Khởi động từ là gì? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo và ứng dụng

24 Tháng Năm, 2021 122 Nguyễn Tiến Thành

Logo sieusach

Khởi động từ có mặt trong nhiều các thiết bị điện tử khác nhau tuy nhiên không phải ai cũng biết khởi động từ là gì? Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Chính vì vậy trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ thông tin chi tiết về linh kiện này để các bạn có thể hiểu rõ về nó. 

Khởi động từ là gì?

Khởi động từ hay còn được gọi là Contactor hay công tắc tơ. Nó là một khí cụ điện hạ áp có nhiệm vụ là thực hiện đóng cắt một cách thường xuyên các mạch điện động lực. Khởi động cơ là một thiết bị cực kỳ quan trọng của hệ thống điện. Nhờ có công tắc tơ mà chúng ta có thể thực hiện điều khiển các thiết bị như tụ bù, hệ thống chiếu sáng, động cơ… thông qua điều khiển từ xa hay các núi ấn hoặc chế độ cài đặt tự động.

Khởi động từ là gì?

Khởi động từ là gì?

Cấu tạo khởi động từ

Các phần của khởi động từ:

Khởi động từ được cấu tạo từ các phần chính như: Hệ thống dập hồ quan, nam châm điện, hệ thống tiếp điểm. Cụ thể như sau: 

  • Nam châm điện: Nam châm điện của công tắc tơ (khởi động từ) bao gồm 4 thành phần đó là lõi sắt, cuộn dây dùng để tạo ra lực hút nam châm, lò xo tác dụng để đẩy phần nắp về vị trí ban đầu.
  • Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch sẽ có một số tiếp điểm bị cháy và hao mòn dần chính vì vậy mà khởi động từ cần phải có hệ thống dập hồ quang 
  • Hệ thống tiếp điểm: Hệ thống tiếp điểm của khởi động từ có liên hệ chặt chẽ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động về cơ. 

Các tiếp điển của khởi động từ

Trong một công tắc tơ có hai loại tiếp điểm đó chính là tiếp điểm phụ và tiếp điểm chính. Thông tin cụ thể về 2 loại tiếp điểm này như sau: 

  • Tiếp điểm chính: Tiếp điểm chính của khởi động từ có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (nó có thể cho từ 10 A đến vài nghìn A đi qua). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường mở. Khi được cấp nguồn điện vào mạch từ của khởi động từ trong tủ điện thì tiếp điểm này sẽ đóng lại. 
  • Tiếp điểm phụ: Ngược lại với tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ của khởi động từ chỉ có thể cho dòng điện nhỏ hơn 5 A đi qua. Tiếp điểm phụ có 2 trạng thái đó là thường hở và thường đóng. Tiếp điểm thường đóng là tiếp điểm luôn ở trong trạng thái đóng khi công tắc tơ không hoạt động hoặc không được cấp nguồn; tiếp điểm thường mở (hở) là loại tiếp điểm luôn hở khi được cấp nguồn hoặc khởi động từ hoạt động sẽ biến đổi sang trạng thái thường đóng. 
Cấu tạo của khởi động từ

Cấu tạo của khởi động từ

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ

Thao tác đóng ngắt của công tắc tơ được thực hiện bởi cơ cấu điện từ. Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ chia sẻ chi tiết hơn về nguyên lý hoạt động khởi động từ để các bạn có thể hiểu rõ hơn.

 Công tắc tơ có nguyên lý hoạt động tương đối phức tạp. Cụ thể như sau: 

Khi cung cấp nguồn trong mạch điện điều khiển có giá trị bằng với giá trị điện áp định mức của khởi động từ vào 2 đầu cuộn dây quấn trên phần lõi được cố định trước đó lực từ sẽ được sản sinh ra. Lực từ sẽ hút phần lõi thép di động và mạch từ sẽ khép kín lại hình thành mạch từ kín. Lực từ tại thời điểm này sẽ lớn hơn phản lực của lò xo. Đồng thời lúc này khởi động từ cũng bắt đầu vào trạng thái khởi động. 

