Mạch Khởi Động Sao Tam Giác Là Gì? Cấu Tạo Và Ứng Dụng

Khởi động sao tam giác hay còn gọi là mạch khởi động sao tam giác là một phương án hiệu quả gây sụt giảm áp của dòng điện khởi động để bảo vệ máy móc và các thiết bị điện tử khỏi bị hỏng hóc.

Ngoài ra, mạch điện sao tam giác còn giúp tạo đủ mô men xoắn để dòng điện di chuyển từ cuộn dây hình sao sang cuộn dây hình tam giác.

Vậy thì mạch sao tam giác là gì?

Cấu tạo và ứng dụng của mạch sao tam giác ra sao?

Khi nào thì cần dùng đến mạch sao tam giác?

Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay về mạch sao tam giác thông qua bài viết sau đây nhé.

Mạch Khởi Động Sao Tam Giác Là Gì?

Mạch khởi động sao tam giác là mạch điện được ứng dụng rất phổ biến để khởi động các động cơ phản ứng ba pha có công suất lớn từ 11kW đến 110kW. Sở đồ đấu sao tam giác thường có 3 bộ phận gồm: ba công tắc tơ, một rơ le quá tải/bộ ngắt mạch và một bộ đếm thời gian ở vị trí sao.

Mạch điều khiển sao tam giác được sử dụng để giảm dòng điện khởi động giúp tải nhẹ hơn. Nếu động cơ bị tải quá nặng sẽ dẫn đến tình trạng mô men không đủ xoắn để đạt tốc độ chuyển sang vị trí tam giác.

Đấu Sao Tam Giác Có Tác Dụng Gì? 

Mạch khởi động sao tam giác có tác dụng làm giảm dòng điện khi động cơ khởi động. Một động cơ cảm ứng lớn ở tam giác có thể tạo ra dòng điện khởi động gấp 5 lần khả năng chịu tải của mạch khi khởi động.

Nếu dòng điện tăng cao có thể vượt qua sự đáp ứng của mạch cùng một lúc sẽ gây hỏng hóc linh kiện và hỏa hoạn bời nhiệt độ tăng cao. Ngoài ra, điện áp sụt giảm cũng có thể xuất hiện trên các máy móc, thiết bị điện khác, làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của chúng và hiệu năng sử dụng.

Khi lắp đặt khởi động sao tam giác, điện áp sẽ bị giảm dần khi khởi động. Điện áp đi qua 60% khi mắc vào mạch điều khiển của sao tam giác. Do đó, công suất mô men xoắn trên động cơ cũng giảm dần giúp bảo vệ mạch trong giai đoạn khởi động.

Cấu Tạo Mạch Sao Tam Giác

Trong khởi động bằng mạch sao tam giác, động cơ được kết nối ở chế độ sao trong suốt quá trình bắt đầu. Khi động cơ đạt đến tốc độ yêu cầu, động cơ sẽ được kết nối ở chế độ tam giác.

Các thành phần của mạch sao tam giác gồm:

• Công tắc tơ

Mạch sao tam giác gồm có ba công tắc tơ: công tác chính,sao và công tắc phụ. Ba tiếp điểm được dùng để kết hợp các cuộn động cơ đầu tiên trong hình sao và sau đó là ở tam giác.

• Timer

Các công tắc tơ được điều chỉnh bởi bộ hẹn giờ kết hợp với khởi động.

• Công tắc khóa liên động

Công tắc khóa liên động được kết nối giữa công tắc tơ sao và tam giác của mạch điều khiển như một biện pháp an toàn để người ta có thể kích hoạt công tắc tơ tam giác mà không cần tắt công tắc tơ sao. Trong mọi trường hợp nếu các tiếp điểm sao và tam giác được kích hoạt cùng một lúc, động cơ sẽ bị hỏng.

• Rơle quá nhiệt

Rơle quá nhiệt cũng được hợp nhất thành mạch điều khiển sao tam giác để đảm bảo động cơ không bị nóng, bắt lửa hay bị ăn mòn. Trong trường hợp nhiệt độ vượt quá giới hạn định sẵn, tiếp điểm sẽ mở và nguồn điện sẽ được cắt theo cách này để đảm bảo cho động cơ.

Mạch Khởi Động Sao Tam Giác Có Công Dụng Gì?

