Công tắc đảo chiều động cơ thay đổi hướng quay của động cơ ba pha bằng cách hoán đổi hai trong ba pha. Công tắc này có ba vị trí — tiến, tắt, lùi — và cần gạt phải đi qua vị trí “tắt” trước khi có thể chuyển sang hướng ngược lại; chính điều này giúp quá trình chuyển đổi diễn ra an toàn, thay vì trở thành một cuộc “đua” giữa hai rơle.
Ý tưởng này đơn giản đến mức người ta thường coi đó là điều hiển nhiên, và đó chính là nguyên nhân dẫn đến những sự cố. Công tắc đảo chiều động cơ phải ngắt dòng điện động cơ, chứ không phải dòng điện điều khiển; cơ cấu khóa liên động phải đảm bảo hoạt động bình thường ngay cả khi có người cố tình tác động vào tay cầm; và hệ thống dây điện phải hoán đổi chính xác hai pha, bởi vì nếu hoán đổi ba pha thì động cơ sẽ vẫn chạy theo hướng như trước đây.
Chức năng của công tắc đảo chiều động cơ ở ba vị trí
Ở vị trí tiến, động cơ nhận được trình tự pha L1-L2-L3. Ở vị trí lùi, động cơ nhận được trình tự pha L1-L3-L2. Vị trí giữa ngắt kết nối cả ba cực, do đó có một khoảng thời gian xác định mà không có kết nối giữa nguồn điện và động cơ.
Khoảng thời gian đó chính là điểm mấu chốt của phiên bản cơ khí. Hai rơle cũng có thể đảo chiều động cơ, nhưng chúng có thể đóng lại gần như cùng một lúc, và nếu điều đó xảy ra, hai pha sẽ bị ngắn mạch với nhau qua các rơle. Công tắc cam loại bỏ khả năng đó một cách cơ học: tiếp điểm chuyển động rời khỏi một bộ cực trước khi tiếp xúc với bộ cực kia.
| Vị trí | Điều gì có liên quan | Cách sử dụng thông thường |
|---|---|---|
| Tiền đạo (1) | L1-U, L2-V, L3-W | Hướng chạy bình thường |
| Tắt (0) | Tất cả các trạm đều mở cửa | Dừng lại, và khoảng thời gian trống giữa các chỉ dẫn |
| Mặt sau (2) | L1-W, L2-V, L3-U | Xoay ngược chiều |
Vì vị trí “tắt” là cơ học, nên công tắc đảo chiều động cơ không cần bộ hẹn giờ đảo chiều. Các hệ thống được lắp đặt từ hai rơle thường cần có bộ hẹn giờ này, vì cần phải ngăn không cho các rơle hoạt động chồng chéo lên nhau ít nhất trong khoảng thời gian hồ quang của rơle đầu tiên.
Công tắc đảo chiều động cơ hay hai rơle tiếp điểm?
Cả hai phương pháp này đều phổ biến và phù hợp với các nhiệm vụ khác nhau. Việc lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào tần suất thay đổi hướng và người điều khiển.
| Công tắc cảm biến lùi | Hai công tắc tiếp điểm | |
|---|---|---|
| Khóa liên động | Cơ khí, được tích hợp vào cơ cấu | Các hệ thống cơ khí và điện, do nhà thầu lắp đặt tủ điện thực hiện |
| Hoạt động | Thủ công, cục bộ | Điều khiển từ xa, từ PLC hoặc các nút nhấn |
| Thời gian chết | Được cung cấp khi ở vị trí tắt | Cần có bộ hẹn giờ hoặc rơle khóa liên động |
| Tần số chuyển mạch | Thỉnh thoảng, tùy theo nhịp độ của người điều khiển | Thường xuyên, tự động |
| Vị trí hiển thị | Đúng vậy, được in trên tấm tay cầm | Không, trừ khi được trang bị đèn báo hiệu |
| Phù hợp nhất cho | Thiết bị nâng, cửa, lắp đặt máy móc, vận hành thử bảo trì | Chu kỳ sản xuất, chuỗi thao tác tự động |
Công tắc cam là một thiết bị điều khiển bằng tay, và điều này gây ra những hạn chế nhất định. Thiết bị này không được thiết kế để thực hiện chu kỳ đảo chiều cứ sau vài giây; trong trường hợp đó, công tắc tơ có cơ chế khóa liên động mới là giải pháp phù hợp. Trong những trường hợp cần thay đổi hướng vài lần mỗi ca làm việc, hoặc khi người vận hành cần quan sát và cảm nhận được hướng nào đang được chọn, công tắc cam sẽ đơn giản hơn và có ít điểm dễ hỏng hóc hơn.
