng đã biết, các thiết bị được sử dụng trong sản xuất khi được kết nối với nguồn điện. Khi khởi động thì dòng điện sẽ tăng gấp rất rất nhiều lần so với những thiết bị điện thông thường khác [từ năm lên đến chính lần dòng định mức]. Đó cũng chính là những nguyên nhân gây ra sụt áp trong hệ thống điện.
Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của động cơ .Cùng với đó là chi phí vận hành, khấu hao công cụ dụng cụ mà DN sẽ phải bỏ ra cũng nhiều hơn. Vì vậy, phương pháp khởi động bằng mạch sao tam giác có thể đảm bảo được tuổi thọ của động cơ và hạn chế tối đa việc sụt áp trong hệ thống điện. Khởi động sao tam giác được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp. Cụ thể là đối với những động cơ có công suất từ 11kW đến 110kW.
3. Cấu tạo mạch khởi động sao tam giác
Một mạch sao tam giác hoàn chỉnh cho một động cơ không đồng bộ ba pha cần phải bổ sung thêm một số thiết bị như: aptomat, timer, công tắc tơ, công tắc khoá liên động, rờ le quá nhiệt.
- APTOMAT: là thiết bị để đóng và ngắt điện. Chúng ta nên lựa aptomat phù hợp với công suất của động cơ. Chẳng hạn như đối với động cơ có tải lớn thì nên chọn aptomat có dòng định mức gấp đôi dòng tải động cơ. Còn đối với động cơ có tải nhỏ thì định mức dòng điện aptomat gần bằng 1,5 dòng tải động cơ.
- Rờ le nhiệt: công dụng để bảo vệ điện tránh quá tải khi dòng điện tăng lên đột ngột.
- Timer dùng để cài thời gian ở một thời điểm thích hợp để chuyển từ chế độ sao sang tam giác.
- Contactor dùng để đóng cắt thiết bị trong đó có contator có chế độ tam giác; contactor chính; contactor ở chế độ sao.
4. Phân biệt kiểu đấu tam giác và kiểu đấu sao
♣ Kiểu đấu sao:
Như hình trên, chúng ta có thể dễ dàng hiểu được cách đấu theo kiểu hình sao. Cụ thể, điện xoay chiều 3 pha gồm ba dây pha được ký hiệu: R [màu đỏ], S [màu vàng], T [màu xanh]. Chúng ta đấu lần lượt theo thứ tự với cuộn dây của động cơ là: W1, V1, U1. Còn U2, V2, W2 sẽ đuợc đấu chung lại với nhau và đấu về ba tiếp điểm của cuộn dây động cơ.
♣ Kiểu đấu tam giác
Trái ngược lại với kiểu đấu hình sao, kiểu đấu tam giác chúng ta sẽ nối các tiếp điểm của cuộn dây lại với nhau như hình trên. Sau đó chỉ cần đấu điện 3 pha vào theo thứ tự như bên dưới:
- Đấu R [màu đỏ] pha lửa thứ nhất vào W1 và V2·
- Đấu T [màu xanh] pha lửa thứ ba vào U1 và W2·
- Đấu S [màu vàng] pha lửa thứ hai vào V1 và U2.
5. Nguyên lý hoạt động của mạch khởi động sao tam giác dùng 3 contactor
Mạch khởi động sao tam giác có nguyên lý hoạt động tương đối dễ hiểu và đơn giản. Khi đóng MCCB, ba đèn báo pha sáng báo hiệu có điện sẵn sàng cấp cho mạch đóng cắt.
Khi chúng ta nhấn nút On tại tiếp điểm 13-14, thì A1-A2 sẽ có điện và Contactor K tại tiếp điểm 13-14 sẽ đóng lại Chế độ sao được thiết lập ngay khi S [A1-A2] hoạt động điều khiển mạch khởi động.
Khoảng 1 thời gian cài đặt trước tại Timer T. Tiếp điểm T [55-56] mở ra khiến cho S [A1-A2] mất điện. Tiếp điểm T [67-68] đóng lại và cấp điện cho TG. Contactor tam giác TG được đóng lại. Contactor sao S được mở ra. Mạch điện sẽ được hoạt động chế độ sao tam giác.
