Công tắc sao-tam giác chuyển đổi chế độ kết nối của động cơ sáu cực từ sao sang tam giác trong quá trình khởi động, nhờ đó động cơ khởi động ở điện áp thấp hơn và sau đó hoạt động ở điện áp đầy đủ. Trong chế độ sao, mỗi cuộn dây nhận được điện áp pha; trong chế độ tam giác, mỗi cuộn dây nhận được điện áp đường dây. Chính sự thay đổi duy nhất này làm giảm dòng khởi động, và cũng chính điều này giới hạn việc sử dụng công tắc này cho các động cơ được quấn dây phù hợp với nó.
Công tắc chỉ là một phần của hệ thống. Quá trình khởi động theo phương pháp sao-tam giác đòi hỏi quá trình chuyển đổi phải diễn ra ở tốc độ phù hợp, theo thứ tự đúng, và có một khoảng dừng trước khi thực hiện kết nối thứ hai. Nếu công tắc được cài đặt đúng nhưng quá trình chuyển đổi sai, động cơ vẫn sẽ khởi động không tốt.
Tại sao động cơ khởi động theo chế độ sao?
Một động cơ sáu cực dẫn cả hai đầu của mỗi cuộn dây ra hộp đấu nối: U1, V1, W1 ở một đầu và U2, V2, W2 ở đầu kia. Chính cách bố trí này mới khiến việc chuyển đổi từ kết nối sao sang kết nối tam giác trở nên khả thi, bởi vì nó cho phép ba cuộn dây được kết nối theo bất kỳ cấu hình nào mà không cần phải mở động cơ.
Trong sơ đồ sao, các cuộn dây U2, V2 và W2 được nối chung tại một điểm. Mỗi cuộn dây nằm giữa một pha và điểm trung tâm của hình sao, do đó nó nhận được điện áp pha của hệ thống — khoảng 230 V trên nguồn điện 400 V. Trong sơ đồ tam giác, mỗi cuộn dây nằm giữa hai pha và nhận được điện áp pha đầy đủ là 400 V.
| Ngôi sao (chính thức) | Delta (đang chạy) | |
|---|---|---|
| Điện áp giữa các cuộn dây | Điện áp đường dây ÷ √3, khoảng 230 V | Điện áp đường dây, 400 V |
| Dòng điện khởi động | Khoảng một phần ba các dịch vụ trực tuyến trực tiếp | Dòng điện trực tiếp toàn phần |
| Mô-men xoắn khởi động | Khoảng một phần ba các dịch vụ trực tuyến trực tiếp | Mô-men xoắn tối đa |
| Được sử dụng ở đâu | Chỉ chạy đà, vài giây | Chạy liên tục |
Cả dòng điện và mô-men xoắn đều giảm xuống còn khoảng một phần ba, đó chính là sự đánh đổi. Phương pháp khởi động sao-tam giác chỉ phù hợp trong trường hợp tải có thể được tăng tốc với mô-men xoắn bằng một phần ba mô-men xoắn tối đa — chẳng hạn như quạt, máy bơm, máy nén khí và các loại tải tương tự, vốn khởi động trong điều kiện không tải hoặc tải nhẹ. Một động cơ phải khởi động trong điều kiện tải đầy đủ sẽ đơn giản là bị kẹt trong chế độ sao và không bao giờ đạt được tốc độ chuyển tiếp.
Các thiết bị được kết nối khi công tắc ở từng vị trí
Công tắc sao-tam giác ba vị trí có sáu cực ra và một bộ tiếp điểm chuyển mạch. Ở vị trí 1, công tắc này kết nối nguồn cấp với U1, V1 và W1, đồng thời nối chung U2, V2 và W2 lại với nhau. Ở vị trí 0, tất cả các mạch đều ngắt. Ở vị trí 2, nó giữ nguồn cấp cho U1, V1, W1 và nối lại bộ đầu ra thứ hai sao cho mỗi cuộn dây được nối cầu với cuộn dây tiếp theo: U2 với V1, V2 với W1, W2 với U1.
| Vị trí | Cung cấp cho | U2 / V2 / W2 | Điện áp cuộn dây |
|---|---|---|---|
| Ngôi sao (1) | U1, V1, W1 | Ghép lại với nhau tại một điểm trung tâm | Điện áp pha |
| Tắt (0) | Mở | Mở | Không có |
| Delta (2) | U1, V1, W1 | Được nối với V1, W1, U1 tương ứng | Điện áp đường dây |
Mô hình nối cầu đó chính là phần bị nối sai. Trong mạch delta, U2 không nối với V2 — mà nối với V1. Ba đầu dây được nối chéo với nhau, không phải nối sao, và việc nối chúng theo thứ tự sai sẽ dẫn đến tình trạng không có sự quay hoặc gây ra hiện tượng chập mạch qua các cuộn dây.