Mạch khởi động sao tam giác có hai công dụng chính:

Giảm dòng điện khởi động

Khi động cơ khởi động, nó cần một dòng điện lớn để đạt được tốc độ cần thiết. Dòng điện lớn này có thế gây ra một số vấn đề như:

• Dòng điện lớn có thể làm sụt áp nguồn điện, ảnh hưởng đến các thiết bị khác trên cùng hệ thống.
• Có thể gây hư hỏng cách điện của động cơ dẫn đến cháy động cơ.
• Làm nóng các dây dẫn, có thể gây nguy cơ cháy nổ.

Vì vậy, mạch khởi động sao tam giác giúp làm giảm dòng điện bằng cách kết nối các cuộn dây của động cơ theo hình sao trong quá trình khởi động. Khi kết nối hình sao, điện áp được đặt trong mỗi cuộn dây sẽ giảm xuống 1/3 lần. 

Tăng mô men xoắn khởi động

Mô men xoắn là lực cần thiết để động cơ khởi động. Mặc dù mạch khởi động sao tam giác giúp giảm dòng điện khởi động, nhưng nó cũng làm giảm mô men xoắn xuống 1/3 lần. Tuy nhiên, điều này thường không phải là vấn đề vì hầu hết các động cơ đều có đủ mô men xoắn để khởi động khi kết nối hình sao.

Sau khi động cơ đạt đến một tốc độ nhất định, mạch khởi động sao tam giác sẽ tự động chuyển sang kết nối hình tam giác. Điều này, giúp động cơ hoạt động ở một hiệu suất tối đa và tạo ra mô men xoắn lớn nhất.

Khi Nào Cần Dùng Đến Mạch Khởi Động Sao Tam Giác?

Mạch khởi động sao tam giác được sử dụng vô cùng rộng rãi cho các động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc. Tuy nhiên cũng không phải bất kể động cơ không đồng bộ 3 pha roto nào cũng sử dụng được mạch. Sử dụng mạch sao tam giác nào cũng phụ thuộc vào công suất điện, công suất mạch.

Một lưu ý là khởi động bằng mạch sao tam giác được sử dụng cho những động cơ có công suất dưới 7kW. Những động cơ có công suất > 7kW thường sẽ được dùng biến tần hoặc khởi động mềm.

Mạch khởi động sao tam giác thường được sử dụng cho các loại như: máy bơm tưới tiêu, máy bơm cấp nước chữa cháy, máy nén khí, quạt thông gió cho hầm, máy nghiền, lò sấy quay…

Có Bao Nhiêu Loại Trong Mạch Sao Tam Giác?

Mạch khởi động sao tam giác được phân loại thành mạch khởi động sao tam giác trong dòng mạch mở và mạch khởi động sao tam giác trong dòng mạch đóng.

• Dòng mạch mở

Ứng dụng của mạch khởi động sao tam giác trong dòng mạch mở được dùng rộng rãi nhất hiện nay. Trong suốt thời gian chuyển đổi từ cuộn dây sang chế độ sao tam giác thì cuộn dây động cơ đều được mở. Mạch sử dụng 3 công tắc tơ và rơ le định thời.

Ưu điểm: chi phí thấp, dễ thực hiện, không cần thêm thiết bị giảm áp.

Nhược điểm: Mạch khởi động sao tam giác mở tạo ra sự đột biến dòng điện và mô men xoáy làm sập hệ thống. Điều này có thể gây ra rung lắc hoặc gây hại cho các thành phần trong hệ thống.

• Dòng mạch đóng

Trong mạch này, khi chuyển đổi từ chế độ sao sang chế độ tam giác sẽ được thực hiện mà không cần ngắt động cơ đường dây. Có thể có một vài thành phần được thêm sẽ kết hợp với công tắc tơ và một vài điện trở chuyển tiếp để bổ trợ hoặc làm giảm sự đột biến liên quan đến quá trình đổi mở. 

Ưu điểm: Hạn chế sự gia tăng đột ngột dòng điện từ quá trình chuyển đổi, khắc phục được hạn chế của mạch sao tam giác mở.

Nhược điểm: Yêu cầu phải có thiết bị chuyển đổi mạch nên khá phức tạp trong quá trình lắp đặt và tốn chi phí hơn.

Ưu Và Nhược Điểm Của Mạch Khởi Động Sao Tam Giác

Mạch sao tam giác là giải pháp vô cùng quan trọng trong khởi động động cơ điện 3 pha, được biết đến với khả năng kiểm soát dòng khởi động tốt. 

Dưới đây là ưu điểm và nhược điểm của mạch khởi động sao tam giác:

Ưu điểm

• Giảm đáng kể dòng khởi động: Đây là ưu điểm chính của mạch khởi động sao tam giác. Khi khởi động ở chế độ sao dòng điện giảm xuống 1/3 lần so với khi khởi động trực tiếp.