Tại sao lại là hai giai đoạn chứ không phải ba?
Đảo chiều động cơ ba pha có nghĩa là thay đổi thứ tự mà các pha đến các cuộn dây. Hoán đổi bất kỳ hai pha nào cũng sẽ tạo ra sự thay đổi đó. Tuy nhiên, việc hoán đổi cả ba pha thì không: thứ tự tuần hoàn L3-L2-L1 giống hệt với L1-L2-L3, chỉ là bắt đầu từ một điểm khác, do đó động cơ vẫn quay theo cùng một hướng.
Đây không phải là một vấn đề mang tính lý thuyết. Hàng năm, vẫn có một số hệ thống được lắp đặt với ba pha bị đảo ngược tại công tắc — thường là do các cực được nối sai thứ tự trong quá trình thay thế — và biểu hiện của sự cố này là máy chỉ đảo chiều trên giấy tờ. Tay cầm hiển thị chế độ đảo chiều, rơle đóng, nhưng động cơ lại chạy tiến.
Động cơ một pha lại là một trường hợp khác. Do không có thứ tự pha nào cần hoán đổi, nên việc đảo chiều được thực hiện bằng cách đảo ngược các kết nối của cuộn dây khởi động so với cuộn dây chạy; đây là một thay đổi được thực hiện bên trong hộp đấu dây của động cơ chứ không phải tại công tắc. Công tắc đảo chiều ba pha không phải là thiết bị phù hợp cho công việc này.
Bộ khóa liên động bên trong công tắc đảo chiều động cơ
Công tắc đảo chiều động cơ có một cơ cấu khóa liên động cơ khí: cơ cấu này ngăn không cho các bộ tiếp điểm tiến và lùi đóng cùng lúc. Đó là một đặc tính của công tắc, và cũng chính là lý do tại sao công tắc cam an toàn hơn so với việc sử dụng một cặp rơle trong cùng một ứng dụng.
Tuy nhiên, cơ chế khóa liên động là một cơ chế kỹ thuật, và các cơ chế này có thể bị tác động cưỡng bức. Trong trường hợp công tắc đảo chiều cấp điện cho hai rơle thay vì trực tiếp cho động cơ — một cách bố trí phổ biến trên các hệ thống truyền động cỡ lớn — các rơle này cũng cần có cơ chế khóa liên động điện riêng, được nối dây sao cho cuộn dây tiến được cấp điện qua một tiếp điểm phụ thường đóng trên rơle đảo chiều và ngược lại. Một cơ chế khóa liên động bảo vệ chống lại sự mài mòn của cơ chế; cơ chế còn lại bảo vệ chống lại trường hợp có người sử dụng tuốc-nơ-vít.
Có hai điểm nữa cần lưu ý liên quan đến cơ cấu khóa liên động. Vị trí “tắt” phải được chuyển sang một cách có chủ đích, không được bỏ qua bằng cách xoay tay cầm nhanh chóng — trên động cơ lớn, điện động ngược dư vẫn tồn tại trong một khoảnh khắc sau khi ngắt nguồn, và việc đảo chiều trong tình trạng này sẽ tạo ra một đỉnh dòng điện cao hơn nhiều so với dòng điện khởi động. Và công tắc đảo chiều tuyệt đối không được sử dụng như phương tiện cách ly duy nhất; đây là thiết bị điều khiển, không phải là thiết bị cách ly có thể khóa, trừ khi nó được thiết kế đặc biệt dưới dạng kết hợp.