Công tắc sao-tam giác hay bộ khởi động sao-tam giác?
Công tắc và bộ khởi động thực hiện cùng một chức năng điện nhưng bằng các phương thức khác nhau, và chúng phù hợp với các bảng điều khiển khác nhau.
| Công tắc sao-tam giác | Bộ khởi động sao-tam giác (công tắc tơ) | |
|---|---|---|
| Giai đoạn chuyển tiếp | Thủ công, do người vận hành điều chỉnh thời gian | Tự động, hẹn giờ hoặc rơle dòng điện |
| Khóa liên động | Cơ khí, trong công tắc | Điện và cơ khí, giữa các công tắc tơ |
| Độ lặp lại | Tùy thuộc vào nhà mạng | Nhất quán |
| Điều khiển từ xa | Không | Có |
| Phù hợp nhất cho | Động cơ nhỏ, điều khiển tại chỗ, khởi động không thường xuyên | Thiết bị sản xuất, nhà máy vận hành tự động |
Công tắc sao-tam giác điều khiển bằng tay phụ thuộc vào việc người vận hành phán đoán thời điểm chuyển cần gạt, và chính sự phán đoán đó là điểm yếu. Nếu chuyển quá sớm, động cơ sẽ bị kẹt hoặc tiêu thụ một đợt dòng điện đột biến thứ hai; nếu chuyển quá muộn, động cơ đã tăng tốc ở mô-men xoắn giảm, dẫn đến lãng phí quá trình khởi động. Công tắc này phù hợp với các động cơ nhỏ khi có người đứng trực tiếp tại tủ điều khiển; đối với các hệ thống tự động, cần sử dụng bộ khởi động bằng rơle.
Quá trình chuyển đổi phải kết thúc trước khi thực hiện
Việc chuyển đổi từ chế độ sao sang chế độ tam giác phải được ngắt trước khi thực hiện. Nếu các tiếp điểm tam giác đầu vào đóng lại trong khi điểm sao vẫn còn được kết nối, hai dây sẽ bị đoản mạch qua điểm sao và dòng điện sinh ra chỉ bị giới hạn bởi trở kháng nguồn.
Đó là lý do tại sao công tắc sao-tam giác có một vị trí “tắt” xác định ở giữa thay vì chỉ là một cơ chế chuyển đổi đơn thuần. Trình tự thực hiện như sau: ngắt kết nối điểm sao, chờ cho tia lửa điện tắt hẳn, sau đó đóng mạch tam giác. Công tắc cam thực hiện điều này bằng cơ chế cơ học; bộ khởi động tiếp điểm thực hiện điều này thông qua bộ hẹn giờ và cơ chế khóa liên động, đảm bảo rằng tiếp điểm sao đã ngắt trước khi tiếp điểm tam giác đóng lại.
Cùng một lý do này giải thích tại sao công tắc sao-tam giác không bao giờ có thể được thay thế bằng công tắc chuyển mạch. Công tắc chuyển mạch cũng có ba vị trí tương tự, nhưng trình tự tiếp điểm của nó được thiết kế cho hai nguồn cấp điện cho một tải, chứ không phải để tái cấu hình ba cuộn dây. Cách nối cầu khác nhau, và ở công tắc chuyển mạch, vị trí giữa có thể không ngắt tất cả sáu cực.
Khi nào nên chuyển sang
Động cơ nên đạt khoảng 75 đến 80 phần trăm tốc độ vận hành trước khi chuyển chế độ. Lúc đó, cường độ dòng điện đã giảm đủ để kết nối tam giác không gây ra đợt tăng đột biến lớn thứ hai, và mô-men xoắn có sẵn ở chế độ tam giác là đủ để hoàn tất quá trình tăng tốc.
Trên thực tế, đối với hầu hết các động cơ cỡ nhỏ và vừa, thời gian hẹn giờ thường được đặt ở mức vài giây và được điều chỉnh tại chỗ bằng cách theo dõi dòng điện. Rơle dòng điện thực hiện chức năng này một cách trực tiếp hơn: nó đo dòng điện của động cơ ở chế độ nối sao và kích hoạt quá trình chuyển đổi khi dòng điện giảm xuống còn một tỷ lệ nhất định so với giá trị khởi động.
