Contactor là một trong những bộ phận chính của mạch điện dùng để đóng cắt thường xuyên cách mạch điện động lực. Contactor được áp dụng nhiều để điều khiển các thiết bị như động cơ, máy biến áp, máy sưởi, hệ thống chiếu sáng, v.v. thông qua công tắc. Vậy contactor hoạt động đóng ngắt như thế nào? Hãy cùng Antshome tìm hiểu sâu hơn về contactor là gì và tầm quan trọng của contactor nhé!
Contactor là gì?
Contactor (khởi động từ) là một thiết bị đóng ngắt mạch điện thông qua cơ cấu điện từ. Contactor cũng tương tự như rơ le điện từ nhưng contactor có thể mang dòng điện lớn lên đến 12500A. Chúng không thể bảo vệ dòng điện khỏi ngắn mạch hay quá tải, tuy nhiên chúng có thể ngắt dòng điện một khi cuộn dây bị chập.
Bài viết liên quan: Transistor là gì?
Ký hiệu của contactor
Mỗi quốc gia và khu vực sẽ có những ký hiệu khác nhau. Ký hiệu của contactor bao gồm ký hiệu cuộn dây, ký hiệu tiếp điểm thường đóng và ký hiệu tiếp điểm thường mở. Hãy tham khảo hình vẽ sau đây:
Cấu tạo của contactor
Contactor có 3 bộ phận chính:
- Nam châm điện: Nam châm điện bao gồm cuộn dây dùng để tạo ra lực hút nam châm, lõi sắt và lò xo có tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu. Đầu vào của cuộn dây điện từ có thể là dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện một chiều. Dòng điện này đến từ mạch điều khiển của contactor và giúp kích thích lõi điện từ. Đối với dòng điện xoay chiều (AC), lõi điện từ được làm từ sắt non giúp giảm tổn thất từ dòng điện xoáy. Đối với dòng điện một chiều (DC), lõi điện từ được làm từ thép đặc vì chúng không chịu ảnh hưởng từ dòng điện xoáy.
- Buồng dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm chập, cháy nên cần hệ thống dập hồ quang bảo vệ mạch. Chúng có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như nylon 6, Bakelite hay nhựa nhiệt rắn.
- Hệ thống tiếp điểm: Chức năng chính của bộ phận này là mang dòng điện đến các điểm khác nhau bên trong mạch điện. Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ. Tiếp điểm chính có khả năng cho dòng điện lớn đi qua còn tiếp điểm phụ cho phép dòng điện nhỏ hơn 5A chạy qua. Ngoài ra, chúng ta có hai dòng trạng thái của tiếp điểm đó là tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở. Tiếp điểm thường đóng là khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ, không cung cấp điện. Ngược lại khi contactor hoạt động chúng ta sẽ có tiếp điểm mở.
Contactor bao gồm hai lõi sắt, trong đó một lõi là cố định và lõi còn lại chứa cuộn dây di động. Contactor có 6 tiếp điểm, trong đó có 3 lõi cố định và 3 lõi di động. Các tiếp điểm được làm từ một loại hợp kim đặc biệt giúp chịu được dòng điện cao khi khởi động và chịu được nhiệt độ cao. Ngoài ra, chúng có một lò xo được đặt ở giữa cuộn dây và lõi di động chứa các tiếp điểm phụ. Các tiếp điểm phụ này có hai loại đó là tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng.
Tiếp điểm thường đóng có 2 tiếp điểm nối nhau tạo thành một mạch kín giúp dòng tải có thể truyền qua một cách dễ dàng. Ngược lại, tiếp điểm thường mở là loại tiếp điểm không có điểm chung làm mạch bị hở nhằm ngắt mạch điện.
Thông số cơ bản trên contactor
Contactor bao gồm những thông số sau bạn cần chú ý:
- Dòng điện định mức (Uđm): Đây là thông số về dòng điện chạy qua hệ thống tiếp điểm chính của contactor khi đóng mạch điện. Giá trị này giúp cho mạch điện chính của contactor không bị phát nóng quá mức giới hạn cho phép.
