Chứng minh công thức sao tam giác

Mạch khởi động sao tam giác là mạch điện dùng để khởi động các động cơ có công suất lớn ở chế độ sao, hết thời gian khởi động thì động cơ sẽ chuyển sang và chạy ở chế độ tam giác. Thông thường , khởi động sao tam giác dùng khởi động cho động cơ có công suất từ 11-110kW. 

Tủ điện khởi động sao tam giác

Mạch khởi động sao tam giác nhằm mục đích giảm dòng khởi động động cơ từ đó:

• Giảm sụt áp dòng điện khi khởi động.
• Tăng tuổi thọ động cơ.
• Tăng tuổi thọ cơ cấu chấp hành của động cơ (cánh quạt, dây curoa, khớp nối, điểm hàn,…)

Để thuận tiện cho việc diễn giải, mình sẽ quy định một số điểm sau để các bạn dễ theo dõi:

1.1. Điện áp:

Thông thường điện áp 3 pha trong công nghiệp tại Việt Nam sẽ dùng điện 3 pha 4 dây và có 1 tiếp địa: 3 pha lửa + 1 trung tính + 1 tiếp địa.

• Pha lửa thứ nhất là pha L1: R (màu đỏ). Pha lửa thứ hai là pha L2: S (màu vàng).
• Pha lửa thứ ba là pha L3: T (màu xanh BLU)
• Pha trung tính (bên điện dân dụng hay gọi là mass): N (màu đen)
• Tiếp địa: PE (màu vàng xọc xanh)
• Động cơ (Motor): M

Ảnh

Trên đây là các quy ước của mình, cũng là quy định phổ biến tại nước ta để các bạn đọc bài viết dễ hiểu. Ngoài thực tế, có một số đơn vị họ quy ước 3 pha điện là A,B,C. Hay cuộn dây động cơ là U-X, V-Y, W-Z, thì các bạn linh động nhé.

1.2. Kiểu đấu sao, kiểu đấu tam giác là như thế nào?

Đấu kiểu sao là cấp điện 3 pha theo thứ tự R, S, T lần lượt vào 3 đầu cuộn dây của động cơ U1, V1, W1, ba đầu còn lại của động cơ U2, V2, W2 đấu chung nhau

Đấu kiểu tam giác là:

• Đấu pha R vào đầu cuộn dây U1 và W2.
• Đấu pha S vào đầu cuộn dây U2 và V1.
• Đấu pha T vào đầu cuộn dây V2 và W1.

Đấu động cơ kiểu tam giác

2. Ứng dụng của sản phẩm

Mạch khởi động sao tam giác thường dùng khởi động cho các động cơ có công suất từ 11-110kW như:  

• Bơm nước cho hệ thống phòng cháy chữa cháy, bơm nước cấp, bơm nước tưới tiêu, bơm dầu thủy lực,…
• Máy nén khí, máy thổi khí,…
• Quạt thông gió cho các hầm, nhà máy, xí nghiệp,…
• Hàm nhai đá, máy nghiền,…
• Lò sấy quay,…
• Và nhiều loại máy khác với ứng dụng không cần thay đổi tốc độ động cơ.

Ảnh

3. Khi nào cần khởi động chế độ sao tam giác?

Hình ảnh dạng bảng

II. Cách chọn thiết bị đóng cắt, thiết bị điều khiển cho mạch sao tam giác

1. Chọn thiết bị đóng cắt

Theo lý thuyết để chọn được thiết bị đóng cắt (aptomat – CB, contactor -MC, rơ le nhiệt –MT) cho mạch khởi động sao tam giác thì rất là dài, đọc thực sự là hơi lâu và phải có thực tế mới hiểu được

Mình sẽ hướng dẫn các bạn cách chọn thiết bị nhanh , chính xác, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà mình vẫn hay dùng. Cách tính chọn này theo kinh nghiệm thực tiễn của mình để chọn nhanh thiết bị. Sai số của cách tính này rơi vào ±5%, trong khoảng cho phép để các bạn chọn thiết bị đóng cắt.