Nhờ đó, giúp hạn chế các tác động đến màng điện, giảm nguy cơ sụt áp và bảo vệ các thiết bị điện khác.

• Bảo vệ động cơ: Do giảm dòng điện khởi động, động cơ sẽ được khởi động êm ái hơn, giảm hiện tượng quá nhiệt và rung chấn. Nhờ đó giúp bảo vệ được động cơ hoạt động ổn định và gia tăng tuổi thọ của động cơ.
• Tiết kiệm năng lượng: Việc giảm dòng điện khởi động thì năng lượng tiêu thụ trong quá trình khởi động cũng giảm theo. Góp phần vào hiệu quả tổng thể của hệ thống.
• Chi phí thấp: So với các phương pháp khởi động khác như khởi động mềm hoặc biến tần, mạch khởi động sao tam giác có chi phí thấp hơn nhiều.

Nhược điểm

• Không phù hợp cho tải trọng lớn ngay từ đầu: Do dòng điện và mô men xoắn khởi động thấp, mạch sao tam giác không thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu mô men xoắn cao ngay từ khi khởi động.

• Nhiễu điện khi chuyển đổi: Quá trình chuyển từ sao sang tam giác có thể gây ra nhiễu điện, ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử nhạy cảm trong cùng hệ thống.

• Cần phải có bộ điều khiển phức tạp: Để đạt được hiệu quả tối ưu, cần phải có các bộ điều khiển và timer để quản lý quá trình chuyển đổi giữa hai chế độ.

Những Lưu Ý Khi Sử Dụng Mạch Khởi Động Sao Tam Giác

Việc sử dụng mạch khởi động sao tam giác đòi hỏi phải đảm bảo động cơ được kết nối chính xác và mọi thiết bị bảo vệ phải hoạt động ổn định. Ngoài ra, việc chọn lựa thời gian chuyển đổi từ sao sang tam giác phải phù hợp với tải của động cơ và tốc độ tăng tốc mong muốn.

Dưới đây là những lưu ý khi sử dụng mạch khởi động sao tam giác:

• Chọn và lắp đặt thiết bị phù hợp 

Đảm bảo rằng các thiết bị như contactor và rơ le nhiệt được chọn phù hợp với dòng điện và điện áp của động cơ. Việc này giúp tối ưu hóa hiêu suất và độ bền của hệ thống.

• Thiết lập thời gian chuyển mạch

Cài đặt timer phù hợp để chuyển đổi từ chế độ sao sang tam giác, điều này giúp động cơ vận hành trơn tru hơn và giảm sự cố khi chuyển đổi.

• Quản lý nhiệt độ và tải trọng

Luôn kiểm soát tải trọng và nhiệt độ hoạt động của động cơ để tránh tình trạng quá tải, làm giảm tuổi thọ của mạch.

• Kiểm tra định kỳ

Thực hiện bảo trì định kỳ cho các thành phần như contactor, rơ le nhiệt và aptomat để đảm bảo mạch hoạt động ổn định và an toàn.

• Chuẩn bị cho tình huống khẩn cấp

Luôn sẳn sàng các thiết bị dự phòng như để thay thế khi cần thiết.

• Chú ý đến nhiễu điện và các ảnh hưởng xung quanh khác

Lưu ý đến hiện tượng nhiễu điện khi chuyển đổi chế độ có thể ảnh hưởng đến các thiết bị điện khác trong cùng hệ thống.

Việc thực hiện những lưu ý trên không chỉ giúp cho mạch sao tam giác hoạt động một cách hiệu quả mà còn kéo dài tuổi thọ của hệ thống và động cơ liên quan.

Các Ứng Dụng Thực Tế Của Mạch Sao Tam Giác

Mạch sao tam giác được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghiệp và dân dụng. Dưới đây là một số ứng dụng thực tế:

• Khởi động động cơ không đồng bộ ba pha

Đây là ứng dụng chính của mạch sao tam giác được sử dụng để khởi động động cơ không đồng bộ ba pha có công suất lớn một cách an toàn và hiệu quả, hạn chế các tác động đến mạng điện và gia tăng tuổi thọ cho động cơ.

• Điều khiển tốc độ của động cơ

Bằng cách thay đổi thời gian chuyển đổi giữa hai chế độ sao và tam giác, có thể điều khiển được động cơ. Ứng dụng này thường được sử dụng trong các quạt gió, máy bơm nước, băng chuyền vận tải,…

• Cung cấp nguồn điện cho các thiết bị ba pha

Mạch sao tam giác có thể được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị ba pha như máy biến áp, máy hàn và máy nén khí,…

• Sử dụng cho hệ thống điện mặt trời

Mạch sao tam giác được sử dụng trong hệ thống điện mặt trời để kết nối các tấm pin mặt trời thành mảng và cung cấp nguồn điện cho biến tần.

