Các loại rơ le khởi động động cơ xoay chiều 1 phase

Các động cơ 1 phase bao giờ cũng có tiếp điểm K đóng mạch. Khi khởi động và ngắt mạch cuộn dây đề (Start) khi tốc độ rôto đạt khoảng 75-80% tốc độ định mức. Rơ le khởi động chính là tiếp điểm K hoạt động tự động nhờ một tín hiệu nào đó khi động cơ khởi động. Tín hiệu đó có thể là dòng điện, điện áp và nhiệt. Dựa vào các tín hiệu đó, rơ le khởi động được phân thành 4 loại như sau:

  • Relay dòng.
  • Relay bán dẫn.
  • Relay điện áp.
  • Relay dây nóng.

Cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây nhé.

Relay dòng khởi động

Cấu tạo

  1. Lõi thép nhiễm từ tính.
  2. Cuộn dây.
  3. Tiếp điểm thường mở của relay (tiếp điểm K).
  4. Nối với nguồn điện.
  5. Nối với cuộn chạy (R) của động cơ một phase.
  6. Nối với cuộn đề (S) của động cơ một phase.
  7. Vỏ của relay.
Cấu tạo relay dòng
Cấu tạo relay dòng

Nguyên lý làm việc

Khi cấp nguồn cho động cơ xoay chiều không đồng bộ một pha, đặc biệt là trong các ứng dụng như lốc tủ lạnh, dòng khởi động của động cơ thường rất lớn so với dòng định mức. Đây là hiện tượng phổ biến do mômen cản lớn khi động cơ bắt đầu quay.

Cụ thể, khi cấp nguồn vào động cơ qua chân (4) và chân chung (C), dòng khởi động Ikđ đi qua cuộn dây (2) và cuộn chạy tăng vọt, tạo ra từ trường lớn trong cuộn dây. Từ trường này đủ để hút lõi thép (1) di chuyển lên, đóng tiếp điểm (3), qua đó cấp nguồn cho cuộn đề để hỗ trợ khởi động động cơ.

Trong quá trình khởi động, khi dòng điện Ikđ giảm dần và tốc độ rôto đạt khoảng 75% tốc độ định mức, lực từ trường sinh ra trên cuộn dây cũng giảm theo. Khi lực từ trường không còn đủ để thắng được trọng lực, lõi thép (1) sẽ rơi xuống, mở tiếp điểm (3), ngắt cuộn đề, kết thúc quá trình khởi động của động cơ.

Các điểm chính trong quá trình khởi động:

  • A: Lúc bắt đầu cấp điện cho động cơ.
  • B: Rôto bắt đầu quay và động cơ khởi động.
  • C: Điểm ngắt tiếp điểm (3), tức là lúc dòng khởi động giảm và động cơ chuyển sang trạng thái hoạt động ổn định.
  • ID: Dòng làm việc của động cơ sau khi khởi động xong.
  • ID’: Dòng điện khi động cơ không tải.
Đặc tính của dòng khởi động chạy cho lốc tủ lạnh có công suất 1/4 HP 
Đặc tính của dòng khởi động chạy cho lốc tủ lạnh có công suất 1/4 HP

Đặc tính dòng khởi động cho block tủ lạnh công suất 1/4 HP

Đối với động cơ chạy block máy tủ lạnh công suất 1/4 HP, dòng khởi động cao nhất có thể đạt từ 4,5A đến 5A. Mặc dù dòng khởi động cao, thời gian tăng dòng rất ngắn, chỉ trong khoảng 0,1 – 0,2 giây, nên nó ít ảnh hưởng đến động cơ. Điều này giúp bảo vệ động cơ khỏi các tác động tiêu cực của dòng khởi động lớn và đảm bảo sự ổn định trong quá trình khởi động.

Relay bán dẫn khởi động

Cấu tạo

  1. Diode bán dẫn.
  2. Chân cấp nguồn AC
  3. Chân nối với cuộn chạy (R) của động cơ.
  4. Chân nối với cuộn đề (S) của động cơ.
Cấu tạo relay bán dẫn
Cấu tạo relay bán dẫn

Nguyên lý làm việc

Khi cấp nguồn AC 220V vào động cơ xoay chiều một pha qua chân chung (C) và cuộn chạy (R), dòng khởi động Ikđ qua động cơ thường rất lớn do mômen cản của động cơ. Quá trình này diễn ra theo các bước sau:

  1. Dòng khởi động lớn: Ban đầu, do mômen cản lớn và cuộn chạy có điện trở không đổi, dòng khởi động Ikđ qua cuộn chạy R tăng rất cao, vượt mức dòng điện định mức của động cơ.
  2. Điện áp tức thời tăng: Điện áp tức thời đặt lên hai đầu cuộn dây tại chân C và chân 2 tăng lên, vượt giá trị điện áp 220V ban đầu. Sự tăng điện áp này là kết quả của dòng khởi động lớn tạo ra sự thay đổi điện áp tạm thời trên cuộn dây chạy.
  3. Diode bắt đầu dẫn: Khi điện áp tức thời tại hai đầu C2 vượt quá giá trị ngưỡng của diode (1), diode này dẫn điện. Khi diode dẫn, nó cho phép dòng điện chạy qua cuộn dây đề để hỗ trợ khởi động động cơ.
  4. Động cơ bắt đầu khởi động: Khi cuộn đề bắt đầu hoạt động, động cơ bắt đầu khởi động và dần dần tăng tốc. Quá trình này kéo theo sự giảm dần của dòng khởi động Ikđ.
  5. Dòng khởi động giảm, điện áp ổn định: Khi động cơ đạt gần tốc độ định mức, dòng khởi động giảm xuống và ổn định ở mức dòng định mức của động cơ. Điện áp giữa C2 cũng giảm dần trở về mức 220V.
  6. Diode ngắt: Khi điện áp giữa C2 giảm về giá trị 220V, điện áp này không còn đủ cao để diode (1) dẫn nữa, dẫn đến việc diode ngừng dẫn và cuộn đề ngừng hoạt động. Lúc này, động cơ tiếp tục vận hành bình thường chỉ với cuộn chạy.

Relay điện áp khởi động (Potentialrelay)

Cấu tạo

1- Cuộn dây
2- Tấm sắt.
3- Lò xo.
4- Đối trọng.
5 – 6 Tiếp điểm thường đóng.
7 – Thanh mang tiếp điểm.
8-9 Tiếp điểm thường mở.
10-11: Nguồn cấp cho relay điện áp.
12- Giá đỡ cố định

Cấu tạo relay điện áp khởi động
Cấu tạo relay điện áp khởi động

Relay điện áp ngày càng được sử dụng rất nhiều phổ biến rộng rãi trong các máy điều hòa nhiệt độ và ngay trong cả tủ lạnh như một số tủ lạnh Aqua, Sharp,…

Đặc tính của dòng khởi động chạy cho lốc tủ lạnh có công suất ¼ HP dùng relay điện áp.
Đặc tính của dòng khởi động chạy cho lốc tủ lạnh có công suất ¼ HP dùng relay điện áp.
  • IB’– Dòng ngắn mạch của cuộn làm việc.
  • IB – Dòng ngắn mạch của cuộn R và S.
  • Ic – Dòng của R+S khi n gần bằng 75% nđm
  • I – Dòng làm việc.
  • n – Tốc độ động cơ.
  • nđm– Tốc độ định mức.

Rơ le điện áp có bề ngoài tương tự như rơ le dòng điện, nhưng hoạt động dựa trên điện áp tăng khi tốc độ rôto gần đạt giá trị định mức. Có thể phân biệt rơ le dòng điện và rơ le điện áp qua đường kính dây quấn của cuộn dây điện từ; dây của cuộn dây rơ le dòng điện to hơn, trong khi dây của cuộn dây rơ le điện áp rất nhỏ.

Tiếp điểm K khởi động của rơ le điện áp thường đóng và chỉ mở khi tốc độ rôto đạt 75-100% tốc độ định mức. Đây là ưu điểm lớn nhất của rơ le điện áp so với rơ le dòng điện, vì tiếp điểm ở trạng thái đóng khi có điện, không gây hồ quang ở các tiếp điểm.

Cuộn dây điện từ của rơ le được nối qua cuộn khởi động. Do cuộn dây rất mảnh nên dòng điện qua cuộn điện áp rất nhỏ, không gây hư hại cho động cơ.

Nguyên lý hoạt động

Khi cấp điện cho động cơ một pha, relay điện áp đóng vai trò quan trọng trong quá trình khởi động và ngắt cuộn dây khởi động để chuyển động cơ vào trạng thái làm việc bình thường. Dưới đây là quy trình hoạt động chi tiết của relay điện áp trong quá trình khởi động động cơ:

1. Giai đoạn khởi động:

  • Khi cấp nguồn cho động cơ, cả cuộn dây chạy (R) và cuộn dây khởi động (Rs) đều có điện, do tiếp điểm khởi động của relay điện áp đang ở trạng thái thường đóng (5) và (6).
  • Ban đầu, tốc độ rôto còn thấp, dòng khởi động lớn, và điện thế qua cuộn dây relay điện áp thấp. Vì thế, relay điện áp không tác động, cho phép cuộn dây khởi động tham gia vào quá trình tăng tốc cho động cơ.

2. Quá trình tăng tốc:

  • Khi tốc độ rôto tăng lên và đạt khoảng 75% tốc độ định mức, dòng qua cuộn dây khởi động bắt đầu giảm xuống, đồng thời điện thế qua cuộn dây relay điện áp tăng lên.
  • Lực điện từ sinh ra trong relay điện áp bắt đầu đủ mạnh để vượt qua lực lò xo (3) và đối trọng (4), hút tấm sắt (2) đi xuống.

3. Ngắt cuộn dây khởi động:

  • Khi lực điện từ đủ lớn để hút tấm sắt (2), relay điện áp tác động, làm ngắt tiếp điểm khởi động (5), (6).
  • Kết quả là cuộn dây khởi động (Rs) bị ngắt, động cơ chuyển sang hoạt động chỉ với cuộn dây chạy (R), đưa động cơ vào trạng thái hoạt động bình thường.

