Mạch động lực là gì? Đây là câu hỏi thường gặp khi tìm hiểu về các mạch điện cơ bản và điều khiển. Mạch động lực là phần quan trọng trong hệ thống điện, chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho các thiết bị và động cơ hoạt động. Nó bao gồm các phần tử như công tắc, cầu dao, rơle và các thiết bị bảo vệ nhằm đảm bảo dòng điện được truyền tải an toàn và hiệu quả. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò của mạch động lực trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng.
Khái niệm mạch động lực là gì?
Mạch điện động lực còn được gọi là mạch điện nguồn, là hệ thống cung cấp điện cho các thiết bị như máy nén, bơm, quạt, v.v. Dòng điện trong mạch này thay đổi tùy thuộc vào công suất của thiết bị. Vì vậy, các thiết bị đi kèm trong mạch điện động lực cũng được lựa chọn dựa trên công suất của thiết bị chính để đảm bảo phù hợp và hiệu quả.
Các thiết bị chính trong mạch động lực bao gồm:
- MCCB – Aptomat
- CT – Biến dòng
- MC – Tiếp điểm khởi động từ của máy nén
- MD là tiếp điểm khởi động từ mạch tam giác
- MS là tiếp điểm khởi động từ mạch sao
- OCR là Rơle nhiệt
- M – Môtơ; P – Bơm (Pump); F – Quạt (Fan)
- A là Ampe kế
- Dây điện các loại
Các mạch điện tử cơ bản hiện nay cần biết
Dưới đây là một số mạch điện tử cơ bản trên thị trường hiện nay:
Loại mạch khởi động động cơ KĐB 3 pha dùng khởi động từ đơn
Trong các mạch điện công nghiệp thông thường, nguồn điện thường được chia thành hai loại chính: nguồn động lực dùng cho các thiết bị chính như động cơ và nguồn điều khiển dành cho các thiết bị đóng cắt và điều khiển.
Cụ thể:
- L1, L2, L3, N: là ký hiệu các pha của nguồn điện 3 pha.
- CB: cầu giao.
- Fuse: cầu chì.
- K11: khởi động từ.
- OLD là rơ le nhiệt bảo vệ quá tải.
Trong mạch điều khiển dùng khởi động từ để khởi động động cơ từ trái sang phải, ta có:
- Nút nhấn duy trì (OFF): dùng để tắt động cơ.
- Công tắc thường mở (ON): dùng để khởi động động cơ.
- Tiếp điểm thường mở của khởi động từ (K12): duy trì trạng thái bật của công tắc ON.
- Cuộn hút khởi động từ (K11): kích hoạt các tiếp điểm cơ khí của khởi động từ để cấp điện cho động cơ.
- Tiếp điểm rơ le nhiệt (OLR): ngắt mạch để tắt động cơ khi có tình trạng quá tải.
Mạch này thường sử dụng nguồn điện 1 pha 220VAC hoặc nguồn 24VDC để đảm bảo an toàn. Trong trường hợp sử dụng nguồn 24VDC, cuộn hút K11 sẽ được kết nối qua rơ le trung gian hoặc sử dụng loại khởi động từ 24VDC.
- Ưu điểm: Có thể điều khiển từ xa, an toàn, thao tác tần số cao và bảo vệ được nhiều sự cố.
- Nhược điểm: Mạch phức tạp và chi phí cao.
Loại mạch điện mở máy động cơ điện ba pha có thử nháp
Mạch điện này tương tự như mạch khởi động động cơ ba pha bằng khởi động từ đơn đã đề cập trước đó, tuy nhiên, trong mạch này, có thêm nút nhấn liên động JOG (gồm hai tiếp điểm thường mở và đóng được liên kết với nhau).
Chức năng của nút nhấn này là cho phép động cơ hoạt động khi duy trì lực nhấn liên tục. Khi người dùng nhấn giữ, động cơ sẽ khởi động và chạy, nhưng khi thả ra, động cơ sẽ ngừng hoạt động.
Loại mạch điện mở máy động cơ điện hai vị trí
Loại mạch mở máy động cơ lồng sóc qua cuộn kháng
Giải thích các thành phần trong mạch mở máy động cơ lồng sóc qua cuộn kháng:
- CD là Cầu dao dùng để đóng ngắt mạch điện.
- CC1, CC2 là Cầu chì bảo vệ mạch động lực và mạch điều khiển khỏi ngắn mạch.
- T, N: Công tắc tơ điều khiển chiều quay thuận (T) và chiều quay ngược (N) của động cơ.
- RTZ: Rơ-le thời gian kiểm soát quá trình khởi động.