• Máy bơm nước

Trong các nhà máy và khu xử lý nước, mạch sao tam giác giúp vận hành các máy bơm công suất lớn mà không gây sụt áp đáng kể cho hệ thống điện.

• Hệ thống HVAC

Được sử dụng để khởi động các động cơ trong hệ thống điều hòa không khí và thông gió, giúp tiết kiệm và giảm tải cho mạng lưới điện trong hệ thống tòa nhà.

• Công nghiệp nặng

Trong các ngành như sản xuất thép, khai thác mỏ, mạch khởi động sao tam giác đóng vai trò quan trọng trong việc khởi động máy móc có yêu cầu công suất cao, giảm rủi ro hỏng hóc do dòng khởi động cao.

• Ứng dụng PLC

Mạch sao tam giác cũng được tích hợp vào các hệ thống điều khiển lập trình PLC để cải thiện độ tin cậy và dễ dàng bảo trì khi mày móc gặp trục trặc, đặc biệt là các ứng dụng tự động hóa.

Những Câu Hỏi Thường Gặp Khi Sử Dụng Mạch Sao Tam Giác?

Dưới đây là một số câu hỏi thường gặp khi sử dụng mạch sao tam giác:

Mạch sao tam giác hoạt động như thế nào?

Mạch sao tam giác hoạt động bằng cách kết nối động cơ theo hình sao trong giai đoạn khởi động. Khi đó, điện áp đặt vào động cơ sẽ giảm 1/3 lần, dẫn đến giảm dòng điện khởi động xuống 1/3 lần so với khi kết nối theo hình tam giác. 

Sau khi động cơ đạt được một tốc độ nhất định, mạch sẽ được chuyển sang kết nối tam giác, giúp động cơ hoạt động ổn định và đạt hiệu suất cao nhất.

Khi nào nên sử dụng mạch sao tam giác?

Mạch sao tam giác nên được sử dụng khi cần khởi động động cơ không đồng bộ ba pha có công suất lớn một cách an toàn và hiệu quả, hạn chế tác động đến mạng điện gia tăng tuổi thọ cho động cơ.

Ưu điểm và nhược điểm của mạch sao tam giác là gì?

Ưu điểm:

• Giảm dòng điện khởi động.
• Tăng tuổi thọ cho động cơ.
• Dễ dàng thi công và vận hành.
• Chi phí thấp.

Nhược điểm:

• Gây nên tình trạng mô men khởi động thấp.
• Gây sụt áp tạm thời.
• Không phù hợp với rất nhiều loại động cơ.

Lưu ý khi sử dụng mạch sao tam giác?

• Mạch sao tam giác chỉ nên được sử dụng cho động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc.
• Càn lựa chọn contactor có công suất phù hợp với công suất của động cơ.
• Cần thiết lập thời gian chuyển đổi giữa hai chế độ sao và tam giác phù hợp với đặc tính của động cơ và tải.

Nên mua mạch sao tam giác ở đâu?

Bạn có thể tìm mua mạch sao tam giác tại các cửa hàng bán thiết bị điện hoặc mua tại trực tuyến tại các trang thương mại điện tử.

Giá thành của mạch sao tam giác như thế nào?

Giá thành của mạch sao tam giác phụ thuộc vào công suất và thương hiệu của sản phẩm. Thông thường, giá sẽ dao động từ vài trăm nghìn đến vài triệu đồng.

Kết luận:

Tóm lại, mạch sao tam giác đóng vai trò quan trọng lĩnh vực điện tử và tự động hóa, mang đến giải pháp hiệu quả cho việc khởi động động cơ điện ba pha và điều khiển tốc độ động cơ. Mạch sao tam giác là gì, ưu và nhược điểm, ứng dụng giúp người dùng khai thác tối đa tiềm năng của nó, góp phần nâng cao hiệu quả và an toàn trong các hệ thống điện.

Bài viết mà tôi mang đến đã cung cấp cho các bạn những thông tin chi tiết về mạch sao tam giác bao gồm khái niệm, ứng dụng và giải đáp những câu hỏi thường gặp. Hy vọng rằng những thông tin này hữu ích và giúp bạn hiểu rõ hơn về loại mạch này.

Xem thêm bài viết về tổng hợp các loại phụ kiện ống nước.