Phối hợp các thiết bị (coordination) cho khởi động động cơ.

Như chúng ta đã biết, động cơ không đồng bộ 3 pha là loại động cơ được sử dụng nhiều nhất trong thực tiễn, nó là động cơ chủ lực trong các hệ thống nhà máy, công nghiệp, building … vì chúng có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, vận hành dễ dàng, không cần bảo dưỡng và làm việc tin cậy.

Trong dây chuyền lớn, hệ thống động cơ là rất quan trọng và dĩ nhiên việc bảo vệ cho động cơ khỏi những sự cố không mong muốn là điều phải làm, tuy nhiên đó chưa phải là tất cả. Một động cơ được bảo vệ tốt bởi các chức năng như bảo vệ điện áp, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch, kẹt rô to, mất pha, bảo vệ nhiệt cuộn dây, nhiệt trục ổ bi … Nhưng vẫn là thiếu sót nếu chúng ta bỏ qua khâu lựa chọn thiết bị khởi động của những động cơ đó (Cụ thể ở đây là công tắc tơ, chiếm đến 80% bộ khởi động động cơ trong một nhà máy).

Theo tiêu chuẩn IEC quy định các loại phối hợp sau:

  • Phối hợp loại 1 (Type 1 coordination – IEC 947-4-1)
    – Không gây nguy hiểm cho con người và hệ thống.
    – Thiết bị khởi động có thể bị hư hỏng. Trước khi khởi động lại, cần kiểm tra và thay thế thiết bị khởi động.

    Hình 1

  • Phối hợp loại 2 (Type 2 coordination – IEC 947-4-1)
    – Thiết bị khởi động không bị hư hỏng.
    – Tiếp điểm công tắc tơ có thể bị dính. Trường hợp này, tiếp điểm phải được tách ra dễ dàng.
  • Phối hợp toàn bộ (Total coordination – IEC 947-6-2)
    – Thiết bị khởi động không bị hư hỏng.
    – Cách điện vẫn được duy trì. Và thiết bị khởi động phải làm việc được ngay, không cần kiểm tra.

Tùy vào chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của từng dự án mà chúng ta có hướng lựa chọn thiết bị phù hợp.

Chọn CB bảo vệ cho động cơ như thế nào

Trên hình 1 ta thấy đường đặc tính khởi động động cơ không đồng bộ (màu vàng) có dòng đỉnh Ip khoảng 13 lần Ie ngay trước thời điểm động cơ bắt đầu quay đối với khởi động trực tiếp (D.O.L), sau thời gian quá độ đó động cơ bắt đầu bước vào quá trình khởi động với dòng khởi động (Ia) tương đương khoảng 6 đến 8 lần Ie đối với khởi động trực tiếp (D.O.L). Sau thời gian khởi động (ta) thì dòng động cơ về Ie khi tốc độ đã đạt đến định mức và kết thúc quá trình khởi động.

Vì vậy khi chọn CB cho bảo vệ động cơ, phải chọn đúng loại trip unit của nó để đường đặc tính bảo vệ của CB phải bao trùm luôn cả dòng đỉnh khởi động của động cơ. Trong thực tế hiện nay, có nhiều trường hợp chọn CB với trip bảo vệ lưới (Isd = 6…10xIn) để lắp cho động cơ và dẫn đến tình trạng khi khởi động sẽ bị nhảy CB.

Vậy có thể dùng CB có đường đặc tính bảo vệ lưới cho động cơ được không? Câu trả lời là được với tham khảo ví dụ sau sau:

Động cơ 15kW có dòng định mức khoảng 29A, khi đó dòng Ip của nó khoảng 377A. Nếu chọn CB có trip unit bảo vệ động cơ có In 32A và Isd = 14In = 448A thì CB sẽ không nhảy.

Nếu chọn CB có trip unit bảo vệ lưới có In = 32A và Isd = 10In = 320A thì khi khởi động, nguy cơ nhảy CB là rất cao. Vậy nếu muốn chọn CB loại này cho động cơ thì ta phải nâng dòng định mức lớn hơn và có In = 40A thì Isd = 400A mới an toàn cho khởi động động cơ mà không bị nhảy.

Chọn contactor động cơ như thế nào

Đây là phần quan trọng, nó ảnh hưởng đến tiêu chí kinh tế – kỹ thuật và đây mới là nội dung chính trong “coordination” đã nêu ở trên.