- K1: Công tắc tơ nối cuộn dây stato theo cấu hình sao.
- K2: Công tắc tơ nối cuộn dây stato theo cấu hình tam giác.
- RN: Rơ-le nhiệt bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải.
Nguyên lý hoạt động:
- Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển.
- Để động cơ quay theo chiều thuận, nhấn nút MT. Lúc này, công tắc tơ T có điện, các tiếp điểm T(3-4) đóng lại để duy trì dòng điện và tiếp điểm T(7-8) mở ra nhằm ngăn chặn sự tác động cùng lúc của công tắc tơ N.
- Tiếp điểm T(2-9) đóng lại, cung cấp điện cho rơ-le thời gian RTZ.
- Các tiếp điểm T trong mạch động lực cũng đóng lại, động cơ khởi động theo chiều thuận thông qua cuộn kháng, với điện áp nhỏ hơn điện áp định mức (Umm < Uđm).
- Sau khi thời gian đặt trước của RTZ kết thúc, tiếp điểm thường mở của RTZ đóng lại, cấp nguồn cho công tắc tơ K.
- Khi công tắc tơ K có điện, các tiếp điểm K trong mạch động lực đóng lại, cho phép điện áp 3 pha trực tiếp vào động cơ. Động cơ tiếp tục tăng tốc và hoạt động với điện áp định mức (Uđm).
- Để động cơ quay theo chiều ngược, nhấn nút MN, công tắc tơ N sẽ có điện và động cơ được nối vào lưới với sự hoán đổi của hai pha. Quá trình khởi động tương tự như khi quay theo chiều thuận.
- Để dừng động cơ, nhấn nút D, khi đó công tắc tơ T (hoặc N) và K sẽ mất điện, động cơ bị ngắt khỏi nguồn và dừng tự do.
Nguyên lý khởi động bằng cuộn kháng: Trong quá trình khởi động, một cuộn kháng 3 pha sẽ được nối tiếp với mạch stato, sau đó cuộn kháng được loại bỏ để cấp điện trực tiếp cho động cơ.
Xem thêm>> Ký hiệu cầu chì trong mạch điện
Loại mạch khởi động sao – tam giác
Khởi động sao – tam giác là một phương pháp khởi động dành cho động cơ không đồng bộ có công suất trung bình. Phương pháp này chỉ được áp dụng cho các động cơ có sơ đồ đấu dây hình tam giác và chỉ hoạt động hiệu quả khi điện áp làm việc của động cơ phù hợp với lưới điện.
Các ký hiệu trong mạch:
- CD là Cầu dao dùng để đóng/ngắt mạch điện.
- CC1, CC2 là Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển.
- D: Nút ấn dừng.
- MT, MN: Nút ấn để khởi động động cơ theo chiều thuận hoặc ngược.
- T và N: Công tắc tơ điều khiển quay thuận và quay ngược.
- RTZ: Rơle thời gian điều khiển quá trình khởi động.
- K1: Công tắc tơ đấu cuộn dây stato hình sao.
- K2: Công tắc tơ đấu cuộn dây stato hình tam giác.
- Đ: Động cơ không đồng bộ ba pha với rotor lồng sóc.
- RN: Rơle nhiệt bảo vệ động cơ khỏi quá tải.
Nguyên lý hoạt động:
Khởi động chiều thuận:
- Đóng cầu dao CD để cấp điện cho mạch.
- Ấn nút MT để động cơ quay theo chiều thuận, làm công tắc tơ T có điện, các tiếp điểm T (3-4) và T (2-9) đóng lại, tự duy trì dòng điện và cấp điện cho RTZ và K1.
- Khi đó, các tiếp điểm T và K1 trong mạch động lực đóng lại, động cơ khởi động với cuộn dây stato được đấu hình sao.
- Sau một khoảng thời gian cài đặt, tiếp điểm thường đóng của RTZ (9-11) mở ra, làm K1 mất điện và các tiếp điểm K1 trong mạch động lực mở ra.
- Đồng thời, tiếp điểm thường mở RTZ (9-13) đóng lại, cấp điện cho công tắc tơ K2.
- Khi K2 có điện, các tiếp điểm K2 (9-13) tự duy trì dòng điện, đồng thời các tiếp điểm khác như K2 (9-10) cắt điện khỏi RTZ và K2 (11-12) ngăn không cho K1 tác động trở lại.
- Khi đó, các tiếp điểm K2 trong mạch động lực đóng lại, động cơ tiếp tục hoạt động với cuộn dây stato đấu hình tam giác.