Nhờ bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động cùng hệ thống tiếp điểm nên tiếp điểm chính sẽ đóng. Động cơ được khởi động và tiếp điểm phụ sẽ chuyển đổi trạng thái (nếu bình thường đóng sẽ mở ra còn nếu bình thường hở sẽ đóng lại). Trạng thái này sẽ được duy trì đến khi ngừng cung cấp nguồn điện cho cuộn dây. Khi khởi động từ bị ngắt điện, dưới sự tác dụng của lò xo nén phần lõi di động sẽ trở về vị trí ban đầu của nó. Đồng thời các tiếp điểm chính phụ cũng trở về trạng thái ban đầu và động cơ ngừng hoạt động. 

Trong trường hợp có sự cố quá tải động cơ, rơle nhiệt sẽ tự động ngắt mạch điện của cuộn cảm. Do đó khởi động từ sẽ bị ngắt và động cơ điện cũng sẽ ngừng hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ

Những thông số cơ bản của khởi động từ

Một khởi động từ hoạt động sẽ liên quan đến các thông số như sau: 

  • Dòng điện định mức: đây là dòng điện đi qua hệ thống tiếp điểm chính của khởi động từ khi đóng mạch điện phụ tải. Với giá trị này của dòng điện mạch dẫn điện chính của công tắc tơ sẽ không bị phát nóng quá mức cho phép. Dòng điện định mức của khởi động từ tại tủ điện hạ áp thông dụng có các cấp từ: 10A, 20A, 25A… 250 A, 300A và 600 A. 
  • Điện định mức: Đây là điện áp đặt trên 2 cực mạch dẫn điện chính của khởi động từ. Cấp điện áp định mức bên trong tủ điện thường là: 110V, 220V, 440V đối với dòng điện 1 chiều và 127V, 220V, 380V, 500V đối với dòng điện xoay chiều. 
  • Khả năng đóng của khởi động từ: Khả năng này được đánh giá bằng giá trị của dòng điện mà công tắc tơ có thể đóng thành công. Thông thường thì giá trị này sẽ bằng từ 1 đến 7 lần giá trị của dòng điện định mức.   
  • Khả năng ngắt của khởi động từ: khả năng này được đánh giá bằng giá trị dòng điện ngắt. Khi ở giá trị đó thiết bị này có thể tác động ngắt thành công khỏi mạch điện. Thông thường giá trị này sẽ bằng từ 1 đến 10 lần của dòng điện định mức. 
  • Độ bền cơ: Đây là số lần đóng ngắt của khởi động từ khi không có dòng điện đi qua tiếp điểm. Khi vượt quá số lần đóng ngắt các tiếp điểm của khởi động từ xem như bị hỏng và không thể tiếp tục sử dụng được nữa. Các loại công tắc tơ thường sẽ có độ bền cơ rơi vào khoảng từ 5 triệu đến 10 triệu lần đóng ngắt.
  • Độ bền điện: Đây là chỉ số đóng ngắt dòng điện định mức. Một khởi động từ loại thường sẽ có độ bền điện rơi vào khoảng 200.000 đến 1.000.000 lần đóng. 
Khởi động từ và chỉ số

Khởi động từ và chỉ số

Phân loại khởi động từ

Hiện nay có nhiều cách phân loại khởi động từ, cụ thể như sau:

  • Phân loại theo dòng điện: công tắc tơ điện 1 chiều; công tắc tơ xoay chiều
  • Theo kết cấu: Người ta phân contactor dùng cho những nơi hạn chế chiều cao như bảng điện ở gầm xe và những nơi hạn chế chiều rộng như buồng tàu điện.
  • Theo dòng điện định mức: Contactor 9A; Contactor 12A, Contactor 18A,…. Contactor 800A hoặc lớn hơn.
  • Theo số cực: Contactor 1 pha, Contactor 2 pha, Contactor 3 pha, Contactor 4 pha. Phổ biến nhất hiện nay là contactor 3 pha.
  • Theo cấp điện áp: Khởi động từ trung thế; Khởi động từ hạ thế.
  • Theo điện áp cuộn hút: Cuộn hút 1 chiều 24VDC hay 48VDC,…; cuộn hút xoay chiều 220VAC hay 380VAC,…
  • Phân loại theo chức năng chuyên dụng: Một số thương hiệu chế tạo khởi động từ chuyên dụng cho một ứng dụng đặc thù. Ví dụ như khởi động từ chuyên dùng cho tụ bù đến từ hãng Schneider,…