Có hai chế độ hỏng hóc cần lưu ý. Việc chuyển đổi quá sớm sẽ gây ra một đỉnh dòng điện gần như bằng với mức khi khởi động trực tiếp trên đường dây, điều này làm mất đi mục đích ban đầu. Việc chuyển đổi quá muộn có nghĩa là động cơ đã chạy ở chế độ sao lâu hơn mức cần thiết, và một động cơ vẫn đang tăng tốc ở chế độ sao sẽ tiêu thụ dòng điện lớn hơn mức cho phép theo định mức của chế độ sao.
Xác định kích thước và đấu dây cho công tắc
- Hãy kiểm tra xem động cơ có được quấn dây phù hợp với nó hay không. Bảng hiệu kỹ thuật phải ghi rõ cách nối tam giác ở điện áp đường dây, thường là 400 V tam giác / 690 V sao. Một động cơ có ghi 230 V tam giác / 400 V sao không thể khởi động theo phương pháp sao-tam giác trên nguồn điện 400 V.
- Kiểm tra xem tất cả các đầu nối đã được dẫn ra ngoài chưa. Trong hộp có sáu cực, các dây nối đã được tháo ra. Một động cơ chỉ có ba cực thì không thể cấu hình lại được.
- Công suất định mức của động cơ tại điện áp nguồn, trong phạm vi sử dụng của động cơ, chứ không phải dựa trên dòng điện nhiệt.
- Đặt U1, V1, W1 ở phía cung và U2, V2, W2 ở phía đỉnh ngôi sao, đảm bảo thứ tự nhất quán để các cầu nối delta nằm đúng vị trí.
- Kiểm tra dãy số bằng đồng hồ đo Trước khi cấp điện: ở sơ đồ sao, phải có tính liên tục giữa U2, V2 và W2; còn ở sơ đồ tam giác, phải có tính liên tục giữa U2 và V1, V2 và W1, W2 và U1.
- Thử nghiệm khi tải được dẫn động đã được ngắt kết nối Lần đầu tiên, hãy xác nhận hướng trên bản đồ sao trước khi tin tưởng vào sự chuyển đổi.
Nếu động cơ chạy ngược chiều, hãy hoán đổi hai pha nguồn tại các cực đầu vào. Việc hoán đổi tại các đầu cuộn dây sẽ đồng thời thay đổi điểm trung tâm của mạch sao và các cầu nối của mạch tam giác, điều này sẽ khiến việc phân tích sau này trở nên phức tạp hơn nhiều.
Một điểm nữa về chính công tắc này: công tắc sao-tam giác là thiết bị ngắt tải, và nó được mở trong điều kiện có dòng điện mỗi khi động cơ khởi động. Đây là chức năng khác với công tắc cách ly, vốn chỉ được phép mở khi mạch điện đã ngắt hoàn toàn. Loại sử dụng được ghi trên nhãn hiệu sẽ cho bạn biết loại công tắc bạn đang sử dụng, và một công tắc được chọn chỉ dựa trên dòng điện nhiệt có thể không phù hợp cho nhiệm vụ phải ngắt dòng khởi động nhiều lần trong một ca làm việc.
Phương pháp khởi động sao-tam giác thủ công cũng có giới hạn thực tế về công suất động cơ. Khi công suất vượt quá khoảng 30 kW, dòng điện khởi động và năng lượng hồ quang khiến việc chuyển đổi bằng tay trở nên khó chịu và gây mài mòn các tiếp điểm; đó là lý do tại sao bộ khởi động bằng công tắc tơ được sử dụng thay thế ở mức công suất này. Dưới mức đó, công tắc có thiết kế nhỏ gọn, không cần dây điều khiển và cho phép người vận hành quan sát được trạng thái hoạt động.
Những lỗi khiến hệ thống khởi động sao-tam giác ngừng hoạt động
- Động cơ này không phù hợp với phương pháp khởi động sao-tam giác. Yêu cầu là phải sử dụng động cơ 400 V kết nối theo hình tam giác trên nguồn điện 400 V; nếu động cơ 230 V kết nối theo hình tam giác được chuyển sang chế độ kết nối sao trên nguồn 400 V, nó sẽ hoạt động với từ thông không đúng và bị quá nhiệt.
- Các cầu Delta đã hạ cánh theo thứ tự các chòm sao. Chuyển từ U2 sang V2 thay vì từ U2 sang V1 sẽ dẫn đến động cơ không quay hoặc tiêu thụ dòng điện khóa rôto khi kết nối theo hình tam giác.
- Chuyển tiếp liền mạch. Điểm sao và cầu delta đóng lại cùng lúc, nối hai đường dây lại với nhau.
- Chuyển đổi quá sớm. Dòng điện khởi động hiện tại gần bằng dòng điện khởi động trực tiếp, và phương pháp khởi động giảm áp không mang lại hiệu quả gì.