Khởi động chiều ngược:
- Để động cơ quay ngược, ấn nút MN, làm công tắc tơ N có điện và động cơ được đấu vào lưới với thứ tự pha bị đảo.
- Quá trình khởi động diễn ra tương tự như khi khởi động chiều thuận.
Dừng động cơ: Ấn nút dừng D, công tắc tơ T (hoặc N) và K2 mất điện, động cơ sẽ bị ngắt khỏi lưới và dừng tự do.
Loại mạch đảo chiều động cơ điện ba pha
Nguyên lý hoạt động:
- Khi cầu dao (CD) được đóng, điện sẽ được cấp cho toàn bộ mạch. Để động cơ quay theo chiều thuận, nhấn nút MT. Khi đó, công tắc tơ T sẽ có điện và kích hoạt tiếp điểm T (3-4) đóng lại để tự duy trì, đồng thời mở tiếp điểm T (7-8) nhằm ngăn chặn sự tác động cùng lúc của công tắc tơ N.
- Đồng thời, các tiếp điểm của T trong mạch động lực cũng đóng, cấp điện cho động cơ Đ để quay theo chiều thuận.
- Nếu muốn động cơ quay ngược, nhấn nút MN. Công tắc tơ N sẽ có điện, kích hoạt tiếp điểm N (6-7) đóng lại để tự duy trì và mở tiếp điểm N (4-5) nhằm ngăn công tắc tơ T hoạt động đồng thời.
- Tiếp theo, các tiếp điểm của N trong mạch động lực sẽ đóng lại, cấp điện cho động cơ Đ để quay ngược.
- Để dừng động cơ, nhấn nút D. Khi đó, công tắc tơ T (hoặc N) sẽ mất điện, động cơ sẽ bị ngắt khỏi nguồn và dừng lại một cách tự do.
Loại hãm động năng
Các ký hiệu:
- CD: Cầu dao dùng để đóng cắt mạch điện.
- CC1, CC2: Cầu chì bảo vệ mạch động lực và mạch điều khiển khỏi tình trạng ngắn mạch.
- MT, MN: Nút bấm để khởi động động cơ quay thuận hoặc quay ngược.
- D: Nút bấm để dừng và hãm động cơ.
- T và N: Công tắc tơ điều khiển chiều quay thuận và chiều quay ngược của động cơ.
- H và RTZ: Công tắc tơ và rơle thời gian điều khiển quá trình hãm động cơ.
- BA và CL: Máy biến áp và bộ chỉnh lưu cung cấp nguồn điện một chiều cho quá trình hãm động năng.
- Đ: Động cơ không đồng bộ ba pha có rôto lồng sóc.
- RN: Rơle nhiệt bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi cấp nguồn cho hệ thống, nhấn nút MT (hoặc MN), công tắc tơ T (hoặc N) được cấp điện, nối động cơ với nguồn điện ba pha và động cơ sẽ quay theo chiều thuận (hoặc ngược).
- Để dừng động cơ, nhấn nút D, công tắc tơ T (hoặc N) bị ngắt điện, động cơ sẽ được tách ra khỏi nguồn điện ba pha.
- Đồng thời, công tắc tơ H và rơle RTZ sẽ có điện, tiếp điểm H (1-9) tự duy trì trạng thái đóng, tiếp điểm H trong mạch động lực đóng, cung cấp nguồn điện một chiều cho động cơ, thực hiện quá trình hãm động năng.
- Quá trình hãm động năng kết thúc khi tiếp điểm RTZ (9-10) mở ra, công tắc tơ H và rơle RTZ mất điện, động cơ sẽ được ngắt khỏi nguồn điện một chiều.
Loại mạch điện tự động giới hạn hành trình
Loại mạch hãm ngược
Các ký hiệu:
- Đ: Động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc.
- CD: Cầu dao để đóng và cắt mạch điện.
- CC1, CC2: Cầu chì bảo vệ mạch động lực và mạch điều khiển khỏi hiện tượng ngắn mạch.
- T và N: Công tắc tơ dùng để điều khiển hướng quay thuận và quay ngược của động cơ.
- RKT và H: Rơle kiểm soát tốc độ và công tắc tơ điều khiển quá trình hãm.
- RN: Rơle nhiệt bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi cấp điện cho mạch, nhấn nút M sẽ cấp điện cho công tắc tơ K, kết nối động cơ với nguồn 3 pha và động cơ bắt đầu hoạt động.
- Để dừng động cơ, nhấn nút D, công tắc tơ K sẽ mất điện và động cơ bị ngắt khỏi nguồn 3 pha.
