Contactor là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công dụng

Contactor là thiết bị điều khiển điện có mặt trong nhiều mạch điện động lực tại các công trường, nhà máy hay các công trình công cộng lớn. Chi tiết về cấu tạo, thông số kỹ thuật và ứng dụng của contactor sẽ được KTH ELECTRIC tổng hợp trong bài viết dưới đây.

Công tắc tơ là gì?

Công tắc tơ (còn gọi là công tắc tơ) là thiết bị chuyển mạch điện áp thấp, có nhiệm vụ đóng, cắt các mạch điện động. Đây là thiết bị chủ chốt trong hệ thống, giúp điều khiển từ xa nhiều thiết bị khác như hệ thống chiếu sáng, động cơ, tụ điện.

Contactor vượt trội hơn nhiều thiết bị chuyển mạch thông thường nhờ khả năng chuyển mạch nhanh, tiêu thụ điện năng thấp và độ bền cao. Nhờ đó mà thiết bị này xuất hiện rất nhiều trong các hệ thống điện có kết cấu phức tạp và có tính tự động hóa cao.

Phân biệt contactor và khởi động từ

Ở Việt Nam, contactor có thể hiểu là bộ khởi động từ và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện. Tuy nhiên, trên thế giới, khái niệm contactor và bộ khởi động từ khá khác nhau. Contactor vẫn được hiểu là thiết bị ngắt mạch công suất lớn trong hệ thống điện hạ áp. Bộ khởi động từ là bộ thiết bị bao gồm contactor, rơ le nhiệt và một số linh kiện đi kèm. Chức năng của bộ khởi động từ là khởi động/dừng động cơ, đóng mạch bằng công tắc tơ và bảo vệ động cơ khỏi các sự cố nhờ rơle nhiệt. Như vậy, bộ khởi động từ bao gồm một contactor bên trong, nghĩa là chức năng và ứng dụng cũng lớn hơn contactor.

Công tắc tơ MC3 9A

Giày từ MC3-9A và MT3-22A

KTH ELECTRIC có bài phân tích riêng về khởi động từ, bạn có thể đọc tại: Khởi động từ là gì? Phân biệt máy khởi động từ và contactor

Cấu trúc của contactor

3 bộ phận chính trong cấu tạo của contactor là nam châm điện, hộp chữa cháy hồ quang và hệ thống tiếp điểm.

Cấu tạo của nam châm điện bao gồm cuộn dây, lõi sắt và lò xo. Cuộn dây có nhiệm vụ tạo lực hút cho nam châm và lò xo có nhiệm vụ đẩy công tắc điện trở về vị trí ban đầu.

Hộp chữa cháy hồ quang hạn chế hồ quang sinh ra khi tắt nguồn, làm cháy và mòn các tiếp điểm.

Hệ thống tiếp điểm được liên kết với lõi từ di động thông qua bộ phận khóa liên động, kết cấu bao gồm:

• Tiếp điểm chính: Được lắp đặt trong mạch điện động, cho dòng điện lớn đi qua, thường đóng khi cấp nguồn vào mạch từ cho contactor.
• Tiếp điểm phụ: Được lắp đặt trong mạch điều khiển của công tắc tơ, dùng để kiểm soát dòng điện

Thông số kỹ thuật cơ bản của contactor

Các thông số kỹ thuật cơ bản của contactor bao gồm:

• Dòng điện định mức: Là dòng điện mà contactor cho phép chạy qua hệ thống tiếp điểm chính khi đóng mạch tải mà không làm nóng thiết bị.
• Điện áp định mức: Là điện áp quy định trên mạch chính.
• Khả năng đóng cắt trong các trường hợp sau: Là mức dòng điện mà contactor đóng cắt thành công ở cả nguồn điện 1 pha và 3 pha.
• Độ bền điện: Là số lần đóng cắt của dòng điện định mức có giá trị khoảng 200.000 đến 2,5 triệu lần đóng cắt.
• Độ bền cơ học: Là số lần đóng cắt khi không có dòng điện qua các tiếp điểm contactor có giá trị từ 5 triệu đến 25 triệu lần đóng cắt.

Xem chi tiết tại: Ý nghĩa các ký hiệu và thông số trên contactor

Nguyên lý hoạt động của contactor

Khi dòng điện chạy qua hai đầu cuộn dây quấn trên lõi từ của contactor có giá trị bằng giá trị điện áp danh định thì lực từ được sinh ra và hút lõi từ chuyển động, tạo thành mạch từ kín. Lúc này lực từ sinh ra lớn hơn lực phản lực của lò xo và công tắc tơ được bật.

