Để khởi động động cơ điện trong sản xuất, dòng điện sẽ tăng gấp 5 đến 9 lần. Nếu khởi động 1 cách thông thường, rất dễ gây ra trạng thái quá tải dòng điện, sụt áp. Từ đó dẫn tới ảnh hưởng tới tuổi thọ động cơ, dây dẫn điện hay các thiết bị điện khác.

Để giảm dòng điện khởi động về mức an toàn, có nhiều cách. Trong đó điển hình là sử dụng mạch khởi động sao tam giác, dùng khởi động mềm hoặc biến tần. 

Trong bài viết này, VCC Trading tổng hợp đẩy đủ kiến thức về mạch sao tam giác cho bạn đọc. Mời mọi người cùng thảo luận nếu có vấn đề gì sai sót.

Mạch sao tam giác là gì?

Mạch khởi động sao tam giác là mạch dùng để làm giảm dòng điện lúc khởi động cho động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc. Khi bắt đầu động cơ sẽ chạy khởi động ở chế độ hình sao. Khi tốc độ động cơ tăng đến 75% tốc độ định mức thì động cơ chuyển sang chạy chế độ tam giác thường trực.

Có thể bạn chưa biết. Không phải động cơ không đồng bộ ba pha nào cũng có thể sử dụng được phương pháp khởi động sao tam giác. Cụ thể như với điện lưới 3 pha là 380 V thì động cơ phải có thông số sao/ tam giác là 380/660 thì mới sử dụng được phương pháp này. Cũng cần lưu ý, khi ký hiệu sao/tam giác là 220/380 thì không sử dụng được.

Sử dụng mạch sao tam giác trong trường hợp nào?

Không phải ngẫu nhiên mà có nhiều cách để khởi động động cơ an toàn, bởi không có cách nào là hoàn hảo cả. Khởi động bằng phương pháp nào cũng chỉ phù hợp với 1 số điều kiện nhất định. Trong trường hợp này, mạch sao tam giác phụ thuộc vào các yếu tố sau:

  • Động cơ có công suất < 7 kW. Nếu công suất quá lớn sẽ dùng khởi động mềm hoặc biến tần.
  • Đặc tính tải của động cơ trong quá trình vận hành cũng phải xem xét có hạn chế gì không.
  • Công suất trạm điện và tần suất khởi động phù hợp.
Sơ đồ mạch đấu sao tam giác
Sơ đồ mạch đấu sao tam giác

Sao – tam giác là hai chế độ kết nối dây trong mạch điện 3 pha. Ở chế độ sao, 3 cuộn dây kết nối chung lại tạo thành một điểm chung gọi là điểm trung tính. Ở chế độ tam giác đầu cuộn dây này nối với điểm cuối của cuộn dây khác tạo nên hình tam giác.

Mạch khởi động sao tam giác tiếng Anh là Star Delta Starter.

Công thức chuyển đổi mạch khởi động sao tam giác

Công thức chuyển đổi mạch sao tam tác
Công thức mạch sao tam giác

Để giải quyết cách mạch điện trở song song, nối tiếp hay mạch cầu chúng ta có thể sử dụng định luật Kirchhoff. Nhưng trong phân tích mạch điện 3 pha cân bằng người ta sẽ sử dụng kỹ thuật chuyển đổi sao tam giác để đơn giản hóa việc tính toán và phân tính.

Đấu sao tam giác có tác dụng gì?

Động cơ 3 pha khi mở máy thì moment mở máy phải lớn hơn moment cản của tải lúc mở máy. Nhìn vào đường đặc tính moment động cơ ở hình bên dưới ta thấy khi động cơ khởi động thì moment khởi động lớn hơn moment lúc hoạt động.

Đường đặc tính moment của động cơ khi sử dụng mạch khởi động sao tam giác
Đường đặc tính moment của động cơ

Nhiệm vụ của mạch khởi động sao tam giác là giúp giảm dòng điện trong khi động cơ 3 pha khởi động. Đặc biệt với một động cơ cảm ứng công suất lớn khi đấu tam giác, dòng điện khởi động có thể bắt đầu cao hơn 5 lần dòng điện mà lúc động cơ hoạt động bình thường.

