Từ A-Z về contactors (Khởi động từ): Cấu tạo, hoạt động và công dụng

Contactors, được viết tắt là "contactor," là một loại thiết bị điện được sử dụng để điều khiển việc bật tắt các thiết bị điện có công suất lớn trong các hệ thống điện. Chúng thường được sử dụng để kết nối hoặc ngắt dòng điện cho những loại thiết bị như máy móc, động cơ, hệ thống chiếu sáng,... Contactors sẽ giúp tăng cường hiệu suất và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện bằng cách điều khiển dòng điện mạnh mà không cần sự tồn tại của mức điện áp lớn. Điều này hỗ trợ kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm tổn thất năng lượng, cũng như đảm bảo sự linh hoạt trong việc sử dụng và bảo trì hệ thống điện hiệu quả hơn.

Contactors thường bao gồm ba thành phần chủ yếu quan trọng:
- Nam châm điện: Gồm có cuộn dây tạo ra lực nam châm, lõi sắt và lò xo giúp đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu.
- Hệ thống dập hồ quang: Hồ quang điện sẽ xuất hiện khi có hiện tượng chuyển mạch, dẫn đến sự cháy và mòn của tiếp điểm. Vì vậy hệ thống dập hồ quang luôn được đánh giá là cần thiết và quan trọng.
- Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ:

• Tiếp điểm chính: Có khả năng chịu dòng điện lớn, thường hở đóng lại khi cấp nguồn cho contactors để mạch từ hút lại.
• Tiếp điểm phụ: Dành cho dòng điện nhỏ hơn 5A, với trạng thái thường đóng và thường mở.

Tiếp điểm thường đóng mở ra khi contactors hoạt động và đóng lại khi contactors nghỉ. Mục đích chính của hệ thống tiếp điểm là để hoạt động thông suốt giữa các tiếp điểm trong contactors, đồng thời khả năng đóng và mở của chúng cũng sẽ thay đổi tùy theo trạng thái hoạt động.

Để hoạt động tốt, contactors cần cấp nguồn điện đều với giá trị định mức từ cuộn dây quấn, khi lực từ hút lõi từ di động ra mạch từ kín. Việc kết hợp cơ cấu lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ giúp tiếp điểm chính đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái, duy trì nên trạng thái hoạt động cho đến khi nguồn điện bị ngưng cung cấp.

Contactors là một thiết bị điện quan trọng được sử dụng để điều khiển hoạt động của các thiết bị điện có công suất lớn như máy móc, động cơ, hệ thống đèn, và nhiều thiết bị khác trong môi trường công nghiệp. Một số ưu điểm của việc sử dụng contactors bao gồm khả năng kết nối cũng như ngắt dòng điện mạnh mà không cần điện áp cao, giúp giữ vững độ bền và an toàn cho thiết bị, đồng thời giảm chi phí vật liệu và nâng cao tính linh hoạt trong quá trình bảo trì và sử dụng hệ thống.

Các loại contactors được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Chẳng hạn, contactors có thể được phân loại theo kích thước nhỏ hoặc lớn tùy thuộc vào công suất và kích thước của thiết bị cần điều khiển. Ngoài ra, chúng cũng có thể được phân loại theo công suất điện, dòng điện, hoặc công nghệ điều khiển sử dụng.

Ứng dụng của contactors rất đa dạng trong hệ thống điện năng, từ việc điều khiển máy móc, hệ thống điện năng, điều khiển quạt cho đến điều khiển các thiết bị gia đình như điều hòa, máy lạnh,... Đặc biệt, chúng cũng có thể điều khiển các hệ thống giao tiếp như hệ thống báo động, hệ thống điều khiển cửa tự động. Những ưu điểm vượt trội về tính ứng dụng của thiết bị này đã tạo ra một môi trường sống và làm việc tiện nghi cũng như an toàn hơn cho người dùng.

Mặc dù contactors là một thiết bị điều khiển phổ biến và được đánh giá cao về độ hiệu quả, tuy nhiên chúng vẫn có một số nhược điểm cần cân nhắc đến:

• Độ bền không cao: Contactors có thể bị hỏng hay giảm hiệu suất do sử dụng quá đà hoặc thiếu bảo trì định kỳ kỹ lưỡng.
• Kích thước lớn và nặng: Contactor thường sở hữu kích thước và trọng lượng lớn, đòi hỏi không gian lưu trữ và di chuyển phù hợp.
• Tiêu thụ điện năng: Việc hoạt động của contactors phải cần một lượng lớn điện năng, có thể dẫn đến việc tiêu tốn kha khá chi phí điện năng khi sử dụng.
• Yêu cầu áp suất cao: Contactors cần áp suất cao để hoạt động, nếu không đảm bảo được điều này, có thể gây ra sự cố kỹ thuật hoặc thiệt hại cho thiết bị rất lớn.
• Tiếng ồn: Quá trình hoạt động của contactors có thể tạo ra tiếng ồn. Do đó mà những tổ chức/ doanh nghiệp trang bị thiết bị này thường sẽ được khuyến cáo nên có thêm những biện pháp cách âm để giảm tiếng ồn lan ra môi trường xung quanh.

Để lựa chọn contactors cho động cơ, người dùng phải dựa vào những thông số cơ bản như: Uđm, P, Cosphi
- Idm = Itt x 2
- Iccb = Idm x 2
- Ict = (1.2 – 1.5) x Iđm
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 = 7.56A

• Nên chọn contactors 3 pha có dòng lớn hơn dòng tính toán.
• Có thể chọn contactors 3 pha của LS (MC-9b), contactors Mitsubishi (S-T10), contactors Schneider (LC1D09),...
• Khi lựa chọn contactors cho động cơ phải lưu ý đến điện áp cuộn hút và tiếp điểm phụ.

Để lựa chọn Contactors cho tụ bù phù hợp, người dùng nên dựa vào dòng điện định mức của tụ bù.

Cụ thể: tụ 3 pha 415V 50kVAr có dòng định mức 69.6A.

• Chọn contactors lớn hơn từ 1.2 lần dòng định mức của tụ = 6.9.6A x 1.2 = 83.52A.
• Có thể chọn contactors 3 pha 85A của LS (MC-85a), 3 pha 100A của Mitsubishi (S-T100),...
• Chọn contactors dòng cao thì tốt hơn nhưng chi phí sẽ cao hơn, kích thước lớn hơn sẽ mất nhiều không gian lắp đặt.
• Ngoài ra cũng phải cần lưu ý đến điện áp cuộn hút, Contactors dùng cho tụ bù có thể dùng 2 loại cuộn hút 220VAC hoặc 380VAC, dùng nhiều nhất là loại Contactors cuộn hút 220VAC.

Hy vọng bài viết trên đã giúp mọi người có được cái nhìn tổng quan, chi tiết và sâu sắc hơn về thiết bị contactors; Và từ đó càng thúc đẩy sự hiểu biết và niềm đam mê trong lĩnh vực kỹ thuật điện của mỗi người. Hãy tiếp tục khám phá và áp dụng kiến thức về contactors vào thực tiễn để xây dựng cũng như duy trì hệ thống điện hoạt động hiệu quả và an toàn tuyệt đối.