Không phối hợp bảo vệ

Khi không phối hợp bảo vệ, chọn công tắc tơ có giới hạn cắt quá nhỏ dẫn đến trường hợp khi có sự cố ngắn mạch xảy ra, năng lượng ngắn mạch tạo lực đẩy lên tiếp điểm công tắc tơ gây ra phóng hồ quang trên bề mặt tiếp điểm. Nếu CB không ngắt kịp, hồ quang phát sinh sẽ phóng ra ngoài gây hỏa hoạn trong tủ, thiệt hại có thể là toàn bộ tủ mà cũng có thể là gây hỏa hoạn cho cả phân xưởng.

Phối hợp bảo vệ loại 1

Khi chọn theo phối hợp bảo vệ loại 1, công tắc tơ có giới hạn cắt lớn hơn, khi có sự cố ngắn mạch xảy ra, năng lượng ngắn mạch tạo lực đẩy lên tiếp điểm công tắc tơ gây ra phóng hồ quang trên bề mặt tiếp điểm. Nếu CB không ngắt kịp, năng lượng hồ quang có thể đốt cháy và gây hỏng tiếp điểm cũng như cách điện của contactor, trước khi khởi động lại cần phải kiểm tra và thay thế.

Phối hợp bảo vệ loại 2

Khi chọn theo phối hợp bảo vệ loại 2, công tắc tơ có giới hạn cắt lớn, khi có sự cố ngắn mạch xảy ra, năng lượng ngắn mạch tạo lực đẩy lên tiếp điểm công tắc tơ gây ra phóng hồ quang và có thể hàn dính tiếp điểm với nhau. Trường hợp này contactor không bị hỏng và tiếp điểm phải được tách ra dễ dàng.

 

Phối hợp bảo vệ tối ưu

Trường hợp này, theo định nghĩa của IEC 60947-6 part 1 and 2 nêu rõ thiết bị khởi động – Control and protective switching device ( viết tắt là CPS) phải là loại tích hợp theo module hoặc công tắc tơ có giới hạn cắt lớn kết hợp với rơ le bảo vệ động cơ đa chức năng có khả năng chọn lọc cắt nhanh khi xảy ra sự cố. Điều này nhằm đảm bảo rằng thiết bị khởi động không phải chịu áp lực lớn do dòng ngắn mạch tạo ra và nó có thể hoạt động trở lại được ngay mà không cần phải kiểm tra, bảo trì.

Kết luận:

Tùy vào nhu cầu đầu tư của dự án (chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật) mà ta lựa chọn thiết bị phù hợp và đảm bảo an toàn cho hệ thống. Tuy nhiên theo đánh giá chung thì phối hợp loại 2 là lựa chọn tối ưu cho cả 2 chỉ tiêu. Về mặt kinh tế nó là mức đầu tư vừa phải, về mặt kỹ thuật nó cũng mang đến sự an toàn cho hệ thống vì sự cố ngắn mạch xảy ra trong thực tế là hạn hữu.

Trước đây chúng ta hay quan tâm nhiều hơn đến khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch của thanh cái, tuy nhiên những năm gần đây người ta bắt đầu chú ý nhiều hơn đến hồ quang nội bộ (Internal Arc). Sự cố này dễ xảy ra hơn và một khi đã xảy ra thì thiệt hại nó mang đến là lớn hơn rất nhiều lần. Namchip sẽ có bài viết đánh giá về việc lựa chọn dòng chịu đựng ngắn mạch trong tủ điện và việc có nên hay không lựa chọn thêm bảo vệ hồ quang nội bộ trong thời gian tới.

Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này, nếu thấy bài viết có ích giúp Namchip chia sẻ nó ngay bạn nhé. Hoặc bạn có thể để lại comment ở dưới. Namchip rất muốn nhận thêm chia sẻ và góp ý từ bạn!

 

Bình luận của bạn

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.

Đăng ký nhận thông báo

Đăng ký danh sách gửi email của Namchip để nhận thông tin các nội dung hữu ích và bài viết mới đến email của bạn.

Bạn đã đăng ký thành công! Vui lòng kiểm tra mail để xác nhận đăng ký!

Đã xảy ra lỗi.