Khởi động từ – Contactor

Contactor (khởi động từ) là gì ?

Contactor hay còn gọi là khởi động từ, là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng ngắt thường xuyên các mạch điện động lực có dòng điện ngắt không vượt quá giới hạn dòng điện quá tải của mạch điện.

Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thuỷ lực. Nhưng thông dụng nhất là các loại contactor điện từ.

Nguyên lý hoạt động của contactor

Ở đây ta xét đến nguyên lý hoạt động của contactor điện từ.

Contactor điện từ ứng dụng những định luật điện từ cơ bản. Để hiểu những định luật này, ta khảo sát một nam châm điện đơn giản là một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt non, và hai đầu dây được nối vào nguồn điện 1 chiều. Dòng điện chảy qua cuộn dây làm từ hoá lõi sắt, và khi ngắt nguồn điện, không còn dòng chạy qua cuộn dây thì lõi sắt trở lại bình thường.

Nam châm điện

Cấu trúc cơ bản của Contactor

Hình trên mô tả cấu trúc cơ bản của contactor. Bên trong contactor có hai mạch điện, một là mạch điều khiển, mạch còn lại là mạch động lực. Mạch điều khiển được nối với cuộn cảm của nam châm điện. Mạch động lực được nối với tiếp điểm tĩnh của contactor.

Nam châm điện trong contactor có cấu tạo giống như nam châm điện gồm cuộn dây quấn quanh lõi sắt non như đã khảo sát ở trên. Khi có điện cấp vào cuộn dây thông qua mạch điều khiển, từ trường tạo ra sẽ từ hoá nam châm điện. Từ trường này sẽ hút lõi thép vào nam châm, làm tiếp điểm trong contactor đóng lại và khép kín mạch động lực. Khi ngắt mạch điều khiển, từ trường ở nam châm điện biến mất, và tiếp điểm trở về trạng thái cũ nhờ tác động của lò xo.

Thông số cơ bản của contactor:

– Dòng điện định mức: Là dòng điện dài hạn 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.

– Điện áp định mức: Là điện áp đặt trên hai cực của mạch dẫn điện chính của contactor.

– Khả năng đóng ngắt của contactor

Khả năng đóng của contactor: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện mà contactor có thể đóng thành công. Thường thì giá trị này bằng từ 1 đến 7 lần giá trị dòng điện định mức.

Khả năng ngắt của contactor: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện ngắt, mà ở giá trị đó, contactor có thể tác động ngắt thành công khỏi mạch điện. Thường giá trị này bằng từ 1 đến 10 lần dòng điện định mức.

– 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 10^6 đến 5.10^6 lần thao tác.

– Độ bền điện: Là số lần đóng ngắt dòng điện định mức. Contactor loại thường có độ bền điện vào khoảng ≤ 10^6

Phân loại contactor

Có nhiều cách phân loại contactor.

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 ).

Phân loại tiếp điểm contactor.

Theo khả năng tải dòng: Tiếp điểm chính ( cho dòng điện lớn đi qua từ 10A đến 1600A hay 2250A ), tiếp điểm phụ ( cho dòng điện đi qua có giá trị từ 1A đến 5A )

Theo trạng thái hoạt động: Tiếp điểm thường đóng ( là loại tiếp điểm ở trạng thái kín mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện ), tiếp điểm thường mở ( là tiếp điểm ở trạng thái hở mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện ).

Cách chọn Contactor:

Để lựa chọn Contactor phù hợp cho động cơ ta phải dựa vào những thông số cơ bản như Uđm, P , Cosphi

–  Iđm = Itt x 2

–  Iccb = Iđm x 2

–  Ict   = ( 1,2 – 1,5 ) Iđm

Ta tính toán trong ví dụ cụ thể như sau:

Tải động cơ 3P, 380V, 3KW, tính toán dòng định mức theo công thức như sau:

Iđm = P / ( 1.73 x 380 x 0.85 ) ở đây hệ số cosphi là 0.85.

Ta tính được: Iđm = 3000 / ( 1.73 x 380 x 0.85 ) = 5.4 A

Ict = ( 1,2 -1,4 ) Iđm.

Ta tính được: Ict = 1,4 x 5.4 = 7.56 A

Nên chọn Contactor có dòng lớn hơn dòng tính toán. Chọn loại có dòng 8A.

Ứng dụng của contactor

Contactor: là thiết bị điều khiển để đóng mở cung cấp nguồn cho một thiết bị công suất tải lớn: Máy Lạnh lớn, động cơ kéo tải lớn… Thường là loại 3 pha, nên ít thấy loại 1 pha. Khác với Relay nguồn điều khiển là một chiều điện áp thấp, Contactor nguồn điều khiển là loại xoay chiều điện áp cao. Trong công nghiệp Contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện, để an toàn khi vận hành. Đây là một giải pháp tự động hóa bằng phương pháp cơ điện. Phương pháp này không xử lý những quá trình phức tạp nhưng nó đơn giản và ổn định cao dễ sửa chữa. Trong ngành tự động hóa ngày nay đòi hỏi xử lý những công việc có tính chất phức tạp và khó khăn, nên cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý nên phương pháp cơ điện tử ra đời để đáp ứng được những quá trình: đóng gói sản phẩm, ép nhựa… Contactor vẫn là thiết bị sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp tự động hóa việc sản xuất.