1 Mạch khởi động động cơ KĐB 3 pha dùng khởi động từ đơn

Đối với các mạch điện công nghiệp thông thường thì nguồn điện thường được chia làm 2: nguồn động lực dùng cho các thiết bị chính như động cơ, và nguồn điện điều khiển dùng cho các thiết bị đóng cắt và điều khiển.

Trong đó:

+ L1,L2,L3,N : là ký hiệu các pha điện của nguồn điện 3 pha

+ CB : cầu giao,

+ Fuse : Cầu chì

+ K11 : khởi động từ

+ OLD : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải

Đối với loại mạch điều khiển dùng để khởi động động cơ có dùng khởi động từ, thì trên nhìn từ trái qua phải chúng ta có:

– Nút nhấn dạng duy trì (OFF) dùng để tắt động cơ,

– Công tắc thường mở (ON) dùng để bật động cơ chạy,

– Tiếp điểm thường mở khởi động từ (K12) dùng để duy trì trạng thái của công tắc ON,

– Cuộn hút khởi động từ (K11) dùng hút các tiếp điểm cơ khí của khởi động từ cấp điện cho động cơ,

– Tiếp điểm rơ le nhiệt (OLR) dùng để ngắt mạch tắt tắt động cơ khi quá tải.

Mạch điện này được nuôi bằng nguồn điện 1 pha 220VAC, hoặc sử dụng thiết bị nguồn nuôi 24VDC để đảm bảo an toàn (K11 được nối qua rơ le trung gian hoặc phải mua loại 24VDC).

• Ưu điểm: điều khiển được từ xa, an toàn, tần số thao tác cao, bảo vệ nhiều sự cố.
• Nhược: Mạch phức tạp, chi phí cao..

Xem thêm:

Các cách khởi động động cơ không đồng bộ ba pha.

Rơ le trung gian là gì? Cách đấu nối chuẩn 2022

2 Mạch điện mở máy động cơ điện ba pha có thử nháp

Nếu nhìn qua, có thể thấy mạch điện này khá giống với mạch điện khởi động động cơ 3 phá phía trên. Điều khác biệt là ở mạch này có sử dụng bộ nút nhất liên động JOG (gồm 2 tiếp điểm thường mở và thường đóng nối liên động với nhau).

Khi bấm và giữ nút bấm thì động cơ khởi động và chạy. Khi không ấn thì động cơ dừng hoạt động.

3 Mạch điện điều khiển động cơ điện hai vị trí

Mạch điều khiển một động cơ ở hai vị trí có thể gắn 2 bộ nút nhấn ở hai nơi khác nhau. Động cơ có thể điều khiển chạy, dừng ở vị trí.

– Sơ đồ đấu dây

+ Sử dụng hai nút nhấn thường hở ON1, ON2 mắc song song với nhau và song song với tiếp điểm phụ K.

+ Hai nút nhấn thường đóng OFF1, OFF2 mắc nối tiếp nhau.

– Nguyên lý hoạt động:

+ Khi nhấn ON1 hoặc ON2 thì mạch kín, động cơ chạy.

+ Khi nhấn nút OFF1 hoặc OFF2 thì mạch bị điều khiển hở mạch, động cơ dừng.

4 Mạch mở máy động cơ lồng sóc qua cuộn kháng

Trong đó:

– CD: Cầu dao đóng cắt mạch điện.

– CC1, CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển.

– T, N: Công tắc tơ khống chế chiều quay thuận và ngược.

– RTZ: Rơ le thời gian khống chế quá trình khởi động.

– K1: Công tắc tơ nối cuộn dây stato hình sao.

– K2: Công tắc tơ nối cuộn dây stato hình tam giác.

– RN: Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ.

Nguyên lý hoạt động:

– Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển.

– Muốn động cơ quay theo chiều thuận ấn MT, công tắc tơ T có điện, đóng tiếp điểm T(3-4) tự duy trì, mở tiếp điểm T(7-8) tránh sự tác động đồng thời của công tắc tơ N.

– Tiếp điểm T(2-9) đóng lại cấp điện cho RTZ .

– Đồng thời các tiếp điểm T ở mạch động lực đóng lại, động cơ khởi động theo chiều thuận thông qua cuộn kháng( Umm < Uđm ).

– Sau thời gian chỉnh  định của RTZ  thì tiếp điểm thường mở đóng chậm RTZ đóng lại cấp nguồn cho công tắc tơ K.

– Công tắc tơ K có điện tác động đóng các tiếp điểm K ở mạch động lực đưa điện 3 pha trực tiếp vào động cơ. Động cơ tiếp tục tăng tốc và làm việc với Uđm.

