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. Relay khởi động chính là tiếp điểm K hoạt động tự động nhờ 1 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 có thể phân relay khởi động 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.

Nguyên lý làm việc

Khi cấp nguồn vào chân (4) và chân chung (C) của động cơ xoay chiều không động bộ một phase, lúc này do mômen cản của động cơ quá lớn dẫn đến dòng khởi động I_kđ qua cuộn dây (2) và cuộn chạy tăng vọt rất lớn, lớn hơn dòng định mức Iđm qua động cơ rất nhiều lần. 

Do đó, lực từ trường sinh ra trên cuộn dây (2) rất lớn, lực này đủ hút lõi thép (1) đi lên làm cho tiếp điểm (3) đóng lại cấp nguồn cho cuộn đề làm việc, lúc đó động cơ điện làm việc, khi động cơ hoạt động làm cho dòng Iđk giảm cho đến khi tốc độ rôto động cơ tăng khoảng 75% tốc độ định mức thì dòng I_kđ giảm rất nhanh kéo theo lực từ trường trên cuộn dây (2) giảm mạnh, lực này không đủ sức thắng lực trọng trường trái đất để giữ lõi thép (1) lại, kết quả lõi thép (1) rơi xuống mở tiếp (3) ra đồng thời quá trình khởi động của động cơ kết thúc.

Relay khởi động thông thường chỉ dùng cho các loại động cơ 1 phase có công suất từ 1/8 HP đến 3/4 HP, lốc của tất cả các loại tủ lạnh thường dùng relay khởi động rất phổ biến.

• A- Bắt đầu tiếp điện cho động cơ.
• B- Rôto động cơ bắt đầu quay.
• C- Là điểm ngắt tiếp điểm (3)
• I_D– Là dòng làm việc của động cơ.
• I_D’– Là dòng không tải của động cơ.

Đây là đường đặc tính của dòng khởi động của động cơ điện chạy cho block máy tủ lạnh có công suất 1/4 HP, có thể thấy rằng dòng khởi động cao nhất trong lúc khởi động nó dao động trong khoảng từ (4,5-5)A, thời gian tăng dòng này rất nhanh dao động trong khoảng (0,1 – 0,2)s, do vậy nó ít ảnh hưởng động cơ điện.

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.

Nguyên lý làm việc

Khi cấp nguồn AC – 220V vào chân chung (C) của động cơ với (2), do mômen cản của động cơ lớn nên dòng khởi động I_kđ qua động cơ (qua cuộn chạy (R)) rất lớn, do điện trở của cuộn dây chạy (R) không thay đổi nên điện áp (chỉ có giá trị tức thời) đặt vào hai đầu (C) và (2) tăng lên tức thời > 220V, vì điện áp tăng lên đạt tới giá trị làm việc của diod (1) làm cho diod (1) dẫn, lúc này cuộn dây đề bắt đầu làm việc và động cơ bắt đầu khởi động, khi động cơ khởi động dòng khởi động giảm dần xuống dòng điện định mức kéo theo điện áp đặt vào (C) và (2) giảm xuống 220V ổn định, với giá trị điện áp này nhỏ hơn giá trị để cho diod (1) làm việc dẫn đến diod không dẫn và ngắt. 

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

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,…

• I_B’– Dòng ngắn mạch của cuộn làm việc.
• I_B – Dòng ngắn mạch của cuộn R và S.
• I_c – Dòng của R+S khi n gần bằng 75% n_đm
• I – Dòng làm việc.
• n – Tốc độ động cơ.
• n_đm– Tốc độ định mức.

Relay điện áp bề ngoài cùng gần giống như relay dòng điện nhưng nó hoạt động dựa trên điện áp tăng khi tốc độ rôto gần đạt đến giá trị định mức. Ta có thể phân biệt dễ dàng relay dòng điện và relay điện áp qua đường kính dây quấn của cuộn dây điện từ. Dây của cuộn dây relay dòng điện to nhưng với dây của cuộn dây relay điện áp rất nhỏ.

