Cách thiết lập rơ-le thời gian sao–tam giác để khởi động động cơ: Độ trễ chuyển mạch và các nguyên tắc cơ bản về đấu nối?

Câu hỏi: Cách cài đặt rơ le thời gian sao–tam giác để khởi động động cơ: nguyên tắc cơ bản về độ trễ chuyển mạch và đấu dây?

Thời gian rơ le quyết định khoảng thời gian động cơ tăng tốc ở chế độ sao trước khi bộ khởi động chuyển sang kết nối lại ở chế độ tam giác. Thiết lập độ trễ dựa trên kích thước động cơ và tải lúc khởi động, đồng thời để rơ le điều khiển trình tự đóng mở các công tắc tơ chính, sao và tam giác với khoảng dừng chuyển mạch tích hợp nhằm ngăn ngừa ngắn mạch pha–pha tại thời điểm chuyển đổi.
1. Vì sao bộ khởi động sao–tam giác cần rơ le thời gian
Việc khởi động trực tiếp có thể làm dòng điện đạt từ sáu đến tám lần dòng điện định mức của động cơ. Khi nối sao, mỗi cuộn dây chịu khoảng 58 phần trăm điện áp dây, do đó dòng điện dây lúc khởi động giảm xuống còn khoảng một phần ba giá trị khởi động trực tiếp, thường bằng hai đến hai rưỡi lần dòng điện định mức. Đổi lại, mô-men xoắn cũng giảm xuống còn khoảng một phần ba, nên động cơ phải có khả năng tăng tốc dưới mô-men xoắn giảm.
• Phương pháp sao–tam giác phổ biến đối với các động cơ từ khoảng 5,5 kW đến 11 kW trở lên, khi cơ quan cung cấp điện hoặc mạng lưới nhà máy giới hạn dòng điện khởi động.
• Phương pháp này phù hợp với các tải có yêu cầu mô-men xoắn khởi động thấp, chẳng hạn như bơm ly tâm, quạt và máy công cụ được khởi động không tải. Các tải yêu cầu mô-men xoắn cao hoặc có quán tính lớn cần dùng bộ khởi động mềm hoặc phương pháp khác thay thế.
• Một rơ-le thời gian sao–tam giác chuyên dụng chèn một khoảng chờ chuyển mạch có chủ đích, thường là vài chục mili-giây, giữa việc ngắt mạch sao và đóng mạch tam giác. Một bộ hẹn giờ trễ bật chung không thể đảm bảo khoảng dừng này, do đó mạch công-tắc-tơ vẫn cần các khóa liên động chính xác.

2. Chọn Thời gian chạy ở chế độ sao từ Động cơ và Tải
Thời gian chạy ở chế độ sao phải đủ dài để động cơ đạt gần tốc độ định mức, nhưng cũng phải đủ ngắn nhằm tránh để động cơ vận hành ở mô-men xoắn giảm trong thời gian dài hơn mức cần thiết. Phần lớn hệ thống lắp đặt sử dụng độ trễ chuyển mạch trong khoảng từ 3 đến 30 giây.
• Bắt đầu từ tài liệu kỹ thuật của động cơ hoặc bộ khởi động nếu tài liệu nêu rõ thời gian chuyển mạch đề xuất.
• Theo kinh nghiệm thực tế tại hiện trường: các động cơ nhỏ với tải khởi động nhẹ, công suất đến khoảng 7,5 kW, thường cần 4–8 giây; các động cơ trung bình điều khiển bơm và quạt thường cần 8–15 giây; các trường hợp khởi động có quán tính lớn có thể cần tới 20–30 giây.
•Quan sát dòng điện động cơ trong lúc khởi động. Ở chế độ sao, dòng điện tăng lên, sau đó giảm dần khi tốc độ tăng lên. Thời điểm chuyển đổi tối ưu là ngay sau khi dòng điện đã giảm và ổn định, tức là động cơ đã đạt gần tốc độ vận hành.
•Nếu động cơ không thể tăng tốc trong khoảng thời gian trễ tối đa cho phép, tải yêu cầu mô-men xoắn khởi động lớn hơn mức mà kết nối sao cung cấp, do đó cần xem xét lại phương pháp khởi động.
•Chuyển đổi quá sớm gây ra đỉnh dòng điện lớn và cú giật mô-men xoắn tại thời điểm chuyển đổi; chuyển đổi quá muộn khiến động cơ vận hành ở mô-men xoắn thấp và nóng lên.
•Kiểm tra lại các thông số thiết lập mỗi khi tải được điều khiển thay đổi, ví dụ sau khi thay bánh công tác bơm hoặc cải tiến băng tải.