– Muốn động cơ quay theo chiều ngược, ấn MN, công tắc tơ N có điện, động cơ được nối vào lưới với thứ tự đảo 2 pha. Quá trình khởi động tương tự như khi ta cho quay theo chiều thuận.

– Muốn dừng động cơ, nhấn nút D, công tắc tơ T(hoặc N) và K mất điện, động cơ được cắt ra  khỏi nguồn và dừng tự do.

Nguyên lý khởi động dùng cuộn kháng là mối tiếp với mạch stator một cuộn kháng 3 pha trong khi khởi động, sau đó loại ra và đóng điện trực tiếp.

5 Mạch khởi động sao – tam giác dùng PLC

Hiện nay có nhiều giải pháp khởi động động cơ như sử dụng khởi động mềm, sử dụng biến tần hay khởi động trực tiếp. Trong đó khởi động sao tam giác là một trong các biện pháp khởi động phổ biến nhất. Bởi chi phí thấp và tính thông dụng cao. VCC đã chia sẻ một bài viết chi tiết “Tổng hợp kiến thức đầy đủ về mạch sao tam giác“. Trong phần này sẽ giới thiệu mạch khởi động sao tam giác dùng PLC

Mạch khởi động sao tam giác được sử dụng để khởi động các động cơ 3 pha có công suất trung bình.

Ưu điểm của mạch khởi động sao tam giác dùng PLC là mạch điều khiển đơn giản, không cần thay đổi phần đấu dây, độ tin cậy cao. Tuy nhiên giá PLC cao nên làm tăng chi phí cho mạch, phải có kiến thức về lập trình PLC. Ta có thể kết hợp với ứng dụng khác khi dùng PLC.

Sơ đồ đấu dây

+ Ngõ vào PLC đọc trạng thái hai nút nhấn ON và OFF ở hai chân I1 và I2.

+ Ngõ ra PLC điều khiển 3 contactor K, K1 và K2 với các ngõ ra tương ứng Q1, Q2, Q3. Tiếp điểm thường đóng rơ le nhiệt ORL sẽ nối tiếp với cuộn dây của contactor K.

Hình bên dưới là sơ đồ đấu dây mạch khởi động sao tam giác bằng PLC.

Chương trình trên PLC

Chương trình trên PLC hoạt động như sau:

+ PLC sẽ đọc trạng thái hai nút nhấn Start, Stop. Khi nhấn nút Start thì Q1 sẽ bật, cuộn K được cấp điện nên contactor K đóng.

+ Q1 bật thì kéo theo Q2 bật, làm cho contactor K2 đóng nên động cơ chạy chế độ sao. Đồng thời khi Q1 bật thì Timer T1 bắt đầu đếm thời gian.

+ Khi T1 đếm đến thời gian đặt trước 5s thì tiếp điểm thường đóng T1 mở ra làm cho K2 mở. Đồng thời tiếp điểm thường hở T1 đóng lại bật ngõ ra Q3 nên cuộn K1 hút, động cơ chạy chế độ tam giác.

+ Khi nhấn nút OFF thì Q1 tắt, mạch ngừng hoạt động.

6 Mạch đảo chiều động cơ điện ba pha

Trong đó:

• CD: Cầu dao đóng ngắt mạch điện.
• CC1,CC2: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch động lực và mạch điều khiển
• D, MT, MN: Các nút dừng, mở thuận và mở ngược.
• T, N Các công tắc tơ khống chế chiều quay động cơ.
• RN: Rơ re nhiệt  bảo vệ quá tải cho động cơ.

 Nguyên lý hoạt động trong mạch điện

– Đóng CD cấp điện cho mạch. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ấn MT, công tắc tơ T có điện, đóng tiếp điểm T(3-4) tự duy trì, mở tiếp điểm T(7-8) tránh sự tác động đồng thời của công tắc tơ N.

– Đồng thời các tiếp điểm T ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ Đ quay theo chiều thuận.

– Muốn động cơ quay theo chiều ngược ấn MN, công tắc tơ N có điện đóng tiếp điểm N(6-7) tự duy trì, mở tiếp điểm N(4-5) tránh sự tác động đồng thời của công tắc tơ T.

– Đồng thời các tiếp điểm N ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ Đ quay theo chiều ngược lại.

– Muốn dừng động cơ, ấn nút D, công tắc tơ T (hoặc N) mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng tự do.