Tiếp điểm K khởi động của relay điện áp thường đóng và chỉ mở khi tốc độ rôto chạy đạt (75-100)% tốc độ định mức, nên đây cũng là ưu điểm lớn nhất của relay điện áp so với relay dòng điện, vì tiếp điểm ở trạng thái đóng khi tiếp điện nên không gây hồ quang ở các tiếp điểm.

Cuộn dây điện từ relay được nối qua cuộn khởi động và vì cuộn dây rât mảnh nên dòng điện qua cuộn điện áp dây rất nhỏ, không gây ảnh hưởng hư hại đến động cơ.

Nguyên lý hoạt động

Khi cấp điện cho động cơ, tức thời cả hai cuộn dây cùng có điện vì tiếp điểm của relay điện áp thường đóng. Lúc khởi động do điện thế qua cuộn dây relay nhỏ vì dòng ngắn mạch, relay điện áp không tác động. Khi tốc độ rôto đạt khoảng 75% tốc độ định mức.

Dòng qua cuộn dây khởi động giảm, điện thế của cuộn dây relay tăng và lực điện từ của relay điện áp đủ manh để hút tấm sắt (2), ngắt tiếp điểm khởi động (5), (6) và giữ nguyên trạng thái ngắt suốt thời gian động cơ hoạt động. 

Khi điện áp nhỏ thì đối trọng (4) và lò xo (3) kéo cơ cấu mang thanh (7) đi xuống, tiếp điểm thường đóng vẫn đóng lại, thông thường nguồn cấp cho relay thời gian (10), (11) thường là nguồn xoay chiều 220V. Khi đủ điện áp, lực điện từ của cuộn dây (1) sinh ra lớn hơn lực do lò xo (3) và đối trọng (4) tạo ra, vì vậy nó hút tấm sắt (2) đi xuống mở tiếp điểm (5), (6) ngắt cuộn dây khởi động (Rs) động cơ một pha, đưa động cơ vào trạng thái hoạt động.

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 (R_s cuộn khởi động, R_r 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.

Nguyên lý làm việc

Khi tiếp điện cho hệ thống có dòng điện đi qua ngay cả hai cuộn dây (cuộn khởi động, cuộn làm việc) vì hai tiếp điểm ở hai đầu thanh lưỡng kim (a) và (b) thường xuyên đóng khi động cơ không làm việc. Do dòng điện ngắn mạch lớn và khi động cơ đã khởi động, dây đốt L (2) tỏa đủ nhiệt để thanh lưỡng kim (4) ngắt tiếp điểm khởi động.

Sau đó do dòng giảm, nhiệt lượng sinh ra không đủ ngắt tiếp điểm của cuộn làm việc, động cơ làm việc bình thường, tiếp điểm (b) không đóng mạch lại được là vì dây điện trở vẫn sinh nhiệt đủ để sợi dây nối (5) có độ dãn nở phù hợp giữ tiếp điểm ở trạng thái mở.

Nếu động cơ bị quá tải dòng qua lớn làm cho nhiệt sinh ra nhiều đủ để ngắt hai tiếp điểm (a) và (b) ngừng hoạt động bảo vệ cho động cơ. Sau một thời gian relay nguội dần và hai tiếp điểm lại đồng thời đóng lại để khởi động động cơ.

Tuy relay dây nóng có ưu điểm là đơn giản và không phụ thuộc vào tư thế lắp đặt, nhưng do tính chất hoạt động của relay khi mất điện đột ngột và có điện lại đột ngột, mạch của cuộn khởi động không đóng được vì thanh lưỡng kim (2) chưa đủ thời gian để nguội và trở lại vị trí đóng mạch. Để bảo vệ động co lại phải lắp thêm một relay bảo vệ khác rất cồng kềnh và bất tiện, ngoài ra relay dây nóng có các cặp tiếp điểm (a) và (b) đóng mở không dứt khoát, dễ làm hư hỏng đó chính là các nhược điểm của relay dây nóng, hiện nay loại relay nay ít được sử dụng.