Công tắc tơ là gì ?

1. Công tắc tơ là gì?

Hình 1: Công tắc tơ là gì

Công tắc tơ (Contactor) hay còn gọi là Khởi động từ là khi điện hạ áp thực hiện việc đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực. Công tắc tơ là thiết bị điện đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện. Nhờ có công tắc tơ ta có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù, hệ thống chiếu sáng,... thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động công tắc tơ

2.1 Cấu tạo công tắc tơ bao gồm 3 bộ phận chính

Hình 2: Cấu tạo công tắc tơ

1. Nam châm điện: gồm có các chi tiết: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm;  Lõi sắt; Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu.

2. Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mòn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang.

3. Hệ thống tiếp điểm công tắc tơ: gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ

- Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua. Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của công tắc tơ trong tủ điện làm mạch từ hút lại.

- Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở.

- Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong công tắc tơ ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp điểm này mở ra khi công tắc tơ ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường mở.

Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của công tắc tơ

2.2 Nguyên lý hoạt động công tắc tơ

Hình 3: Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ

- Khi cấp nguồn trong mạch điện điều khiển bằng với giá trị điện áp định mức của công tắc tơ vào hai đầu cuộn dây quấn trên phần lõi từ đã được cố định trước đó thì lực từ sinh ra sẽ hút phần lõi từ di động và hình thành mạch từ kín (lúc này lực từ sẽ lớn hơn phản lực của lò xo). công tắc tơ bắt đầu trạng thái hoạt động.

- Nhờ bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ làm cho tiếp điểm chính đóng lại và tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (khi thường đóng sẽ mở ra và khi thường hở sẽ đóng lại), trạng thái này sẽ được duy trì. Khi nguồn điện ngưng cấp cho cuộn dây thì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ và các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu.

3. Thông số cơ bản công tắc tơ

- Dòng điện định mức: Là dòng điện chảy qua hệ thống tiếp điểm chính của công tắc tơ khi đóng mạch điện phụ tải. Với giá trị này của dòng điện, mạch dẫn điện chính của công tắc tơ không bị phát nóng quá giới hạn cho phép.

- Điện áp định mức: Là điện áp đặt trên hai cực của mạch dẫn điện chính của công tắc tơ

- Khả năng đóng của công tắc tơ: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện mà công tắc tơ có thể đóng thành công. Thường thì giá trị này bằng từ 1 đến 7 lần giá trị dòng điện định mức.

- Khả năng ngắt của công tắc tơ: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện ngắt, mà ở giá trị đó, công tắc tơ có thể tác động ngắt thành công khỏi mạch điện. Thường giá trị này bằng từ 1 đến 10 lần dòng điện định mức.

- Độ bền cơ: Là số lần đóng ngắt khi không có dòng điện chảy qua hệ thống tiếp điểm của công tắc tơ. Vượt quá số lần đóng ngắt đó, các tiếp điểm xem như bị hư hỏng, không còn sử dụng được nữa. Các loại công tắc tơ thường có độ bền cơ từ 5 triệu đến 10 triệu lần đóng ngắt.

- Độ bền điện: Là số lần đóng ngắt dòng điện định mức. Công tắc tơ loại thường có độ bền điện vào khoảng 200.000 đến 1 triệu lần đóng ngắt.

4. Phân loại công tắc tơ

Có nhiều cách phân loại công tắc tơ:

- Theo nguyên lý truyền động: Ta có công tắc tơ kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực,… Thường thì ta gặp contactor kiểu điện từ. 

- Theo dạng dòng điện: Công tắc tơ điện một chiều và công tắc tơ điện xoay chiều.

- Theo kết cấu: Người ta phân công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều cao (như bảng điện ở gầm xe) và ở nơi hạn chế chiều rộng (ví dụ buồng tàu điện).

- Theo dòng điện định mức: Công tắc tơ 9A, 12A, 18A,.... 800A hoặc lớn hơn.

- Theo số cực: Công tắc tơ 1 pha, công tắc tơ 2 pha, công tắc tơ 3 pha, công tắc tơ 4 pha.

- Theo cấp điện áp: Công tắc tơ trung thế, công tắc tơ hạ thế.

- Theo điện áp cuộn hút: Cuộn hút xoay chiều 220VAC, 380VAC,... cuộn hút 1 chiều 24VDC, 48VDC,...

- Theo chức năng chuyên dụng: Một số hãng chế tạo công tắc tơ chuyên dụng cho một ứng dụng đặc thù ví dụ công tắc tơ chuyên dùng cho tụ bù của hãng Schneider,...

5. Ứng dụng công tắc tơ

Hình 4: Ứng dụng công tắc tơ trong tự động hóa

- Công tắc tơ là thiết bị điều khiển để đóng ngắt nguồn cấp cho thiết bị do đó được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống điện.

- Trong công nghiệp công tắc tơ được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện để an toàn khi vận hành. Đây là một giải pháp tự động hóa bằng phương pháp cơ điện. Phương pháp này không xử lý những quá trình phức tạp nhưng nó đơn giản và có độ ổn định cao, dễ sửa chữa.

- Trong ngành tự động hóa ngày nay đòi hỏi xử lý những công việc có tính chất phức tạp và khó khăn cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý nên phương pháp cơ điện tử ra đời để đáp ứng được những quy trình sản xuất tiên tiến. Công tắc tơ vẫn là thiết bị được sử dụng nhiều trong công nghiệp và cả dân dụng:

- Công tắc tơ điều khiển động cơ: cấp nguồn cho động cơ khởi động trực tiếp. Công tắc tơ được dùng kết hợp với Rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ.

- Công tắc tơ khởi động sao - tam giác: thay đổi chế độ hoạt động của động cơ từ sơ đồ hình sao khi khởi động sang sơ đồ tam giác khi động cơ đã vận hành ổn định, mục đích để giảm dòng khởi động.

- Công tắc tơ điều khiển tụ bù: đóng ngắt các tụ bù vào lưới điện để bù công suất phản kháng. Công tắc tơ được dùng trong hệ thống bù tự động được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù đảm bảo đóng cắt các cấp tụ phù hợp với tải.

- Công tắc tơ điều khiển đèn chiếu sáng: có thể điều khiển công tắc tơ bằng rơ le thời gian hoặc PLC để đóng cắt điện cấp cho đèn chiếu sáng để bật/tắt đèn theo giờ quy định.

6. Hãng sản xuất công tắc tơ

- Schneider – Pháp

- LS – Hàn

- Mitsubishi – Nhật

- Fuji – Nhật

- Siemens – Đức