7 Hãm động năng

Hình 07: Hãm động năng
Trong đó:

• CD: Cầu dao đóng cắt mạch điện.
• CC1,CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển
• MT, MN : Nút ấn mở máy thuận, mở máy ngược.
• D : Nút ấn dừng hãm.
• T và N: Công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược.
• H và RTZ: Công tắc tơ và rơle thời gian khống chế quá trình hãm.
• BA và CL : Máy biến áp và bộ chỉnh lưu cấp nguồn một chiều cho quá trình     hãm động năng.
• Đ : Động cơ KĐB ba pharôto lồng sóc.
• RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ.

Nguyên lý hoạt động của mạch điện cơ bản

– Cấp điện cho mạch, nhấn nút MT (hoặc MN), công tắc tơ T( hoặcN ) có điện, động cơ được nối nguồn 3 pha và làm việc theo chiều thuận (hoặc ngược).

– Muốn dừng, nhấn nút D, công tắc tơ T( hoặc N) mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn 3 pha.

– Đồng thời công tắc tơ H và rơle RTZ có điện, đóng tiếp điểm H(1-9) tự duy trì, các tiếp điểm H ở mạch động lực đóng lại  cấp nguồn một chiều vào động cơ, động cơ thực hiện quá trình hãm động năng.

– Quá trình hãm động năng kết thúc khi tiếp điểm RTZ( 9-10 ) mở ra, công tắc tơ H và rơle RTZ mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn một chiều.

8 Mạch đảo chiều tự động dùng công tắc hành trình

Mạch đảo chiều quay tự động dùng công tắc hành trình là mạch điều khiển động cơ chạy thuận nghịch luân phiên có thời gian dừng. Ứng dụng trong các quy trình tự động có sự di chuyển qua lại tự động như tưới cây, bón phân…

Sơ đồ đấu dây

Sử dụng 2 timer (hay rơ le thời gian) để điều khiển thời gian dừng trước khi chuyển mạch từ thuận sang nghịch và ngược lại.

+ Tiếp điểm duy trì K_T mắc nối tiếp với tiếp điểm thường đóng của công tắc hành trình HT_T.

+ Tiếp điểm thường hở của timer 1 mắc song song với nút nhấn ON_N. Thường hở của timer 2 mắc song song với nút nhấn ON_T. Để sau khi timer dừng động cơ một khoảng thời gian sẽ đóng contactor chạy chiều ngược lại. Mạch do đó sẽ luân phiên chạy tự động.

+ Mạch đảo chiều dùng 2 contactor nên luôn được khóa chéo để đảm bảo tại một thời điểm chỉ một contactor được phép đóng.

Nguyên lý hoạt động

+ Khi nhấn nút ON_T thì contactor K_T đóng, động cơ quay theo chiều thuận, kéo theo tải di chuyển.

+ Khi tải đi đến tác động đến công tắc hành trình thuận thì làm tiếp điểm công tắc thay đổi trạng thái ngắt điện contactor K_T nên động cơ ngừng quay. Đồng thời cuộn dây timer 1 được cấp điện, do động cơ ngừng quay nên công tắc hành trình vẫn giữ trạng thái tác động.

+ Khi Timer 1 đếm đến thời gian đã cài đặt trước thì tiếp điểm thường mở T1 chuyển sang thường đóng. Nên cuộn contactor K_N được cấp điện và động cơ quay chiều ngược lại. Như vậy động cơ ngừng quay một khoảng thời gian là T1 trước khi quay ngược lại.

+ Khi động cơ quay theo chiều ngược đến vị trí làm công tắc hành trình ngược tác động thì động cơ ngừng hoạt động. Đồng thời cuộn dây timer 2 được cấp điện.

+ Khi timer 2 đếm đủ thời gian đã cài trước đó thì contactor K_T được kích trở lại nên động cơ quay thuận. Thời gian T2 là khoảng thời gian dừng trước khi chuyển từ chạy thuận sang chạy ngược.

9 Mạch hãm ngược

 

Trong đó:

• Đ: Động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc.
• CD: Cầu dao đóng cắt mạch điện.
• CC1,CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển.
• T và N: Các công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược.
• RKT và H: Rơle kiểm tra tốc độ và công tắc tơ khống chế quá trình hãm
• RN : Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ .

Nguyên lý hoạt động của mạch điện

– Cấp điện cho mạch, nhấn nút M, công tắc tơ K có điện, động cơ được nối nguồn 3 pha và làm việc.

– Muốn dừng, nhấn nút D, công tắc tơ K mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn 3 pha.

– Đồng thời công tắc tơ H và rơle RTZ có điện, đóng tiếp điểm H ở mạch điều khiển tự duy trì, các tiếp điểm H ở mạch động lực đóng lại  đảo 2 trong 3 pha cấp vào động cơ, động cơ thực hiện quá trình ngược.