Dòng điện đột ngột tăng cao sẽ gây ra nhiều vấn đề như sụt áp nguồn điện, tăng nhanh nhiệt độ dẫn đến hỏng các linh kiện. Dễ thấy nhất là trường hợp khi bật động cơ thì các bóng đèn bị mờ, ti vi bị tắt nguồn.

Mạch sao tam giác làm giảm dòng khởi động bằng cách giảm điện áp. Khi động cơ chạy chế độ sao điện áp đặt trên cuộn dây sẽ giảm đến khoảng √3 lần so với chế độ tam giác. Điện áp thấp dẫn đến dòng điện thấp hơn, cụ thể là dòng điện sẽ giảm 3 lần so với chạy tam giác. Điều này cũng gây ra nhược điểm là moment xoắn bị giảm đi 3 lần.

Cách đấu dây cho động cơ không đồng bộ 3 pha

Star Delta Starter là bộ khởi động có thể sử dụng rộng rãi cho Động cơ cảm ứng ba pha. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem sơ đồ kết nối Star Delta Starter và cách đấu dây. Cụ thể là cách đi mạch nguồn và mạch điều khiển. Ngoài ra, chúng ta sẽ xem cách thực hiện kết nối bộ hẹn giờ với công tắc tơ hình sao và tam giác. Sơ đồ kết nối của Star Delta Starter bao gồm các thiết bị sau,
  • 1 MCCB ba cực 
  • 1 MCB đơn cực 
  • 3 Công tắc tơ 440 V ba cực
  • 1 Rơ le quá tải nhiệt ba pha
  • 1 Timer 220V 
  • 1 Công tắc Nút nhấn NC
  • 1 Công tác Nút nhấn NO
  • Đèn báo 220V – Đỏ, Xanh lá, Vàng

Động cơ không đồng bộ 3 pha

Trước hết, bạn cần biết động cơ không đồng bộ 3 pha là gì?

Nhắc tới động cơ sử dụng trong công nghiệp không thể bỏ qua động cơ 3 pha. Tên đầy đủ của nó là động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc. Được sử dụng rộng rãi (chiếm tới 90% số lượng động cơ) và chiếm tới 55% công suất trong các nhà máy. Bên trong động cơ 3 pha cảm ứng có 3 cuộn dây riêng biệt, được sử dụng để tạo ra từ trường quay.

Do tính chất của nguồn điện xoay chiều nên từ trường sẽ thay đổi và phân cực tại mỗi thời điểm khác nhau. Để tạo ra từ trường quay người ta đặt 3 cuộn dây stator lệch nhau 120 độ.

Cách đấu mạch sao tam giác cho động cơ 3 pha cảm ứng
Động cơ 3 phase cảm ứng

Động cơ 3 pha sẽ có một hộp đấu dây cho động cơ. Bên trong hộp đấu dây này sẽ có 6 đầu dây được đánh dấu thành 2 hàng tương ứng U1, V1, W1 và W2, U2, V2. Việc đấu dây hình sao hay tam giác sẽ tùy thuộc vào các yếu tố như lưu ý ở mục ban đầu mình có nhắc. Sẽ tùy thuộc vào điện áp và loại tải để đấu phù hợp.

Cách đấu dây chạy chế độ tam giác cho động cơ 3 pha

Ở chế độ này ta nối điểm đầu cuộn dây này với điểm cuối của cuộn dây khác, cụ thể là nối U1 với W2, V1 với U2 và W1 với V2. Đó là lý do tại sao ở hộp đấu dây người ta không đưa 2 đầu dây của 1 cuộn ra một hàng. Vì để dễ đấu chế độ tam giác, chỉ cần dùng 3 thanh kim loại nối các đầu dây.

Ví dụ đấu mạch động cơ sao tam giác
Ví dụ đấu mạch động cơ sao tam giác

Mạch chuyển đổi sao tam giác điều khiển động cơ

Ta vừa thấy việc đấu dây động cơ chạy sao và tam giác là cố định. Vậy khi muốn thay đổi chế độ chạy có phải dừng động cơ và thực hiện thay đổi bên trong hộp đấu dây?