Xác định công suất định mức của công tắc đảo chiều động cơ
Con số quan trọng trên công tắc đảo chiều động cơ là công suất định mức của động cơ, chứ không phải dòng điện nhiệt. Một công tắc có khả năng chịu tải liên tục 20 A có thể trở thành một thiết bị hoàn toàn khác khi phải ngắt mạch cho một động cơ bị kẹt.
| Hình vẽ trong bảng dữ liệu | Ý nghĩa của điều đó là gì | Tại sao điều này lại quan trọng trong trường hợp này |
|---|---|---|
| Ith (dòng nhiệt) | Dòng điện liên tục, không có quá trình chuyển mạch | Số lượng lớn nhất, và ít liên quan nhất đến nghĩa vụ đảo chiều |
| AC-3 / AC-23 | Tải trọng động cơ, bao gồm cả trường hợp rôto bị kẹt | Điểm đánh giá quyết định liệu các liên hệ có được giữ lại hay không |
| Điện áp làm việc định mức | Điện áp mà tại đó thông số kỹ thuật có hiệu lực | Điện áp định mức 690 V không phải là 400 V |
| Tuổi thọ cơ học | Các thao tác không có tải | Hiếm khi là giới hạn; thường thì chốt giữ sẽ hỏng trước |
Dòng khởi động của động cơ thường gấp 5 đến 7 lần dòng định mức, và động cơ bị kẹt sẽ tiêu thụ dòng điện lớn hơn. Một công tắc đảo chiều động cơ được mở trong khi động cơ vẫn đang quay phải ngắt dòng điện đó, chứ không phải dòng điện định mức ghi trên nhãn. Nếu công việc yêu cầu dừng động cơ đang chịu tải bằng cách đảo chiều — ngắt đột ngột — thì công tắc hoàn toàn không phải là thiết bị phù hợp và cần phải sử dụng một bộ tiếp điểm đảo chiều thích hợp kèm theo bộ hẹn giờ.
Đối với các nhà sản xuất tủ điện mà chúng tôi cung cấp, đây chính là sự khác biệt giữa việc lựa chọn khung LW26 hoặc LW40 chỉ dựa trên dòng điện nhiệt và việc lựa chọn dựa trên dòng điện AC-3 — loại khung này thường lớn hơn một hoặc hai cỡ so với loại kia.
Cách đấu dây công tắc đảo chiều động cơ
- Xác định ba cặp cực. Một công tắc đảo chiều ba cực có ba cực vào và ba cực ra cho mỗi hướng. Trước khi kết nối bất kỳ thiết bị nào, hãy sử dụng đồng hồ đo để xác nhận cặp cực vào nào tương ứng với cặp cực ra nào ở từng vị trí.
- Nối dây nguồn vào các cực đầu vào phía trước. Ghi chú chúng là L1, L2, L3 và đảm bảo thứ tự này nhất quán với phần còn lại của bảng điều khiển.
- Nối động cơ với đầu ra. U, V, W theo thứ tự giống như đầu vào thuận, do đó chế độ thuận là kết nối thẳng và chế độ nghịch là trạng thái chéo duy nhất.
- Chỉ gạch chéo hai ô bên ngoài. Ở mặt sau, L1 nối với W và L3 nối với U; L2 vẫn nối với V. Việc nối chéo cả ba dây là lỗi thường gặp.
- Hãy kiểm tra hướng quay trước khi vận hành máy. Ngắt kết nối tải được truyền động, hoặc thực hiện thử nghiệm va đập — tức là cấp điện trong thời gian ngắn khi động cơ đã được ngắt kết nối. Không được kiểm tra chuyển động quay khi máy vẫn đang kết nối: băng tải hoặc máy bơm chạy ngược chiều có thể gây hư hỏng cho quy trình hoặc sản phẩm.