– Quá trình ngược kết thúc khi tiếp điểm RTZ thường đóng mở chậm mở ra, công tắc tơ H và rơle RTZ mất điện.

10 Mạch điều khiển động cơ hai cấp tốc độ kiểu sao – tam giác kép

Trong đó:

– CD: Cầu dao đóng ngắt mạch điện.

– CC1,CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển.

– D, MT, MN: Các nút dừng, mở thuận và mở ngựơc.

– M, MYY  : Các nút nhấn chọn tốc độ cho động cơ.

– T và N: Các công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược

– K1: Công tắc tơ nối cuộn dây Stato động cơ hình tam giác

– K2, K3: Công tắc tơ nối cuộn dây Stato động cơ hình sao kép.

– RTr: Rơle trung gian đảm bảo trình tự chọn tốc độ trước khi chọn chiều quay ở thời điểm ban đầu.

– RTZ và H: Rơle và công tắc tơ khống chế quá trình hãm động năng.

– BA và CL : Máy biến áp và bộ chỉnh lưu cấp nguồn một chiều cho quá trình hãm động năng.

– RN : Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ.

– Đ: Động cơ KĐB ba pha hai cấp tốc độ.

Nguyên lý hoạt động trong mạch điện

– Đóng CD cấp nguồn cho mạch. Chọn tốc độ bằng các nút ấn M hoặc MYY. Công tắc tơ K1 hoặc K2 và K3 có điện tác động nối bộ dây quấn stato theo hình tam giác (tốc độ thấp) hoặc hình sao kép (tốc độ cao).

– Đồng thời đóng tiếp điểm K1(1-22) hoặc K2, K3 (1-21-22) cấp điện cho RTr để chuẩn bị chọn chiều quay.

– Chọn chiều quay bằng các nút nhấn MT hoặc MN. Công tắc tơ T hoặc N có điện tác động cấp điện  cho động cơ khởi động và làm việc theo tốc độ và chiều quay đã chọn.

– Muốn dừng động cơ ấn nút D, công tắc tơ T hoặc N, K1 hoặc K2, K3 và RTr mất điện. H, RTZ có điện, các tiếp điểm H đóng lại, dòng điện một chiều được đưa vào cuộn dây Stato động cơ hình tam giác, động cơ tiến hành hãm động năng.

– Quá trình hãm kết thúc khi tiếp điểm RTZ mở ra, công tắc tơ H, RTZ mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn một chiều .

11 Mạch điện tự động chuyển nguồn điện cho động cơ khi nguồn chính bị sự cố mất điện

Đối với những nhà máy sản xuất thì việc dừng hoạt động sản xuất trong 1 khoảng thời gian cũng gây ra tổn thất lớn. Nhất là những sự cố hi hữu như mất điện, cắt điện đột ngột.

Mạch điện tự động chuyển nguồn điện cho động cơ khi nguồn chính bị mất điện sẽ tự động chuyển nguồn điện dự phòng hoặc đường dây điện khác (nếu có).

12 Mạch điện điều khiển động cơ theo thứ tự

Trong một số dây chuyền sản xuất, đòi hỏi động cơ chạy theo thứ tự nhất định. Sử dụng mạch điện cơ bản mở máy theo thứ tự tự động sữ giúp người vận hành tránh khỏi các sai sót.

Sơ đồ mạch tuần tự dùng 3 bộ nút nhấn ON, OFF để điều khiển động cơ chạy, dừng.

+ Ở mạch động lực, mỗi động cơ được đấu với một contactor riêng biệt. Và được bảo vệ quá tải bởi rơ le nhiệt.

+ Bộ nút nhấn ON1, OFF1 điều khiển động cơ 1.

+ Bộ nút nhấn ON2, OFF2 nối tiếp với nút nhấn ON1 điều khiển động cơ 2

+ Bộ nút nhấn ON3, OFF3 nối tiếp với nút nhấn ON1, ON2 điều khiển động cơ số 3.

Nguyên lý hoạt động

Do mạch điều khiển động cơ 2 và 3 chỉ hoạt động khi động cơ 1 đang chạy. Nên động cơ 2 và 3 chỉ có thể hoạt động khi động cơ 1 đang chạy và động cơ 3 chỉ có thể chạy khi động cơ 2 đang chạy.

+ Khi nhấn ON1 thì contactor K1 hút, tiếp điểm phụ thường hở K1 đóng lại giữ trạng thái nút nhấn ON1. Đồng thời tiếp điểm chính contactor đóng lại cấp điện cho động cơ 1 hoạt động.