- Cùng lúc đó, công tắc tơ H và rơle RTZ sẽ có điện, đóng tiếp điểm H trong mạch điều khiển để duy trì trạng thái, các tiếp điểm H trong mạch động lực đóng lại, đảo 2 trong 3 pha cấp vào động cơ, thực hiện quá trình đảo chiều quay.
- Quá trình đảo chiều kết thúc khi tiếp điểm RTZ thường đóng nhưng mở ra chậm, công tắc tơ H và rơle RTZ sẽ mất điện, dừng quá trình hãm.
Loại mạch điều khiển động cơ hai cấp tốc độ kiểu sao – tam giác kép
Thành phần hệ thống:
- CD là Cầu dao đóng ngắt mạch điện.
- CC1, CC2 là Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển.
- D, MT, MN: Các nút dừng, mở thuận và mở ngược.
- MΔ, MYY: Các nút nhấn chọn tốc độ cho động cơ.
- T và N: Công tắc tơ điều khiển quay thuận và quay ngược.
- K1: Công tắc tơ nối cuộn dây stato của động cơ theo kiểu tam giác.
- K2, K3: Công tắc tơ nối cuộn dây stato của động cơ theo kiểu sao kép.
- RTr: Rơle trung gian đảm bảo việc chọn tốc độ trước khi chọn chiều quay ở giai đoạn ban đầu.
- RTZ và H: Rơle và công tắc tơ điều khiển quá trình hãm động năng.
- BA và CL: Máy biến áp và bộ chỉnh lưu cấp nguồn một chiều cho quá trình hãm động năng.
- RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ.
- Đ: Động cơ không đồng bộ ba pha hai cấp tốc độ.
Nguyên lý hoạt động:
- Khởi động hệ thống: Đóng cầu dao (CD) để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Chọn tốc độ động cơ bằng cách nhấn các nút MΔ (tốc độ thấp) hoặc MYY (tốc độ cao). Khi đó, công tắc tơ K1 (cho kiểu nối tam giác) hoặc K2, K3 (cho kiểu nối sao kép) sẽ hoạt động để nối cuộn dây stato của động cơ theo đúng cấu hình tương ứng với tốc độ được chọn.
- Chuẩn bị chọn chiều quay: Sau khi chọn tốc độ, tiếp điểm K1 (1-22) hoặc K2, K3 (1-21-22) sẽ cấp điện cho rơle trung gian RTr, giúp chuẩn bị cho việc chọn chiều quay của động cơ.
- Chọn chiều quay: Người dùng chọn chiều quay bằng cách nhấn các nút MT (mở thuận) hoặc MN (mở ngược). Lúc này, công tắc tơ T (cho chiều quay thuận) hoặc N (cho chiều quay ngược) sẽ cấp điện cho động cơ, khiến động cơ khởi động và hoạt động theo tốc độ và chiều quay đã được chọn trước đó.
- Dừng động cơ: Để dừng động cơ, nhấn nút D. Điều này khiến công tắc tơ T hoặc N, K1 hoặc K2, K3 và RTr bị ngắt điện. Ngược lại, công tắc tơ H và rơle RTZ được cấp điện. Các tiếp điểm của H sẽ đóng lại, cho phép dòng điện một chiều đi vào cuộn dây stato và động cơ tiến hành quá trình hãm động năng.
- Kết thúc quá trình hãm: Khi quá trình hãm kết thúc, tiếp điểm của RTZ sẽ mở ra, làm ngắt điện cho công tắc tơ H và RTZ, cắt nguồn điện một chiều khỏi động cơ.
>>>Khám phá ngay: So sánh sự khác biệt giữa mạch động lực và mạch điều khiển
Loại mạch điện tự động chuyển nguồn điện cho động cơ khi nguồn chính bị sự số mất điện
Loại mạch điện mở máy động cơ theo thứ tự
Loại mạch điều khiển một động cơ chạy tắt luân phiên
Loại mạch tự động đóng điện cho động cơ dự phòng khi động cơ chạy chính bị sự cố
Việc hiểu rõ các mạch điện điện cơ bản là nền tảng quan trọng trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điện hiệu quả. DMD giúp bạn những kiến thức này không chỉ giúp đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất mà còn tạo tiền đề cho việc phát triển các ứng dụng công nghệ cao trong tương lai. Hệ thống điện, dù đơn giản hay phức tạp, đều dựa trên những nguyên lý cơ bản và việc nắm vững chúng sẽ giúp bạn tự tin xử lý các tình huống kỹ thuật cũng như ứng dụng thực tế.
>>Xem ngay:
- Các ký hiệu trong sơ đồ mạch điện phổ biến hiện nay
- Điện dung của tụ điện: Định nghĩa, công thức và ứng dụng