Bộ phận khóa liên động kết nối hệ thống tiếp điểm và lõi từ di động, làm cho tiếp điểm chính của contactor đóng lại và làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm phụ. Khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây, contactor sẽ ngắt kết nối và tiếp điểm sẽ trở về trạng thái ban đầu (thường mở).

Nhờ nguyên lý hoạt động trên mà trong mạch điện contactor đảm nhận 3 chức năng chính sau:

• Điều khiển các thiết bị điện bao gồm hệ thống chiếu sáng, động cơ, tụ điện,… bằng nút nhấn, chế độ cài đặt tự động, từ xa.
• Bảo vệ hệ thống điện: Ngăn ngừa các rủi ro xảy ra đối với mạch điện và các thiết bị điện khi xảy ra tình trạng quá tải, ngắn mạch hoặc mất ổn định nguồn điện.
• Kết hợp với các thiết bị đảm bảo chất lượng điện năng khác như rơle nhiệt, rơle hệ số công suất, tụ điện, công tắc… giúp tăng cường khả năng kiểm soát và ổn định dòng điện.

Cách phân loại contactor

Dựa vào nguyên lý hoạt động, contactor có thể được chia thành 5 loại bao gồm:

• Contactor điện từ: Sử dụng cơ chế điện từ để đóng/mở các tiếp điểm, được sử dụng rộng rãi hiện nay
• Contactor khí nén: Sử dụng áp suất khí nén để đóng/mở các tiếp điểm, dùng cho môi trường thông dụng nhưng có nguy cơ cháy nổ
• Contactor thủy lực: Sử dụng thủy lực để điều khiển đóng/mở các tiếp điểm, ứng dụng trong môi trường công nghiệp nặng và các công trường xây dựng lớn.
• Contactor bán dẫn: Sử dụng chất bán dẫn điện tử để đóng mở các tiếp điểm, sử dụng trong môi trường đòi hỏi độ chính xác cao.
• Contactor chống cháy: Được thiết kế với độ nhạy cao, kết cấu đặc biệt ứng dụng trong các môi trường dễ cháy nổ như dầu khí, hóa chất, hầm mỏ, luyện kim.

Ngoài ra, contactor còn có thể được chia theo đặc tính dòng điện, mức dòng định mức, số cực hoặc khả năng tích hợp với các thiết bị khác.

Ứng dụng của contactor

Với các hệ thống điện phức tạp, cỡ trung bình hoặc lớn hơn như trung tâm thương mại, sân vận động, công trường, nhà máy,… thì việc sử dụng contactor là cần thiết. Đặc biệt trong công nghiệp, contactor là thiết bị điều khiển động cơ và các thiết bị điện khác. Giải pháp này giúp tăng tính tự động hóa dây chuyền sản xuất, độ ổn định cao, đáp ứng các hệ thống phức tạp, giảm chi phí sửa chữa.

Các ứng dụng contactor bao gồm:

• Contactor kết hợp với rơle nhiệt để điều khiển động cơ, cấp nguồn trực tiếp cho động cơ khởi động và bảo vệ chống quá tải nhiệt.
• Công tắc tơ khởi động sao-tam giác thay đổi linh hoạt chế độ vận hành của động cơ để giảm dòng khởi động.
• Công tắc tơ điều khiển tụ điện giúp nâng cao hiệu quả bù công suất phản kháng và bảo vệ tụ điện khỏi bị hư hỏng.
• Contactor được đặt trong tủ điều khiển chiếu sáng, kết hợp với rơle thời gian để bật tắt nguồn điện cho đèn theo giờ quy định.
• Contactor kết hợp với rơle bảo vệ pha, ngăn ngừa nguy cơ mất pha, quá áp, thấp áp, lệch pha, mất trung tính,…

Xem thêm: Hướng dẫn chi tiết khởi động đấu nối từ 3 pha và 1 pha

Hướng dẫn chọn contactor

Công tắc tơ có tính linh hoạt cao vì chúng có thể kết hợp nhiều thiết bị điện và được áp dụng cho nhiều trường hợp cụ thể nhưng cũng có những đặc tính riêng cho từng ứng dụng. Vì vậy, khi lựa chọn contactor bạn cần căn cứ vào mục đích sử dụng và các thông số kỹ thuật đi kèm.

