Mạch sao tam giác là gì? Sơ đồ, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm

5/5 – (4 bình chọn)

Mạch sao tam giác được sử dụng để khởi động động cơ có công suất trung bình. Phương pháp khởi động này có nhiều ưu điểm và giúp tiết kiệm chi phí. Cùng tìm hiểu chi tiết về sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động của mạch khởi động sao tam giác trong bài viết dưới đây.

Mạch sao tam giác là gì?

Mạch sao tam giác là mạch được dùng để khởi động động cơ có công suất trung bình từ 11 đến 110kW. Mạch sử dụng ba công tắc tơ, một rơ le quá tải hoặc bộ ngắt mạch và bộ đếm thời gian.

Như chúng ta đã biết, khi khởi động một động cơ điện trong hệ thống sản xuất thì dòng điện cần để khởi động sẽ lớn gấp nhiều lần idm. Vì vậy, động cơ sẽ tạo dòng phụ lớn chống lại trạng thái bão hòa từ. Khi đó sẽ gây ra những tác động không tốt đến hệ thống điện như:

• Gây sụt áp lưới điện làm ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện khác.

• Giảm tuổi thọ của động cơ và các thiết bị đóng ngắt.

Chính bởi vậy, mạch khởi động sao tam giác ra đời giúp giảm dòng điện khởi động. Từ đó, giải quyết được những ảnh hưởng không tốt đến lưới điện.

Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đấu nối mạch khởi động sao tam giác

Sơ đồ nguyên lý mạch sao tam giác

Mạch khởi động sao tam giác được chia thành phần chính đó là mạch điều khiển và mạch động lực như hình vẽ bên dưới.

Các thiết bị để tạo nên một tủ điện khởi động sao tam giác cho động cơ không đồng bộ ba pha đó là:

• Aptomat để đóng ngắt dòng điện tổng

• Contactor đóng ngắt động cơ từ chế độ sao tam giác theo điều khiển

• Bộ Timer điều khiển thời gian

• Các phụ kiện kèm theo như nút bấm, rơ le, đèn báo, dây dẫn,…

Dựa vào công suất động cơ mà chúng ta sẽ lựa chọn các loại thiết bị có giá trị định mức sao cho phù hợp. Chúng ta có thể thêm bộ bảo vệ quá áp, mất dây trung tính, mất pha để giúp cho tủ điện mạch sao tam giác trở nên hoàn thiện và an toàn hơn.

Sơ đồ đấu nối mạch lực

Như vậy, mạch sử dụng 3 contactor theo thứ tự là contactor sao, contactor tam giác và contactor chính.

Nguyên lý hoạt động của mạch sao tam giác

Dưới đây là nguyên lý làm việc của mạch điện khởi động sao tam giác:

Khi bật aptomat, nhấn nút khởi động thì contactor chính và contactor sao sẽ đóng tiếp điểm, động cơ khởi động chế độ sao trong khoảng thời gian t mà timer đã cài đặt từ trước. Lúc này, dòng điện từ 3 pha lửa chạy qua contactor chính rồi qua U1, V1, W1 đầu vào cuộn dây động cơ. Contactor sao đóng tiếp điểm sẽ nối chụm U2, V2, W2 với nhau.

Sau một khoảng thời gian thì contactor sao sẽ nhả ra và contactor tam giác sẽ đóng lại và để động cơ hoạt động đúng với công suất của nó. Quá trình này được thể hiện mạch lực như hình vẽ.

Nhiều bạn thắc mắc về vị trí của U1, V1, W1 và W2, U2,V2 ở đâu thì bạn có thể tham khảo hình dưới đây để được rõ hơn. Đây là cầu nối được thiết kế chung cho các động cơ và sẽ ký hiệu trên hộp máy một cách rõ ràng.

Phân loại mạch sao tam giác

Khởi động sao tam giác có 2 loại mạch được dùng phổ biến đó là:

• Mạch khởi động đóng sao tam giác (Star Delta Closed Transition Starter): Không cần ngắt động cơ khỏi đường dâu khi chuyển từ chế độ sao sang tam giác. Contactor và một số điện trở chuyển tiếp sẽ được thêm vào để giảm hoặc loại bỏ sự đột biến của dòng điện khi chuyển đổi.