Câu trả lời là không cần. Dưới đây sẽ là chia sẻ về việc làm thế nào để thực hiện việc tự động hóa cho việc chạy sao hoặc tam giác.

Người ta sẽ thực hiện chuyển mạch sao tam giác thông qua việc điều khiển các contactor. Hình bên dưới là sơ đồ mạch động lực của mạch sao tam giác sử dụng 3 contactor.

mach khoi dong sao tam giac dung 3 contactor
Mach khoi dong sao tam giac dùng 3 contactor

Cách thực hiện kết nối

+ Nối nguồn 3 pha vào tiếp điểm bên trên của contactor K, 3 tiếp điểm bên dưới sẽ nối với 3 điểm đầu của các cuộn dây là U1, V1, W1.

+ Với contactor K2 chạy tam giác, 3 tiếp điểm trên được nối với nguồn 3 pha, 3 tiếp điểm bên dưới contactor được nối với 3 điểm cuối của cuộn dây theo đúng thứ tự V2, W2, U2. Sao cho khi contactor K2 và K đóng thì đầu cuộn dây này nối với điểm cuối cuộn dây khác: U1 nối với V2, V1 nối với W2 và W1 nối với U2.

+ Một contactor K1 còn lại sẽ chạy chế độ sao, 3 tiếp điểm bên trên của contactor K1 được nối lại với nhau. Còn 3 tiếp điểm bên dưới nối với 3 điểm cuối của cuộn dây là W2, U2, V2.

Cụ thể:

1. Đầu tiên kết nối tất cả dây nguồn ba pha của nguồn điện đầu vào các MCCB. Hầu hết MCCB cho phép kết nối nguồn điện đầu vào ở bất kỳ phía trên hoặc phía dưới. Nhưng nếu MCCB của bạn đã được xác định để kết nối nguồn điện đầu vào ở phía trên hoặc phía dưới cụ thể, hãy kết nối theo nhận dạng của nó.
2. Kết nối đầu ra của MCCB với đầu vào của Công tắc tơ chính cũng theo một vòng và kết nối công tắc tơ Delta như trong sơ đồ trên.
3. Kết nối rơ le quá tải nhiệt với công tắc tơ chính như trong sơ đồ trên.
4. Bây giờ, bạn có tổng cộng sáu thiết bị đầu cuối để kết nối với động cơ, ba đầu cuối từ đầu ra của OLR và ba từ đầu ra của công tắc tơ delta. Kết nối tất cả các thiết bị đầu cuối đó với động cơ như thể hiện trong sơ đồ trên.
5. Bây giờ lấy một vòng từ đầu ra của công tắc tơ delta và kết nối với công tắc tơ hình sao. Ngoài ra, hãy ngắn tất cả ba đầu cuối của công tắc tơ hình sao như trong sơ đồ trên.
Bây giờ mạch nguồn của chúng ta đã hoàn thành. Bây giờ chúng ta sẽ làm mạch điều khiển với bộ hẹn giờ, công tắc nút nhấn, v.v.
Ở đây bạn có thể xem sơ đồ kết nối của star delta starter với cả nguồn và mạch điều khiển.
 
Mạch sao tam giác
Sơ đồ đấu dây kết hợp khởi động của mạch sao tam giác

Quy trình kết nối

Kết nối công tắc nút nhấn

1. Lấy MCB một cực làm MCB điều khiển và kết nối nó với bất kỳ một pha nào ở đây chúng ta đã kết nối với pha ‘R’.
2. Kết nối đầu ra của MCB với công tắc nút nhấn STOP hoặc NC thông qua các tiếp điểm NC của OLR như thể hiện trong sơ đồ trên.
3. Kết nối đầu ra của công tắc nút nhấn NC với công tắc nút nhấn BẮT ĐẦU hoặc KHÔNG. Ngoài ra, kết nối đầu ra của công tắc nút nhấn NC với đầu cuối A1 của công tắc tơ chính thông qua các tiếp điểm NO của công tắc tơ đó. Nó làm cho mạch giữ.
4. Kết nối đầu ra của công tắc nút nhấn NO với đầu cuối A1 của công tắc tơ chính.