- Kiểm tra cơ chế khóa liên động bằng tay. Khi bảng điều khiển đã ngừng hoạt động, hãy thử di chuyển cần gạt từ vị trí tiến sang vị trí lùi một cách chậm rãi; cơ chế sẽ tự động đẩy cần gạt qua vị trí ngắt thay vì để cả hai bộ phận khép lại.
Nếu động cơ quay sai chiều ở chế độ tiến, hãy hoán đổi hai pha nguồn tại các cực nối vào và kiểm tra lại. Không được hoán đổi các dây dẫn của động cơ, vì việc đó sẽ đảo ngược cả hai chiều quay và khiến các nhãn ghi chú trở nên sai lệch.
Trường hợp sử dụng công tắc đảo chiều động cơ
Tời và thiết bị nâng. Lên và xuống, với một vị trí tắt cơ học nằm giữa hai vị trí này và một tay cầm mà người vận hành có thể nhìn thấy và cảm nhận được. Công tắc này thường được lắp trên máy hoặc trên bộ điều khiển treo, và thời gian trễ rất quan trọng vì việc tời đảo chiều ngay lập tức sẽ gây ra tải sốc lên dây cáp.
Cửa cuốn, cửa chớp và cổng. Thông thường, đây là công tắc đảo chiều có lò xo hồi vị chứ không phải loại công tắc giữ trạng thái, do đó cửa sẽ dừng lại khi người vận hành buông tay cầm ra. Đây là một lựa chọn an toàn có chủ đích, chứ không phải vì sự tiện lợi.
Chạy thử và bảo trì máy. Một công tắc đảo chiều trên bảng điều khiển cho phép thợ lắp đặt di chuyển thanh trượt hoặc xe trượt theo cả hai hướng trong quá trình lắp đặt dụng cụ. Trong trường hợp này, công tắc được sử dụng theo từng đợt và vị trí tắt cơ học chính là tính năng hoạt động chính.
Các loại băng tải, máy trộn và tời cỡ nhỏ. Trong trường hợp hướng quay thỉnh thoảng thay đổi và động cơ đủ nhỏ để công tắc có thể ngắt dòng điện trực tiếp, công tắc đảo chiều bằng cam sẽ giúp loại bỏ toàn bộ cụm rơle khỏi tủ điện.
Năm sai lầm thường gặp khi sử dụng công tắc đảo chiều động cơ
- Vượt qua cả ba giai đoạn. Động cơ chạy tiến ở cả hai vị trí, và chỉ có thể phát hiện sự cố bằng cách quan sát máy chứ không phải qua công tắc.
- Xác định kích thước dựa trên dòng nhiệt. Một công tắc có định mức nhiệt 20 A có thể là công tắc động cơ 8 A theo tiêu chuẩn AC-3; các tiếp điểm sẽ bị ăn mòn và cuối cùng bị dính chặt vào nhau.
- Sử dụng công tắc đảo chiều động cơ làm thiết bị cách ly. Trừ khi thiết bị đó có thể khóa được và được chứng nhận đáp ứng yêu cầu cách ly, nếu không thì nó được coi là thiết bị điều khiển chứ không phải là điểm cách ly dùng cho công tác bảo trì.
- Dựa vào cơ chế khóa liên động của công tắc khi các công tắc tơ được lắp đặt ở phía hạ lưu. Các rơle cần có hệ thống khóa liên động điện riêng; cơ cấu của công tắc không thể bảo vệ chúng.
- Đảo chiều quay của động cơ đang hoạt động để dừng động cơ. Việc cắm phích có thể tạo ra dòng điện vượt xa mức định mức của công tắc. Hãy sử dụng hệ thống hãm phù hợp.
Câu hỏi thường gặp
Công tắc đảo chiều động cơ hoạt động như thế nào?
Nó kết nối động cơ với nguồn điện theo hai thứ tự pha khác nhau. Chế độ tiến là L1-L2-L3 và chế độ lùi là L1-L3-L2, với một vị trí ngắt ở giữa, nơi tất cả các cực đều được ngắt kết nối.