Các động cơ khởi động sao tam giác có công suất lớn nên các bạn nên dùng át khối (MCCB). Để chọn được aptotomat  thì đầu tiên các bạn cần xác định được dòng điện định mức của động cơ. Dòng điện định mức của động cơ (Iđc) theo cách tính nhanh của mình sẽ gần bằng công suất động cơ (P) nhân đôi. Iđc = 2xP.
Ví dụ: Nếu động cơ có công suất 22kW thì dòng điện của động cơ sẽ là: Iđc=2x20=40A.

Cách chọn aptomat:

• Đối với các động cơ tải nhẹ như bơm nước, quạt tải nhẹ, máy nén khí,… thì dòng định mức của aptomat (Icb) sẽ gần bằng dòng điện động cơ (Iđc) nhân rưỡi: Icb=1.5xIđc. Sau đó chọn át có dòng định mức lớn hơn và gần dòng Icb vừa tính được nhất.
• Đối với các động cơ tải nặng, có moment khởi động lớn như hàm nhai đá, máy nghiền, búa đập đá, lò quay,.. thì dòng định mức của aptomat (Icb) sẽ gần bằng dòng điện động cơ (Iđc) nhân đôi: Icb=2xIđc.

Ví dụ: 

• Động cơ 22kW tải nhẹ thì dòng điện của aptomat là: Icb=1.5xIđc=1.5x40=60A. Vậy sẽ chọn aptomat 3P/60A
• Động cơ 22kW tải nặng thì dòng điện của aptomat là: Icb=2xIđc=2x40=80A. Vậy sẽ chọn aptomat 3P/80A (Nếu bạn dùng thiết bị hãng LS không có át khối 80A, thì các bạn có thể chọn lên 100A)

1.2. Chọn contactor

• Chọn contactor chính và contactor chế độ tam giác: 2 contactor này sẽ chọn có dòng định mức bằng nhau. Dòng định mức của contactor (Imc) sẽ chọn theo độ hịn của contactor như sau các bạn nha:
• Chọn contactor chế độ sao sẽ chọn thấp hơn 1 cấp so với dòng định mức của contactor chính.

Ví dụ: Chọn contactor mạch khởi động sao tam giác cho động cơ 22kW

• Rơ le nhiệt bảo vệ động cơ sẽ lắp cùng contactor  chính, dòng điện thực tế của động cơ qua contactor chính (Ittđc):   Ittđc  = Iđc/1.7
• Chọn rơ le nhiệt có dải bên dưới sát với  Ittđc.
• Ví dụ: rơ le nhiệt cho động cơ 22kW: Ittđc = Iđc/1.7 = 44/1.7 ≈ 26A. Vậy sẽ chọn rơ le nhiệt dải từ 22-32A (một số hãng khác nhau sẽ có dải rơ le nhiệt lệch nhau 1 chút).
• Các tủ của các công ty Hàn Quốc thường sẽ dùng EOCR để bảo vệ quá dòng cho các động cơ. 

1.4. Chọn cầu đấu động lực: 

• Cầu đấu động lực lắp để thuận tiện cho việc kết nối dây ra động cơ. Dòng của cầu đấu sẽ chọn bằng hoặc cao hơn dòng của contactor.
• Ví dụ: Động cơ 22kW sẽ dùng 2 cầu đấu 3P/60A.

1.5. Chọn dây dẫn động lực: 

• Dây điện đi trong tủ điện các bạn tính 1mm2 tiết diện dây dẫn chịu được từ 4-6A. 
• Ví dụ: Động cơ 22kW dây tổng thì sẽ dùng dây tiết diện 10mm2, dây từ contactor xuống cầu đấu dùng dây tiết điện 6mm2.

2. Chọn thiết bị điều khiển

2.1. Chọn rơ le thời gian (Timer):

• Cuộn hút: Chọn timer thời gian có điện áp cuộn hút giống điện áp cuộn hút của contactor. Thông dụng nhất là điện áp 220VAC.
• Thời gian của timer: Chọn timer có thời gian từ 0-30 (giờ, phút,  giây có thể điều chỉnh được bằng switch gạt). Thời gian đổi chế độ sao sang tam giác tỷ lệ thuận với công suất và moment khởi động của động cơ. Động cơ càng lớn thời gian chuyển càng lâu. Động cơ nhỏ để thời gian từ 5-10s, động co trung bình 10-15s, động cơ lớn hơn 20-60s. 
• Tiếp điểm: Các bạn chọn loại có ít nhất 1 tiếp điểm thường đóng và 1 tiếp điểm thường mở đóng chậm là được (tiếp điểm thường mở đóng chậm là tiếp điểm đóng lại khi timer đếm hết thời gian đặt và cuộn hút timer vẫn có điện).
• Có 1 số hãng có sẵn timer chuyên dùng cho khởi động sao tam giác như GT3S-1AF20 của IDEC, H3CR-G của Omron. Tuy nhiên, dòng timer này giá thành sẽ cao hơn timer thường