- Điện áp định mức (Iđm): Đây là thông số về điện áp đặt trên hai cực của mạch dẫn điện chính của contactor.
- Khả năng đóng của contactor: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện mà contactor có thể đóng thành công. Thông thường, chúng sẽ có giá trị bằng 1-7 lần giá trị Dòng điện định mức.
- Khả năng ngắt của contactor: Được đánh giá bằng giá trị dòng điện ngắt, mà tại giá trị đó contactor có thể ngắt khỏi mạch điện. Thông thường, chúng sẽ có giá trị bằng 1-10 lần giá trị Dòng điện định mức.
- Độ bền cơ: Đây là thông số về số lần đóng ngắt khi không có dòng điện chạy qua hệ thống tiếp điểm của contactor. Nếu vượt quá số lần đóng ngắt đó thì các tiểm điểm sẽ bị hư hỏng. Các loại contactor thường có độ bền cơ từ 5 triệu đến 10 liệu lần đóng ngắt.
- Độ bền điện: Đây là thông số về số lần đóng ngắt dòng điện định mức. Các loại contactor thường có độ bền điện từ 200.000 đến 1 triệu lần đóng ngắt.
Nguyên lý hoạt động của contactor
Nguyên lý hoạt động của contactor tương đối đơn giản. Dòng điện chạy qua contactor kích hoạt nam châm điện. Khi đó, nam châm điện sẽ tạo ra từ trường giúp hút phần lõi từ di động và hình thành mạch từ kín. Nhờ bộ phận liên động giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm sẽ làm cho tiếp điểm chính đóng lại và các tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái. Đối với tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra và tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại. Vì các contactor được thiết kế để đóng/mở nhanh chóng nên chúng có thể chịu được tải lớn.
Dòng điện đầu vào của contactor có thể là dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC). Với dòng điện xoay chiều, contactor được trang bị cuộn dây tạo bóng, bằng không sẽ bị nhiễu mạnh mỗi khi dòng điện xoay chiều đổi chiều dòng điện. Dòng điện một chiều không bị ảnh hưởng vì dòng điện từ luôn cố định.
Tìm hiểu thêm: Điện 1 pha khác điện 3 pha như thế nào?
Có những loại contactor nào?
Contactor điện từ (Magnetic Contactor)
Đây là loại contactor thông dụng và hiệu quả nhất. Contactor này hoạt động theo nguyên lý điện từ nên không cần can thiệp thủ công của con người. Với những công nghệ tiên tiến hiện nay, contactor điện từ có thể được điều khiển từ xa, giúp đảm bảo an toàn tốt hơn. Contactor điện từ chỉ cần một lượng nhỏ năng lượng để đóng/mở, do đó chúng mang lại hiệu quả điện năng.
Công tắc lưỡi dao (Knife Blade Switch)
Công tắc lưỡi dao là loại contactor sơ khai, được giới thiệu vào đầu thập niên 1800. Nó được sử dụng để điều khiển động cơ điện Công tắc lưỡi dao bao gồm một dải kim loại dùng để ngắt hoặc nối dòng điện. Một người phải luôn đứng cạnh công tắc lưỡi dao để kéo tấm kim loại đó lên hoặc xuống. Vì phương pháp này không đảm bảo an toàn nên chúng đã không còn được sử dụng.
Contactor thủ công (Manual Contactor)
Sau khi thấy công tắc lưỡi dao quá nguy hiểm, contactor thủ công được phát minh. Một số tính năng cải tiến của contactor thủ công đó là:
- Hoạt động an toàn hơn.
- Chúng được bao bọc kỹ càng để tránh ảnh hưởng của ngoại cảnh.
- Kích thước của contactor này nhỏ gọn hơn.
- Mặc dù vậy, chúng vẫn phải được điều khiển bằng tay.