Kết nối hẹn giờ

1. Trong bộ định thời gian trễ Bật này, A1, A2 là đầu cuối nguồn. 15 là phổ biến, 16 là NC và 18 là KHÔNG.
2. Kết nối thiết bị đầu cuối A2 với trung tính. Kết nối đầu cuối A1 với đầu ra của công tắc nút nhấn NO như trong hình trên. Ngoài ra, hãy tạo một đoạn ngắn giữa A1 và nhà ga 15.
3. Kết nối đầu cuối 16 của bộ định thời với đầu cuối A1 của công tắc tơ Hình sao thông qua các tiếp điểm NC của công tắc tơ tam giác như trong hình trên.
4. Kết nối đầu cuối 18 của bộ định thời với đầu cuối A1 của công tắc tơ Delta thông qua các tiếp điểm NC của công tắc tơ Star như trong hình trên.

Đèn báo kết nối

1. Kết nối bất kỳ một đầu cuối của mỗi đèn với trung tính như trong hình trên.
2. Kết nối đèn Vàng với đầu cuối NC của OLR như trong hình trên.
3. Kết nối đèn Xanh với cực NC của công tắc tơ chính như trong hình trên.
4. Kết nối đèn Đỏ với cực NO của công tắc tơ chính như trong hình trên.

Nguyên lý và cấu tạo mạch khởi động sao tam giác

Cấu tạo của mach sao tam giac

Cấu tạo của mach sao tam giac bao gồm 3 thành phần chính là Contactor, CB (Aptomat) và rơ le thời gian. Ngoài ra còn có rơ le thời gian, nút nhấn ON, OFF, đèn báo hiệu…. Trong đó:

+ CB bao gồm:

  • MCCB động lực dùng để đóng cắt nguồn điện bằng tay, bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực.
  • 1 CB 10A đóng cắt cho mạch điều khiển

+ Khởi động từ bao gồm:

  • 3 contactor K1, K2, K
  • 1 rơ nhiệt gắn trực tiếp với contactor K. Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ quá tải cho động cơ trong cả hai chế độ sao và tam giác.

+ Rơ le thời gian dùng để chuyển mạch tự động sang chế độ sao, sau một thời gian đặt trước.

>> Chi tiết về mạch điện sao tam giác dùng rơ le thời gian

cách đấu tủ điện sao tam giác
Cách đấu tủ điện sao tam giác

Nguyên lý đấu sao tam giác

Khi contactor K và K1 cùng đóng thì động cơ sẽ chạy ở chế độ sao. Khi contactor K và K2 đóng thì động cơ chạy chế độ tam giác. Do đó ta thiết kế mạch điều khiển theo nguyên lý như sau:

+ Khi nhấn nút ON tại K13-14, thì mạch điều khiển contactor K và K1 đóng. Chế độ sao được thiết lập. Đến khi tốc độ động cơ đạt đến khoảng 75% tốc độ định mức thì ngắt contactor K1 và đóng contactor K2. Động cơ chuyển về chế độ thường trực là tam giác.

+ Quá trình chuyển mạch xảy ra rất nhanh. Để đảm bảo hoạt động chính xác người ta thường sử dụng bộ đếm thời gian (rơ le thời gian) để điều khiển quá trình này.

Khoảng 1 thời gian cài đặt trước tại Timer T. Tiếp điểm T (55-56) mở ra khiến cho S (A1-A2) mất điện. Tiếp điểm T (67-68) đóng lại và cấp điện cho TG.  Contactor tam giác TG được đóng lại. Contactor sao S được mở ra. Mạch điện sẽ được hoạt động chế độ sao tam giác.