- Sử dụng công tắc chuyển mạch. Nó có ba vị trí nhưng không có mẫu tiếp xúc phù hợp, và vị trí giữa có thể không mở được tất cả các đầu nối.
Câu hỏi thường gặp
Công tắc sao-tam giác có chức năng gì?
Hệ thống này kết nối động cơ sáu cực theo sơ đồ sao để khởi động, sau đó chuyển sang sơ đồ tam giác để vận hành, giúp giảm dòng điện khởi động xuống còn khoảng một phần ba so với phương pháp khởi động trực tiếp.
Tại sao phương pháp khởi động sao-tam giác lại làm giảm dòng điện khởi động?
Trong mạch sao, mỗi cuộn dây nhận được điện áp pha thay vì điện áp đường dây, tương đương khoảng 58% điện áp đường dây, do đó dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây giảm xuống còn khoảng một phần ba. Mô-men xoắn cũng giảm theo tỷ lệ tương ứng.
Bất kỳ động cơ nào cũng có thể khởi động theo phương pháp sao-tam giác được không?
Chỉ có động cơ có sáu cực dẫn ra ngoài và thông số định mức kết nối tam giác phù hợp với điện áp nguồn. Một động cơ được quấn dây cho điện áp 230 V theo sơ đồ tam giác không thể khởi động theo phương pháp sao-tam giác trên nguồn điện 400 V.
Khi nào cần chuyển từ kết nối sao sang kết nối tam giác?
Ở mức khoảng 75 đến 80 phần trăm tốc độ chạy. Trên thực tế, điều này tương ứng với việc cài đặt bộ hẹn giờ trong vài giây, hoặc một rơle dòng điện sẽ kích hoạt quá trình chuyển đổi khi dòng điện khởi động đã giảm xuống.
Tôi có thể sử dụng công tắc chuyển mạch cho mạch sao-tam giác không?
Không. Công tắc chuyển mạch có ba vị trí nhưng sơ đồ tiếp điểm khác nhau, được thiết kế để hai nguồn cấp điện cho một tải. Trong mạch sao-tam giác, các cuộn dây phải được nối chéo theo sơ đồ tam giác và nối chung tại điểm trung tâm theo sơ đồ sao.
Nếu công tắc chuyển sang chế độ khác quá sớm thì sẽ xảy ra chuyện gì?
Động cơ chưa tăng tốc đủ, do đó, cách nối delta tạo ra một đợt tăng dòng điện gần tương đương với khởi động trực tiếp, và động cơ có thể bị kẹt thay vì tăng tốc.
Công tắc sao-tam giác có cần thiết bị khóa liên động không?
Công tắc này có cơ cấu khóa liên động cơ học buộc tay cầm phải chuyển qua vị trí “tắt”. Bộ khởi động dựa trên công tắc tơ cần có cơ cấu khóa liên động điện giữa các công tắc tơ sao và tam giác, cũng như một bộ hẹn giờ.
Hiện nay, phương pháp kết nối sao-tam giác vẫn còn được sử dụng trong các hệ thống lắp đặt hiện đại không?
Đúng vậy, đối với các máy bơm, quạt và máy nén khí có tải khởi động nhẹ. Các bộ khởi động mềm và bộ biến tần điện tử đã thay thế phương pháp này trong nhiều hệ thống lắp đặt mới, nhưng vẫn còn rất nhiều tủ điện hiện có vẫn sử dụng phương pháp kết nối sao-tam giác.
Phối hợp công tắc với cuộn dây
Công tắc sao-tam giác là một thiết bị đơn giản, chỉ hoạt động khi động cơ, cách bố trí các cực và quá trình chuyển đổi đều đúng. Bản thân công tắc hiếm khi bị hỏng; nguyên nhân thường nằm ở các cầu nối tam giác hoặc thời gian chuyển đổi.
Cấu hình sao-tam giác có sẵn trên Dòng LW26 và Dòng LW40, cùng với các cơ chế đảo chiều và chuyển đổi, và toàn bộ dòng sản phẩm có trên trang Các trang về công tắc xoay và bộ cách ly. Nếu bạn đang phân vân giữa công tắc và bộ khởi động bằng rơle, thì Hướng dẫn lựa chọn các loại công tắc xoay trình bày sự khác biệt trong các thỏa thuận liên lạc, và cơ cấu công tắc cam giải thích cách thiết lập chuỗi lệnh bên trong công tắc.
Vui lòng cung cấp cho chúng tôi thông tin trên nhãn hiệu động cơ, điện áp cấp nguồn và hình thức khởi động (thủ công hay tự động), và chúng tôi sẽ xác nhận xem động cơ có thể khởi động theo phương pháp sao-tam giác hay không trước khi báo giá công tắc.