4. Trạng thái làm việc:

Sau khi ngắt cuộn dây khởi động, relay điện áp giữ nguyên trạng thái ngắt suốt thời gian động cơ hoạt động. Điều này đảm bảo rằng cuộn dây khởi động chỉ tham gia trong giai đoạn khởi động ban đầu và không gây tổn thất hoặc làm nóng động cơ khi hoạt động ở chế độ bình thường.

5. Chức năng bảo vệ:

Relay điện áp cũng đảm bảo rằng, nếu điện áp giảm đột ngột trong quá trình hoạt động, đối trọng (4) và lò xo (3) sẽ kéo cơ cấu mang thanh (7) về vị trí ban đầu, đóng lại tiếp điểm thường đóng và sẵn sàng cho lần khởi động tiếp theo.

Relay dây nóng khởi động

Cấu tạo

(a), (b) – Hai tiếp điểm thường đóng.
1- Relay dây nóng.
2- Dây đốt nóng L.
3- Thanh lưỡng kim thứ nhất.
4- Thanh lưỡng kim thứ hai.
5- Dây nối giữa hai thanh lưỡng kim.
6- Động cơ một pha (Rs cuộn khởi động, Rr cuộn làm việc)

Cấu tạo của relay dây nóng rất đơn giản gần một dây điện trở phát nhiệt mắc nối tiếp với hai thanh lưỡng kim mang hai tiếp điểm, một cho cuộn khởi động, một để bảo vệ động cơ. Hai thanh lưỡng kim được nối với nhau bằng một dây nối có độ giãn nở nhiệt rất tốt. Duy trì khoảng cách giữa hai thanh lưỡng kim.

Cấu tạo relay dây nóng
Cấu tạo relay dây nóng

Nguyên lý làm việc

1. Khởi động động cơ:

  • Khi cấp điện cho hệ thống, dòng điện đi qua cả cuộn khởi độngcuộn làm việc. Hai tiếp điểm ở đầu thanh lưỡng kim (a) và (b) thường đóng, cho phép động cơ khởi động.
  • Dòng điện ngắn mạch lớn có thể làm cho dây đốt (2) tỏa nhiệt, làm cho thanh lưỡng kim (4) bắt đầu nóng lên.

2. Ngắt tiếp điểm khởi động:

  • Khi động cơ khởi động, nhiệt lượng từ dây đốt đủ lớn sẽ làm cho thanh lưỡng kim (4) cong lại, ngắt tiếp điểm khởi động, từ đó cuộn khởi động bị ngắt.
  • Sau khi tiếp điểm khởi động bị ngắt, dòng điện qua cuộn làm việc tiếp tục hoạt động, động cơ vẫn làm việc bình thường.

3. Tiếp điểm làm việc:

  • Tiếp điểm (b) không đóng lại do nhiệt độ sinh ra từ dây điện trở vẫn đủ để duy trì độ dãn nở của sợi dây nối (5), giữ tiếp điểm ở trạng thái mở.
  • Khi động cơ hoạt động bình thường, nhiệt độ và dòng điện sẽ ổn định ở mức an toàn, tiếp điểm của cuộn làm việc vẫn đóng.

4. Bảo vệ quá tải:

  • Nếu động cơ gặp tình trạng quá tải, dòng điện qua cuộn dây sẽ tăng, làm nhiệt sinh ra nhiều hơn. Khi nhiệt lượng đủ lớn, tiếp điểm (a) và (b) sẽ ngắt, bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng.
  • Sau một thời gian, khi nhiệt độ giảm và relay nguội dần, các tiếp điểm sẽ đóng lại để cho phép khởi động lại động cơ.

Ưu nhược điểm

Ưu điểm

  • Đơn giản: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng và lắp đặt.
  • Không phụ thuộc vào tư thế lắp đặt: Có thể lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của nó.

Nhược điểm

  • Chậm phản ứng với các thay đổi đột ngột: Khi mất điện đột ngột và sau đó có điện lại ngay lập tức, relay không thể đóng lại ngay lập tức do thanh lưỡng kim chưa đủ thời gian để nguội và trở về vị trí ban đầu.
  • Cồng kềnh và bất tiện: Đôi khi cần phải lắp thêm relay bảo vệ khác để đảm bảo an toàn cho động cơ, làm tăng độ cồng kềnh của hệ thống.
  • Tiếp điểm đóng mở không dứt khoát: Các cặp tiếp điểm (a) và (b) có thể không hoạt động chính xác, dẫn đến hư hỏng cho động cơ và các thiết bị khác.

*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng

Chia sẻ

Các loại rơ le khởi động động cơ xoay chiều 1 phase

hoặc copy link

Mục lục

kho lạnh Bách Khoa Cảm ơn Quý khách đã quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi. Đội ngũ tư vấn của công ty sẽ liên hệ đến Quý khách trong 24h tới

Thông tin liên hệ

Gửi