Sơ đồ nối mạch sao tam giác
Sơ đồ ví dụ về nối mạch sao tam giác

Một số thông tin có thể bạn chưa biết về mạch khởi động sao tam giác

  • Khi truyền tải điện năng ở khoảng cách xa thì ở nơi phân phối điện người ta thường đấu chế độ sao. Do yêu cầu về cách điện của kết nối sao thấp hơn chế độ tam giác. Và do khi đấu chế độ sao sẽ có một điểm trung tính cân bằng điện áp.
  • Máy phát điện thường được đấu nối chế độ sao để đảm bảo việc bảo vệ nối đất tốt.
  • Cuộn dây của máy biến áp sử dụng cả hai chế độ sao và tam giác cho sơ cấp, thứ cấp.
  • Động cơ xoay chiều 3 pha áp dụng đấu sao tam giác tùy theo yêu cầu và ứng dụng.
  • Mạch sao tam giác còn sử dụng để khởi động động cơ nên gọi là mạch khởi động sao tam giác.

Một số câu hỏi thường gặp với mach sao tam giac

Ưu điểm và nhược điểm của mach khoi dong sao tam giac

Ưu điểm của mạch sao tam giác

  • Giá thành thấp, dễ đấu nối nên mach sao tam giac được sử dụng rộng rãi trong giới kỹ thuật công nghiệp.
  • Mạch sao tam giác cũng giống như khởi động bằng khởi động mềm, biến áp… có thể hoạt động không giới hạn số lần.
  • So với tủ điện của các cách khởi động khác, tủ điện cho mạch sao tam giác nhỏ hơn và đỡ tốn diện tích hơn.
  • Khởi động bằng phương pháp sao tam giác giúp giảm dòng khởi động xuống 3 lần so với dòng định mức.

Nhược điểm của mach sao tam giac

Đây là phương pháp khởi động động cơ cơ bản, nên hiệu quả không ưu việt hoàn toàn như cách khởi động bằng biến tần. Nó có thể gây ra hiện tượng dòng điện bị gián đoạn vào khoảnh khắc chuyển đổi từ sao sang tam giác. Các tín hiệu xung quang bị ảnh hưởng nhỏ. Thậm chí nó gây ra hiện tượng sụt và giảm áp bởi dòng điện bị thay đổi đột ngột. Nhất là những lúc sử dụng mach sao tam giac để khởi động động cơ tải nặng, không tương xứng với khả năng của mạch sao tam giác. 

Vì vậy khi lựa chọn khởi động sao tam giac, cần chú ý:

  • Chỉ nên áp dụng mạch sao tam giác cho động cơ ba pha 6 đầu dây.
  • Điện áp định mức của động cơ và chế độ tam giác phải giống nhau
  • Dù cách khởi động động cơ này rẻ, nhưng không nên lạm dụng.

Giữa mạch đấu sao và tam giác có quan hệ điện áp và dòng điện thế nào

  • Mạch đấu sao:

Ud = √3 Up

Id = Ip

  • Mạch đấu tam giác

Ud = Up

Id = √3 Ip

Ví dụ: Hãy xem hình vẽ mạch điện dưới đây. Có 3 điện trở R = 10 Ohm đấu vào mạch nguồn 3 pha 380V. Câu hỏi: hãy tính dòng điện pha, dòng điện dây.

Mạch đấu sao tam giác

Do tải nối hình tam giác, nhìn hình ta thấy điện áp dây của nguồn bằng với điện áp pha của tải: Ud = Up = 380V

Dòng điện pha: Ip = Up/R = 380/10 = 38A.

Dòng điện dây: Id = √3Ip = 65.8A

Cũng với sơ đồ trên, có ai thắc mắc tại sao điện áp giảm √3 lần nhưng moment giảm đến 3 lần không?

Khi đấu mạch ở chế độ sao, điện áp nguồn U cấp trực tiếp vào 3 đầu cuộn dây, U = Ud = 380V. 

Up = √3/Ud = 220V.

Khi đấu mạch ở chế độ tam giác, U = Up = Ud = 380V.

Kết luận: Khi hoạt động ở chế độ sao, điện áp trên mỗi cuộn dây sẽ nhỏ hơn 3 lần so với chế độ tam giác.

Ta đã biết đối với động cơ không đồng bộ 3 pha moment tỷ lệ với bình phương điện áp. Nên khi điện áp giảm √3 lần thì moment giảm đi 3 lần, dòng điện giảm đi 3 lần.