Tại sao khi đảo chiều chỉ cần hoán đổi hai pha?
Bởi vì việc thay đổi thứ tự của bất kỳ hai pha nào cũng sẽ làm đảo ngược hướng của từ trường xoay. Việc hoán đổi thứ tự của cả ba pha sẽ tạo ra thứ tự tuần hoàn giống như ban đầu, do đó động cơ vẫn tiếp tục quay theo cùng một hướng.
Tôi có thể dùng công tắc đảo chiều thay cho hai rơle không?
Đúng vậy, trong trường hợp lùi xe thủ công, thỉnh thoảng và có người điều khiển. Đối với việc lùi xe thường xuyên hoặc tự động, hai công tắc tơ liên động là lựa chọn phù hợp vì công tắc này không được thiết kế để chịu tần suất hoạt động cao.
Tôi cần công suất định mức bao nhiêu cho một công tắc đảo chiều?
Hãy xem thông số định mức của động cơ AC-3 hoặc AC-23 tại điện áp nguồn của bạn, chứ không phải dòng điện nhiệt. Dòng điện khởi động gấp nhiều lần dòng điện định mức, và công tắc phải ngắt dòng điện đó.
Tại sao động cơ của tôi lại chạy giống nhau ở cả hai vị trí?
Có ba pha bị đảo ngược, chứ không phải hai. Hãy kiểm tra các cực ở mặt sau: chỉ hai cực ngoài cùng mới bị đảo ngược.
Có thể sử dụng công tắc đảo chiều cho động cơ một pha không?
Không dùng để đảo chiều. Để đảo chiều động cơ một pha, người ta phải thay đổi cách nối cuộn dây khởi động bên trong hộp đấu dây của động cơ, chứ không phải bằng cách hoán đổi các pha nguồn tại công tắc.
Công tắc đảo chiều có cần bộ hẹn giờ không?
Không. Vị trí tắt cơ học tạo ra khoảng thời gian trễ giữa các hướng. Một cơ cấu đảo chiều dựa trên công tắc tơ thực sự cần có bộ hẹn giờ hoặc rơle khóa liên động để ngăn chặn hiện tượng chồng chéo.
Tôi có thể khóa công tắc đảo chiều ở vị trí tắt không?
Chỉ khi thiết bị được trang bị tay nắm có thể khóa bằng ổ khóa hoặc cơ chế khóa liên động cửa. Công tắc đảo chiều thông thường không có chức năng khóa an toàn, do đó không thể dùng làm điểm cách ly khi bảo trì.
Kiểm tra xếp hạng và thứ tự đi qua
Có hai nguyên nhân dẫn đến hầu hết các sự cố liên quan đến công tắc đảo chiều động cơ: công tắc được chọn với kích cỡ không phù hợp, và phía đảo chiều được nối dây với ba pha bị đảo ngược thay vì hai pha. Cả hai trường hợp này đều dễ kiểm tra trên bàn thí nghiệm nhưng lại tốn kém nếu phát hiện ra khi đưa vào vận hành.
Cấu hình đảo chiều có sẵn trên toàn bộ Dòng LW26 và Dòng LW40, và các tùy chọn lắp đặt và vỏ bảo vệ có trên trang Các trang về công tắc xoay và bộ cách ly. Nếu bạn đang phân vân giữa công tắc đảo chiều và công tắc chọn ba vị trí, thì Hướng dẫn lựa chọn các loại công tắc xoay nêu rõ sự khác biệt trong các thỏa thuận liên lạc, và cơ cấu công tắc cam giải thích cơ chế hoạt động của trục bên trong.
Vui lòng cung cấp cho chúng tôi thông số định mức của động cơ, điện áp nguồn và tần suất thay đổi chiều quay; chúng tôi sẽ phản hồi lại với thông tin về kích thước khung theo tiêu chuẩn AC-3, số cực và phương thức lắp đặt, thay vì đề xuất một công tắc được lựa chọn dựa trên dòng điện nhiệt.