Cách chọn contactor cho động cơ

3 thông số cơ bản để chọn công tắc tơ động cơ là Ict, P và cosφ với công thức sau:

Giả sử tải động cơ 3P – 380V, 4kW, cosφ=0,8 thì công suất contactor sẽ được tính như sau:

Cần chọn contactor lớn hơn mức dòng tính toán có thể chọn Contactor MC3-12A của KTH ELECTRIC.

Ngoài ra, bạn cần lựa chọn contactor có độ bền cơ, điện phù hợp với tần suất sử dụng và môi trường làm việc.

Cách chọn contactor cho dàn tụ điện

Khi chọn contactor cho tụ điện cần căn cứ vào dòng điện định mức của tụ điện đó. Ví dụ có tụ điện 3 pha 415V, 30kVAr, dòng điện định mức là 42A. Dòng định mức của contactor lớn hơn dòng định mức của tụ điện khoảng 1,2 đến 1,5 lần, tương đương với mức thấp nhất là 50,4A. Vì vậy, bạn có thể lựa chọn contactor MC3-65A của KTH ELECTRIC. Sử dụng dòng điện định mức cao hơn sẽ tốt hơn nhưng sẽ làm tăng giá thành và kích thước của công tắc tơ.

Ngoài ra, điều quan trọng là phải chọn contactor có khả năng chịu được dòng điện tăng lên khi tụ đóng, đồng thời có độ bền cơ, điện cao phù hợp để sử dụng.

Những lưu ý khác khi lựa chọn contactor

Chọn điện áp điều khiển: Chú ý kiểm tra xem điện áp trong mạng điện là 24VDC, 24VAC, 110V, 220V hay 380V để chọn điện áp contactor phù hợp. Hầu hết các thiết bị điện ở Việt Nam đều sử dụng điện 220V và 380V, một số thiết bị điện của nước ngoài sử dụng điện 110V.

Hệ số cosφ ở Việt Nam là 0,8. Tuy nhiên, nếu hệ thống có nhiều động cơ công suất lớn không có tụ điện thì hệ số này có thể thấp hơn. Ví dụ: nếu bạn cần một contactor để điều khiển biến tần, bạn có thể chọn cosφ=0,96.

Xem thêm: 8 sự cố thường gặp trên contactor và cách kiểm tra

Contactor KTH ELECTRIC – giải pháp chuyển mạch điện chất lượng

Contactor của KTH ELECTRIC được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC/EN 60947-1, IEC/EN 60947-4-1, UL 508, dùng để điều khiển tải động cơ và tụ điện. Thiết bị này có cấu trúc được tối ưu hóa để tương thích với các công tắc tơ công nghiệp khác. Vật liệu được sử dụng cho công tắc tơ có độ bền cao và có thể chịu được các điều kiện nhiệt độ bất thường.

Công tắc tơ KTH ELECTRIC có dải dòng định mức rộng từ 9A đến 800A, ứng dụng trong nhiều hệ thống điện áp từ 24V đến 415V. Mặt khác, chúng tôi cung cấp đa dạng các linh kiện phụ trợ, kết hợp tự do để sử dụng contactor cho nhiều mục đích.

Tham khảo thông tin sản phẩm tại: Contactor KTH ELECTRIC

Những lưu ý khi sử dụng contactor

Để sử dụng contactor hiệu quả và an toàn, những lưu ý sau sẽ giúp ích cho bạn:

• Sử dụng máy đúng cách và không sử dụng liên tục để tránh gây gián đoạn. Tránh sử dụng thiết bị quá thường xuyên hoặc quá lâu.
• Hạn chế số lần khởi động và ngắt kết nối trong một khoảng thời gian nhất định để tránh làm thiết bị bị quá tải.
• Lắp đặt contactor đúng cách để đảm bảo hoạt động ổn định. Kiểm tra cẩn thận dây nguồn và các thiết bị phụ trợ trước khi kết nối. Sử dụng phụ kiện chất lượng cao cho contactor.
• Đặt contactor ở vị trí thuận tiện như trong tủ điện, tránh nơi có nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn cao…
• Kiểm tra và bảo dưỡng contactor định kỳ, thay thế các bộ phận hư hỏng, điều chỉnh điện áp cấp vào cuộn dây phù hợp, vệ sinh, hút ẩm các bộ phận và giảm tải hoặc tăng khả năng làm mát khi cần thiết.

KTH ELECTRIC vừa đăng bài viết tổng hợp thông tin về contactor – thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp. Chúng tôi đã cung cấp thêm thông tin về loại thiết bị này tại website https://btb-electric.com/vi/, vui lòng đọc.