Ưu điểm của động từ 

Khởi động từ có những ưu điểm như sau:

  • Có kích thước nhỏ, có thể lắp đặt tại những khoảng không gian nhỏ hẹp. Đồng thời thực hiện các thao tác mà cầu dao không thực hiện được. 
  • Nó có khả năng điều khiển đóng cắt từ xa 
  • Có lớp vỏ ngăn chặn hồ quan bắn ra ngoài đảm bảo an toàn cho người thao tác lắp đặt cùng hệ thống điện. 
  • Thời gian cắt đóng nhanh
  • Có độ bền cao và luôn hoạt động  một cách ổn định.
  • Công suất tiêu thụ thấp nhất
Ưu điểm của công tắc tơ

Ưu điểm của công tắc tơ

Chính những ưu điểm trên đã khiến khởi động từ hiện được sử dụng vô cùng rộng rãi trong các mạch điện và đặc biệt là trong những nhà máy công nghiệp. Trong phần tiếp theo của bài viết chúng tôi sẽ chia sẻ chi tiết về các ứng dụng của khởi động từ. 

Ứng dụng của khởi động từ 

Khởi động từ là thiết bị điều khiển được dùng để đóng ngắt nguồn điện cấp cho các thiệt. Do đó chúng được sử dụng rất phổ biến tại các hệ thống điện. 

Trong công nghiệp khởi động từ được dùng để điều khiển vận hành các động cơ hoặc đảm bảo an toàn khi vân hành các thiết bị điện. Đây có thể nói là một giải pháp tự động hiệu quả bằng phương pháp cơ điện. Mặc dù phương pháp này không xử lý được những quá trình phức tạp nhưng có cấu tạo đơn giản dễ sửa chữa và có tính ổn định cao. 

Trong ngành tự động hóa ngày nay phương pháp cơ điện tử được sử dụng để đáp ứng các quy trình sản xuất tiên tiến. Khởi động từ vẫn là thiết bị được sử dụng nhiều trong cả sản xuất công nghiệp và dân dụng. Cụ thể như sau:

  • Khởi động từ điều khiển động cơ: Nó có vai trò là cấp nguồn cho động cơ khởi động trực tiếp. Rơ le nhiệt sẽ kết hợp với khởi động từ để bảo vệ động cơ khỏi hiện tượng quá tải. 
Ứng dụng của khởi động từ

Ứng dụng của khởi động từ

  • Khởi động từ khởi động sao – tam giác: Nó làm  thay đổi chế độ hoạt động của động cơ, khiến cho từ sơ đồ sao khi mới  khởi động biến thành sơ đồ tam giác khi động cơ đã hoạt động một cách ổn định. Mục đích của điều này là làm giảm đi dòng khởi động. 
  • Khởi động từ điều khiển tụ bù:  Nó được dùng để đóng ngắt các tụ bù vào lưới điện nhằm bù công suất phản kháng. Khởi động từ được sử dụng trong hệ thống bù tự động và được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù đảm bảo việc đóng cắt các cấp tụ phù hợp với tải. 
  • Khởi động từ điều khiển đèn chiếu sáng: Có thể thực hiện điều khiển khởi động từ bằng rơ le thời gian hoặc sử dụng PLC để thực hiện đóng cắt điện cấp cho đèn chiếu sáng nhằm bật/tắt đèn theo giờ được quy định sẵn. 

Trên đây là những thông tin về khởi động từ do Sieusach.info đã tổng hợp lại để chia sẻ với các bạn. Hy vọng thông qua bài viết các bạn biết được khởi động từ là gì cũng như nó có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? 

Xem thêm:

Bài viết liên quan