Vì sao cho động cơ hoạt động ở chế độ sao trước ?
Mục đích chính để giảm áp lực tải của dòng điện. Giảm dòng khởi động xuống một phần ba so với dòng định mức. Sau một khoảng thời gian đã khởi động ổn định. chúng ta nên chuyển sang chế độ tam giác [tăng U và I] để duy trì hoạt động cho thiết bị.
Các bạn nên lựa chọn phương pháp khởi động sao cho phù hợp với từng loại động cơ. Vì không phải động cơ ba pha nào cũng có thể khởi động được bằng phương pháp khởi động sao tam giác được. Vì nó còn phụ thuộc rất nhiều yếu tố chẳng hạn như:
- Đặc tính tải của động cơ: Điện lưới 3 pha được sử dụng tại Việt Nam hiện nay là 380V. Những động cơ có thông số ba trăm tám mươi vôn [380V] trên sáu trăm sáu mươi vôn [660V], đủ điều kiện [380/660] thì mới sử dụng được phương pháp này. Ngoài ra chúng còn phải phụ thuộc vào chất lượng, tần số khởi động của động cơ.
- Công suất động cơ: áp dụng cho động cơ có công suất dưới 7kW. Những động cơ có công suất lớn hơn 7kW nên sử dụng phương pháp khác như khởi động mềm, biến tần,…
6. Ưu và nhược điểm của phương pháp khởi động sao tam giác
♥ Ưu điểm:
- Phương pháp khởi động này mang lại hiệu quả cao, giá thành thấp, dễ dàng sử dụng và lắp đặt.
♥ Nhược điểm:
- Có hiện tượng dòng điện bị nhiễu khi thực hiện chuyển đổi từ mạch sao sang mạc tam giác.
- Gây ảnh hưởng nhỏ đến tín hiệu xung quanh.
- Sụt và giảm áp khi thay đổi chế độ đổi đột ngột.
7. Mạch sao tam giác có bao nhiêu loại ?
Như chúng ta cũng đã biết mạch sao tam giác được chia làm 2 loại là: mạch sao tam giác đóng và mạch sao tam giác mở.
- Mạch sao tam giác đóng: Khi động cơ được khởi động bằng mạch sao tam giác đóng thì khoảng thời gian ổn định để chuyển đổi từ chế độ sao sang chế độ tam giác sẽ được thực hiện tự động mà chúng ta không cần phải ngắt động cơ ra khỏi đường dây. Các điện trở sẽ cùng kết hợp Contactor để có thể triệt tiêu dòng điện khi chuyển tiếp.
- Mạch sao tam giác mở: Động cơ được khởi động bằng mạch sao tam giác mở được sử dụng rất nhiều và thông dụng nhất. Trong suốt thời gian chuyển đổi từ chế độ sao sang chế độ tam giác thì cuộn dây của động cơ luôn ở trong trạng thái mở mà không phải có thêm bất kì công cụ hay thiết bị nào để làm giảm điện áp.
8. Mạch điện sao tam giác được sử dụng ở đâu ? Trong lĩnh vực nào ?
Khởi động bằng sao tam giác được sử dụng rộng rãi đối với những động cơ có công trung bình và lớn. Ví dụ như:
- Trong lĩnh vực xử lý nước hoặc nhà máy xử lý nước: bơm nước phục vụ cho việc tưới tiêu, máy bơm dầu thuỷ lực hoặc sử dụng máy bơm nước trong việc phòng cháy chữa cháy….
- Khởi động các thiết bị quạt tạo thông thoáng gió cho các nhà máy, hầm giữ xe, hầm để thiết bị…
- Khởi động các thể loại máy nén khí, máy thổi khí…
Tóm lại việc khởi động bằng mach dau sao tam giac được sử dụng rất phổ biến. Do đó chúng ta cần phải nắm rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động để khi gặp thực tế sẽ tiếp cận dễ hơn. Hy vọng qua bài chia sẻ này, các bạn sẽ có thêm những kiến thức hữu ích. Mọi thắc mắc các bạn có thể liên hệ trực tiếp với tôi qua Zalo/Hotline: 0868.31.39.86 [Mr. Dương].
Cảm ơn các bạn đã xem bài viết này !