Cách xác định đầu dây động cơ 3 pha khi mất ký hiệu

Động cơ 3 pha có 3 cuộn dây với 6 đầu dây nối. Mỗi cuộn dây có giá trị điện trở khác nhau. Để xác định từng cuộn dây của động cơ ba pha khi bị mất ký hiệu bạn chỉ cần dùng đồng hồ VOM đo điện trở.

Dùng pin 9V đặt vào một đầu cuộn dây bất kỳ, sau đó chỉnh đồng hồ về thang đo 2.5V để đo ở hai đầu cuộn dây khác. Khi ta nhấp nhả nguồn điện từ 9V nếu thấy kim vọt lên rồi trả về thì kết luận: Đầu cuộn dây nối với que đen cùng chiều với đầu cuộn dây nối với nguồn dương của pin. Nếu kim không lên thì đổi đầu kim đồng hồ. Và cứ tiếp tục ta xác định được 3 đầu đầu và đầu cuối của 3 cuộn dây.

Mạch khởi động sao tam giác không dùng cho động cơ nào

Yêu cầu về động cơ khi chạy khởi động sao tam giác

+ Động cơ có công suất hoạt động từ trung bình đến vừa.

+ Do moment động cơ giảm khi khởi động nên tải động cơ không quá lớn.

+ Động cơ có thông số điện áp ghi là: △/☆: 380/660V. Do ở nước ta sử dụng điện áp 380V nên điện áp định mức của động cơ ở chế độ tam giác phải là 380V. Những động cơ ghi △/☆: 220/380V thì điện áp định mức ở chế độ tam giác là 220V nên không chạy được sao tam giác.

Ngoài khởi động bằng mạch sao tam giác, còn những cách khởi động nào?

Động cơ ba pha có thể được khởi động bằng nhiều cách ngoài cách sử dụng mạch sao tam giác. Tuy nhiên, không phải thích cách nào thì áp dụng cách đó được. Cần xem xét nhiều yếu tố, mình sẽ chia sẻ trong Các cách khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha.

  • Khởi động trực tiếp
  • Phương pháp đổi đầu dây quấn (đấu mạch khởi động sao tam giác)
  • Giảm dòng khởi động dùng điện trở giảm áp cấp vào dây quấn
  • Giảm dòng khởi động dùng điện cảm giảm áp cấp vào dây quấn
  • Giảm dòng khởi động dùng máy biến áp tự ngầu giảm áp
  • Các phương pháp khởi động động cơ dùng khởi động mềm
  • Sử dụng biến tần

9 điểm khác nhau giữa khởi động mềm và khởi động sao tam giác

Tài liệu tham khảo:

https://electrical-engineering-portal.com/star-delta-motor-starter

Tự động hóa Cần Thơ


Công ty Cổ phần Thương mại Năng Lực Việt (VCC Trading) phân phối chính hãng các sản phẩm của tập đoàn SMCUKAIGRADIENT LENS, SKS ACQUEST, OMRON, YASKAWA, NSK, TPC, FUJI ELECTRIC, NITTO SEIKO, máy hút bụi công nghiệp DELFIN, COGNEX, MITSUBISHI,…

VCC Trading cung cấp các thiết bị công nghiệp, phục vụ cho ngành công nghiệp sản xuất, công nghiệp phụ trợ. Ngoài ra, Năng Lực Việt cung cấp dịch vụ chế tạo máy theo yêu cầu, thiết bị tự động hóa… sử dụng các linh kiện công nghiệp tiêu chuẩn. Xem năng lực của chúng tôi tại đây.

Hotline/Zalo: 0934683166

Email: contact@vcc-group.vn

Google map:

HP: https://goo.gl/maps/BveMUkJo8vAJDkTdA

HN: https://g.page/vcc-group-vn?share

HCM: https://goo.gl/maps/Dnv1D8C6aEejqETV8

Địa chỉ trụ sở: Lô B2-3-3b, Khu công nghiệp Nam Thăng Long, Thụy Phương, Bắc Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Hà Nội

VP Hải Phòng: 25 Điện Biên Phủ, Máy Tơ, Ngô Quyền, Hải Phòng

VP HCM: 195 Đường N, Mega Village Khang Điền, Quận 9, Phường Phú Hữu, Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh.

4.6/5 - (5 bình chọn)