III. Sơ đồ đấu nối mạch khởi động sao tam giác

1. Sơ đồ mạch động lực

Sơ đồ mạch động lực thì như hình bên dưới , các bạn có thể tải file pdf tại đây.

Chọn dây đấu mạch động lực theo dòng điện của động cơ, thường mình tính 1mm2 tiết diện dây dẫn mềm sẽ chịu được 4A các bạn có dòng đinệ rồi thì cứ vậy nhân lên thôi.

Ví dụ: động cơ 22kw, dòng điện định mức của động cơ là tầm 44A, thì dòng điện trên dây dẫn tổng bằng dòng điện là 44/4 = 11, vậy các bạn có thể chọn dây tiết điện 10 là được.

Còn dây ở đầu ra động cơ thì choinj nhỏ hơn 1 cáp lần là được. Tiết điện dây này tính cho khoảng cách dây trong tủ điện tức là khoảng cách gần, dưới 30m là đáp ứng được. Khi đấu xong xuống các bạn cần đánh dấu các đầu dây để ngoài công trình họ có thể kết nối được.

Mình hay đánh dấu U1, V1, W1. U2, V2, W2 để công nhân họ dễ đấu. Khi đáu các bạn cần đỏ đầu dây động lực lệch 1gocs 120 độ nói dễ hiểu là lệch đi 1 pha. Nếu cấp điện không đúng thức tự cuộn dây thì khi chuyển chế độ có thể không chạy động cơ hoặc có thể cháy động cơ.

2. Cách xác đinh các đầu dây động cơ

Lấy đồng hồ đo do đa năng chuyển sang thang đo điện trở. Có 6 dầu dây đưa về thì các bạn dẽ phải đo để xác định các đầu cuộn dây. 2 dây nào lên điện trở đầu tiên đánh dấu 1 sợi lkaf u1, 1 sợi u2, 2 đầu dây là nư nhau, nên các bạn đánh dâu đầu nào là u1 cũng được, đầu nào là u2 cũng được. Đo điện trở cặp dây tiếp theo để đánh dấu là v1, v2. Cđo nốt cặp cuối cùng là w1, w2

Chuẩn nhất thì các bạn nên đấu ở đầu động cơ trước rồi đánh dấu lại và đấu ở trong tủ, bình thường kéo dây thì người kéo dây sẽ cần đánh dấu để sau đấu cho chuẩn, nhưng nếu trường hợp chưa đánh số đầu dây thì các bạn cần phải đo lại điện trở của cuộn dây.

Sau khi đấu hoàn thiện mạch động lực thì các bạn đấu tiếp mạch điều khiển,Mạch điều khiển sẽ đấu theo sơ đồ như dưới hình hoiawcj tải bản vẽ pdf tại đây.

Đấu mạch điều khiển các bạn đấu từ trái qua phải, từ trên xuống dưới. Với các contactor dùng điện 308 vac các bạn đấu theo mạch này. Các con tactor có cuộn hút 220vac, 24vdc, 24vac,… thì đấu theo mạch này. Các bạn có thể đấu mạch khởi động sao tam giác nâng cao như phương pháp sau để đỡ duy trì điện áp trong cuộn hút timer, tăng tuổi thọ timer với nhữn động cơ chạy liên tục

Liên hệ ngay chũng tôi để được tư vấn về giải pháp phù hợp khi khởi động động cơ lớn, hoặc các loại động cơ khác nhau. 2de cung cấp tủ điện  điều khiển động cơ công suất lớn bằng pương pháp khởi động biến tần , sao tam giác, khởi động mềm, máy nghiền đá