3. Cách Rơ-le thời gian phối hợp KM1, KM2 và KM3
Ở động cơ sáu đầu cực thông thường, KM1 nối nguồn với các đầu bắt đầu cuộn dây, KM3 nối ba đầu cuối cuộn dây với nhau để khởi động, còn KM2 tái nối mỗi đầu cuối cuộn dây với đầu cực dây pha liền kề để vận hành.
• Nhấn nút khởi động sẽ đóng đồng thời KM1 và KM3; động cơ tăng tốc ở chế độ sao trong khi rơ-le thời gian đếm thời gian.
• Khi kết thúc giai đoạn sao, bộ định thời mở KM3, chờ khoảng thời gian chuyển mạch nội bộ, sau đó đóng KM2 trong khi KM1 vẫn giữ trạng thái đóng để vận hành.
• KM2 và KM3 không bao giờ được đóng đồng thời. Việc đóng đồng thời sẽ nối các cuộn dây theo cấu hình ngắn mạch và gây ra sự cố ngắn mạch giữa các pha trên nguồn cấp. Cần sử dụng cả khóa cơ học và khóa điện như thể hiện trên sơ đồ khởi động, ngoài ra còn phải tuân thủ khoảng dừng chuyển mạch của bộ định thời.
• Lệnh dừng hoặc sự cố quá tải làm nhả KM1 và KM2 đồng thời đặt lại bộ định thời, do đó lần khởi động tiếp theo sẽ bắt đầu lại ở chế độ sao.
• Chọn kích thước contactor và rơ-le quá tải theo quy tắc khởi động trong IEC 60947-4-1 và sơ đồ khởi động. Rơ-le quá tải lắp ở mạch dây dẫn được chỉnh theo dòng điện định mức ghi trên nhãn động cơ; nếu lắp ở nhánh tam giác thì được chỉnh theo dòng điện nhánh này, thường bằng 0,58 lần dòng điện định mức.

4. Tránh hiện tượng sốc dòng điện khi chuyển đổi
Hầu hết hư hỏng trong cách khởi động sao–tam giác xảy ra vào thời điểm chuyển đổi nếu thời gian hoặc đấu nối không chính xác.
• Luôn mở contactor sao trước khi đóng contactor tam giác, và tuyệt đối không được đóng KM2 trong khi KM3 vẫn còn đóng, ngay cả trong vài mili giây. Khoảng thời gian hở ngắn này cho phép dòng khởi động suy giảm hoàn toàn, nhờ đó KM2 đóng vào động cơ đang quay thay vì tạo ra ngắn mạch.
• Kiểm tra kỹ rằng tiếp điểm đầu ra của rơ-le thời gian có khả năng chịu tải phù hợp với cuộn hút contactor mà nó điều khiển, đồng thời điện áp cấp cho rơ-le thời gian phải khớp với điện áp điều khiển của tủ.
• Lắp đặt thiết bị bảo vệ ngắn mạch ở phía sơ cấp sao cho phù hợp với dòng làm việc tam giác của động cơ, kèm theo hệ số an toàn hợp lý, đồng thời giữ nguyên thiết bị bảo vệ quá tải trong mạch cho cả hai chế độ khởi động.

5. Kiểm tra lại cài đặt rơ-le trước khi bàn giao
Một kiểm tra trên bàn thử kéo dài năm phút sẽ ngăn chặn tình trạng khởi động lần đầu thất bại tại hiện trường.
•DAQUAN cung cấp các rơ-le sao–tam giác chuyên dụng và rơ-le thời gian đa chức năng để điều khiển động cơ; hãy chọn một thiết bị có dải thời gian bao phủ giá trị cài đặt dự kiến của bạn và còn dư khoảng để điều chỉnh.
•Xác nhận sơ đồ chức năng in trên rơ-le: đầu ra sao, đầu ra tam giác và hành vi chuyển mạch phải khớp với trình tự khởi động được mô tả ở trên.
•Cấp điện cho rơ-le từ nguồn điều khiển bảng điều khiển, đo khoảng thời gian sao bằng đồng hồ bấm giờ và xác nhận khoảng cách giữa thời điểm mở sao và thời điểm đóng tam giác xuất hiện trong mọi chu kỳ.
•Ghi lại giá trị cài đặt cuối cùng lên nhãn bảng điều khiển hoặc sơ đồ đấu dây để nhân viên bảo trì có thể khôi phục lại sau khi thay thế.
Đối với các tải bất thường hoặc điều kiện nguồn điện đặc biệt, hãy xác minh giá trị cài đặt bằng cách đo dòng điện khởi động thực tế trong quá trình vận hành thử nghiệm thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm thông thường.