• Mạch khởi động mở sao tam giác (Star Delta Open Transition Starter): Các cuộn dây của động cơ được mở trong suốt quá trình dòng điện chuyển tiếp từ dây hình sao sang tam giác. Trong mạch này dùng 3 contactor và 2 rơle trễ.

Trong 2 mạch sao tam giác nêu trên thì mạch mở được sử dụng phổ biến nhất.

Ưu nhược điểm của phương pháp khởi động dùng mạch sao tam giác

Ưu điểm

• Khởi động sao tam giác được ưa chuộng do có giá thành rẻ.

• Phương pháp khởi động sao tam giác bị giới hạn số lần vận hành động cơ

• Hạn chế sụt áp lưới điện khi khởi động, giúp bảo vệ tuổi thọ của các thiết bị trong hệ thống điện.

• Tạo được mô-men xoắn cao trên mỗi ampe

Nhược điểm

• Mạch khởi động sao tam giác phải được cấp nguồn có cường độ điện áp giống với điện áp định của động cơ.

• Dòng điện khởi động giảm 3 lần kéo theo mô-men chỉ đạt một phần ba nên làm ảnh hưởng đến cơ học ban đầu của động cơ.

Trường hợp nên dùng khởi động sao tam giác

Bộ mạch khởi động sao tam giác thường chỉ được dùng để khởi động động cơ có mô-men xoắn từ thấp đến trung bình. Nguyên nhân do lượng mô-men xoắn của chúng nhỏ hơn 3 lần so với các bộ khởi động thông thường. 

Các trường hợp mà động cơ được tải nhiều ngay từ đầu thì không hoạt động với mạch khởi động sao tam giác, bởi động cơ cần đạt đến một tốc độ nhất định trước khi chuyển từ chế độ sao sang chế độ tam giác.

Việc dùng cách khởi động sao tam giác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Công suất động cơ: Thường thì dưới 10kW thì có thể khởi động trực tiếp, với động cơ lớn hơn thì chúng ta phải dùng khởi động mềm hay biến tần

• Đặc tính tải của động cơ trong quá trình khởi động có hạn chế tối thiểu khi khởi động hay không

• Tần suất khởi động động cơ

• Chất lượng của nguồn điện, công suất của dây dẫn và máy biến áp, thiết bị đóng cắt nếu lớn thì không ảnh hưởng nhiều khi khởi động động cơ. 

Mạch điện khởi động sao tam giác được sử dụng chủ yếu với các động cơ điện công nghiệp 3 pha.

Lưu ý chọn công suất thiết bị dùng trong trong mạch sao tam giác

Trong sơ đồ mạch sao tam giác thì động cơ hoạt động chế độ sao chỉ trong khoảng thời gian T để giảm dòng khởi động. Sau đó, động cơ sẽ trở về đúng công suất của nó ở chế độ tam giác. Bởi vậy, contactor sao chỉ chịu dòng rất ngắn. Chỉ có contactor chính và contactor tam giác hoạt động xuyên suốt quá trình.

Để chọn công suất thiết bị trong mạch sao tam giác, đầu tiên là bạn căn cứ vào catalog động cơ để biết giá trị công suất và điện áp đấu sao và tam giác.

Ví dụ: Với động cơ 220HP, có công suất 160kW, với chế độ chạy tam giác là 380V, ở chế độ sao là 660V. Lưu ý, chỉ khi kí hiệu Tam giác/Sao là 380/660V thì mới dùng phương pháp khởi động sao tam giác được, vì lưới điện 3 pha của Việt Nam là 380V.

Với Idm = 294A thì bạn chọn contactor chính và tam giác có dòng điện là 294:2 = 147A và dòng của contactor sao nhỏ hơn 147A một chút. Khi mạch sẽ hoạt động hiệu quả mà vẫn tiết kiệm chi phí..

Trên đây là những thông tin cơ bản về mạch sao tam giác khởi động các động cơ. Mong rằng bài viết đã cung cấp cho bạn nhiều kiến thức thú vị.