+ Do K1 đóng nên điện áp lúc này có ở đầu nút nhấn ON2. Khi nhấn nút ON2 thì động cơ 2 hoạt động.

+ Tương tự, khi động cơ 2 đang hoạt động nhấn nút ON3 thì động cơ 3 chạy.

+ Nhấn nút OFF1 để dừng động cơ 3, nhấn OFF2 để dừng động cơ 2 và 3. Và nhấn nút OFF1 để dừng động cơ 1, 2, 3

13 Mạch tuần tự 3 động cơ dùng PLC

Sơ đồ đấu dây dùng PLC như sau:

+ Nút nhấn ON nối với ngõ vào X0, nút nhấn OFF nối với ngõ vào X1. Khác với 2 mạch điện trên, đối với mạch PLC ta có thể sử dụng nút nhấn OFF ở dạng thường mở thay vì thường đóng.

+ PLC kết nối với cuộn dây contactor qua các ngõ ra Y0, Y1, Y2 tương ứng với contactor K1, K2, K3.

+ Tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt sẽ đấu nối tiếp với cuộn dây contactor.

Chương trình mạch điều khiển tuần tự trên PLC

Chương trình PLC hoạt động như sau:

+ Khi nhấn nút ON thì X0 bật lên làm mạch kín nên Y0 được bật. Lúc này cuộn dây contactor K1 được cấp điện nên động cơ 1 chạy. Đồng thời timer T1 đếm thời gian.

+ Khi T1 đếm đến 10s thì kích ngõ ra Y1 và timer T2 bắt đầu đếm thời gian. Y1 bật nên contactor K2 đóng làm động cơ 2 hoạt động.

+ Tương tự khi T2 đếm đủ thời gian đặt trước là 10s thì kích ngõ ra Y2, động cơ 3 bắt đầu hoạt động.

+ Khi nhấn X1 thì Y0 bị mất điện, kéo theo Y1 và Y2 bị tắt nên chương trình trở về trạng thái ban đầu.

14 Mạch đảo chiều động cơ dùng biến tần

Biến tần là thiết bị chuyên dụng để điều khiển tốc độ, khởi động mềm, đảo chiều động cơ không đồng bộ 3 pha. Ta có thể sử dụng biến tần để điều khiển việc đảo chiều động cơ. Ở đây chúng ta lấy ví dụ biến tần của hãng INVT để tìm hiểu các sử dụng biến tần cho việc đảo chiều.

Sơ đồ đấu dây

Việc đấu dây cho biến tần để điều khiển động cơ tương đối đơn giản. Sơ đồ mạch như hình bên dưới.

+ Nguồn điện 3 pha được cấp vào 3 chân nguồn R, S, T của biến tần; ngõ ra biến tần U, V, W nối trực tiếp với 3 dây của động cơ.

+ Sử dụng công tắc 3 vị trí để điều khiển chạy 2 chiều: tiếp điểm bên dưới của công tắc sẽ nối vào chân S1 và S2 của biến tần. Hai tiếp điểm trên của công tắc nối chụm lại và nối vào chân COM.

Biến tần có thể bật hoặc tắt chức năng tự động chạy lại động cơ, nên việc sử dụng công tắc vẫn an toàn như dùng nút nhấn.

Cài đặt thông số biến tần

– Thông số cơ bản

+ P00.18 = 1 trả lại thông số cài đặt ban đầu của nhà sản xuất

+ P00.03 = 50, P00.04 = 50  cài tần số lớn nhất cho động cơ là 50Hz (mặc định)

+ P00.11 = 5s cài thời gian tăng tốc là 5s (mặc định)

+ P00.12 = 5s cài thời gian giảm tốc là 5s (mặc định)

+ P01.21 = 0 tắt chế độ tự động chạy lại sau khi mất điện và có trở lại. (mặc định)

– Cài chế độ điều khiển biến tần bằng công tắc ngoài

+ P00.01 = 1 chọn chế độ điều khiển biến tần bằng công tắc hoặc nút nhấn ngoài

+ P05.01 = 1 Sử dụng chân S1 làm chức năng chạy thuận (mặc định)

+ P00.02 = 2 Sử dụng chân S2 làm chức năng chạy nghịch

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm: Biến tần là thiết bị tối tân trong việc điều khiển động cơ và bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố quá tải, cao áp, thấp áp,…. Thời gian khởi động, tăng tốc, biến đổi động cơ nhanh chóng và trơn tru.

+ Nhược điểm: Chi phí cho biến tần khá cao, đòi hỏi am hiểu để cài đặt biến tần chuẩn.