Cách phân loại contactor
Có rất nhiều cách để chúng ta phân loại contactor, sau đây là các cách cơ bản:
- Phân loại theo nguyên lý truyền động: Contactor có các loại như contactor điện từ, contactor hơi ép, contactor thủy lực,.. Tuy nhiên, contactor điện từ là loại được sử dụng nhiều nhất.
- Phân loại theo dòng điện: Với cách phân loại này, chúng ta có contactor điện một chiều và contactor điện xoay chiều.
- Phân loại theo kết cấu: Contactor có những kết cấu khác nhau dùng ở nơi hạn chế chiều cao hay nơi hạn chế chiều rộng.
- Phân loại theo dòng điện định mức: Có những loại contactor có định mức 9A, 12A, 18A,.. thậm chí là 800A hoặc lớn hơn.
- Phân loại theo số cực: Có những loại contactor như contactor 1 pha, 2 pha, 3 pha và 4 pha, nhưng phổ biến nhất là contactor 3 pha.
- Phân loại theo cấp điện áp: Có 2 loại là contactor trung thế và contactor hạ thế.
- Phân loại theo điện áp cuộn hút: Có những loại cuộn hút xoay chiều như 200VAC, 380VAC,.. và cuộn hút một chiều 24VDC, 48VDC,..
- Phân loại theo chức năng chuyên dụng: một số hãng chế tạo contactor chuyên dụng cho một ứng dụng đặc thù ví dụ contactor chuyên dùng cho tụ bù của hãng Schneider.
Sự khác biệt giữa Contactor xoay chiều (AC) và Contactor một chiều (DC)
Contactor xoay chiều và Contactor một chiều có 5 điểm khác biệt chính sau:
- Lõi điện từ của Contactor xoay chiều được làm từ thấm thép silicon nhiều lớp, còn cục lõi điện từ của Contactor một chiều được làm từ thép non.
- Lõi điện từ của Contactor xoay chiều có hình chữ E, còn lõi điện từ của Contactor một chiều có hình chữ U.
- Contactor xoay chiều đi kèm với vòng ngắn mạch giúp giảm rung động và tiếng ồn từ cục nam châm điện. Ngược lại Contactor một chiều không kèm bộ phận này.
- Contactor xoay chiều có dòng khởi động với tần suất tối đa là 600 lần/giờ. Contactor một chiều là 1200 lần/giờ.
- Contactor một chiều sử dụng buồng dập hồ quang từ tính, trong khi contactor xoay chiều sử dụng buồng dập hồ quang lưới.
Ưu điểm của contactor
Contactor có những ưu điểm sau:
- Giúp đóng/ngắt mạch điện nhanh chóng.
- Có thể sử dụng cho cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều.
- Có kết cấu và vận hành đơn giản.
Nhược điểm của contactor
Contactor có những nhược điểm sau:
- Trong trường hợp không có từ trường, cuộn dây có thể bị cháy.
- Các linh kiện thành phần dễ bị mài mòn khi tiếp xúc với hơi ẩm.
Ứng dụng của contactor
Contactor có những ứng dụng phổ biến sau:
Contactor được áp dụng nhiều trong trong ngành tự động hóa ngày nay, sử dụng trong cả mục đích dân dụng và mục đích công nghiệp.
Chúng ta có thể phân loại ứng dụng theo loại contactor:
- Contactor điều khiển động cơ: Cấp nguồn để khởi động động cơ. Contactor thường được kết hợp với rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ.
- Contactor 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
- Contactor điều khiển tụ bù: Đóng ngắt các tụ bù vào lưới điện để bù công suất phản kháng. Chúng 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.
- Contactor điều khiển hệ thống chiếu sáng: Đóng ngắt điện cấp cho đèn chiếu sáng để bật/tắt theo giờ quy định.
Kết
Contactor là thiết bị không thể thiếu để điều khiển và bảo vệ mạch điện. Với mỗi loại thiết bị, điều quan trọng là bạn chỉ sử dụng loại contactor phù hợp với nhu cầu và chức năng yêu cầu. Ngoài ra, bạn cũng nên kiểm tra đơn vị cung cấp contactor đạt tiêu chuẩn IEC.
