Tại sao Contactor luôn bị cháy? Phải thực hiện đồng thời bảo vệ quá tải và ngắn mạch

Các contactor được sử dụng để đóng và mở tải cần các hoạt động như vậy trong quá trình sử dụng bình thường, đặc biệt là cho các hoạt động cụ thể như chiếu sáng công cộng trung áp và động cơ điện công nghiệp.

Bộ điều khiển kết hợp contactor trung áp + cầu chì (F-C) có thể điều khiển động cơ lên đến 12 kV. Tuy nhiên, bộ điều khiển trung áp cũng phù hợp làm nguồn cấp cho các loại tải khác, đặc biệt là biến áp. Đối với các tải như vậy, các contactor thường được sửa đổi để bao gồm khóa cơ học, để contactor không tự động mở khi điện áp hệ thống sụp đổ.

Các contactor có khóa cơ học về cơ bản có cấu trúc giống như contactor được giữ bằng từ trường điện từ. Tuy nhiên, thay vì dựa vào cuộn dây chính luôn được cung cấp điện để giữ contactor đóng, các contactor có khóa cơ học sử dụng khóa cơ học để duy trì trạng thái đóng. Về bản chất, các contactor có khóa cơ học mô phỏng các aptomat trung áp. Tuy nhiên, cần nhớ rằng có sự khác biệt rõ rệt giữa contactor và aptomat.

Xem xét cho mạch điều khiển

Một khi contactor truyền thống được giữ bằng từ trường điện từ đã đóng, nó sẽ vẫn đóng miễn là cuộn dây chính được cung cấp điện. Thông thường, nguồn điện điều khiển cho mạch cuộn dây chính là biến áp nguồn điều khiển, là một phần không thể thiếu của toàn bộ bộ điều khiển. Do đó, đối với tải động cơ, khi điện áp hệ thống sụp đổ, động cơ sẽ tự động ngắt, do đó ngăn ngừa hư hỏng cho động cơ.

Ngược lại, các contactor có khóa cơ học vẫn đóng khi điện áp hệ thống sụp đổ. Điều này đặc biệt cần thiết khi tải là loại cần được tự động tái cấp điện khi điện áp hệ thống được khôi phục, như biến áp chiếu sáng.

Các contactor được giữ bằng từ trường điện từ sẽ mở khi các tiếp điểm trong mạch điều khiển cuộn dây chính mở. Ngược lại, các contactor có khóa cơ học được mở khóa bằng cách đóng các tiếp điểm trong mạch khóa, cho phép contactor mở. Do đó, việc điều khiển cần thiết cho các contactor có khóa cơ học tương tự như của các aptomat trung áp.

Các contactor có khóa cơ học yêu cầu nguồn điện điều khiển đáng tin cậy để cắt. Nguồn điện trực tiếp (ắc quy) được ưa chuộng, nhưng nếu nguồn điện điều khiển duy nhất là biến áp nguồn điều khiển được kết nối với nguồn điện chính, thì thiết bị cắt điện bằng tụ điện xoay chiều là phù hợp để sử dụng.

Mạch đóng nên sử dụng nút nhấn tiếp xúc tạm thời để cuộn dây chính chỉ được cung cấp điện trong thời gian đóng. Tương tự, mạch cắt (mở khóa) cũng nên sử dụng nút nhấn tiếp xúc tạm thời. Đối với việc cắt tự động của rơle bảo vệ, một tiếp điểm thường mở nên được kết nối trong mạch cắt (mở khóa), và một tiếp điểm thường đóng từ rơle bảo vệ nên được kết nối trong mạch đóng. Mục đích của tiếp điểm rơle thường đóng trong mạch đóng là đảm bảo mạch cuộn dây chính bị mất điện trong quá trình cắt. Cũng nên bao gồm chức năng rơle khóa (86), thông qua chức năng 86 trong một số rơle vi xử lý đa chức năng hoặc qua một rơle khóa riêng biệt.

Quan trọng là, mạch điều khiển bên ngoài của người dùng không nên bao gồm các tiếp điểm giữ trong mạch đóng. Các contactor có khóa cơ học hoạt động theo cách tương tự như contactor được giữ bằng từ trường điện từ, với việc bổ sung khóa cơ học. Nếu mạch cuộn dây chính được cung cấp điện liên tục, contactor sẽ vẫn đóng ngay cả khi khóa cắt được vận hành.

Các nguồn khác nhau đưa ra các ước tính khác nhau về lượng thời gian phải được cho phép giữa việc ngắt lỗi và tái cấp điện sau đó. Hầu hết các nguồn chỉ ra rằng phải có ít nhất sáu chu kỳ giữa việc ngắt hồ quang (khi mở) và đóng tiếp điểm trong quá trình đóng sau đó.

Xem xét về ngắn mạch và quá tải

Các contactor được sử dụng để cấp điện cho biến áp khác với những contactor được sử dụng để cấp điện cho động cơ chỉ ở đặc tính của cầu chì hạn chế dòng điện. Cầu chì được sử dụng để bảo vệ mạch động cơ là cầu chì lớp M, có đặc tính bảo vệ phù hợp với yêu cầu ứng dụng của động cơ. Đối với nguồn cấp biến áp, cầu chì nên là cầu chì lớp T, được thiết kế để cung cấp bảo vệ phù hợp cho biến áp.

Các contactor không có cầu chì chỉ có khả năng ngắt hạn chế. Do đó, contactor luôn phải được sử dụng kết hợp với cầu chì hạn chế dòng điện. Sự kết hợp của contactor (ngắt dòng điện tải bình thường và dòng điện quá tải vừa phải) và cầu chì hạn chế dòng điện (ngắt dòng điện vượt quá khả năng của contactor đơn lẻ) cung cấp khả năng ngắt hoàn chỉnh cho dòng điện quá tải và ngắn mạch.

Nên sử dụng rơle quá dòng để cung cấp bảo vệ chống dòng điện quá tải vừa phải, nhằm tránh việc cầu chì hoạt động không cần thiết. Bảo vệ này phải được phối hợp với khả năng dẫn dòng điện liên tục của tổ hợp cầu chì-contactor. Vì cầu chì tạo ra một lượng nhiệt lớn, nên không hiếm khi cầu chì được chọn kích thước lớn hơn một chút so với khuyến nghị cho dòng điện liên tục. Do đó, rơle quá dòng cung cấp bảo vệ quá tải không chỉ cho biến áp mà còn cho tổ hợp cầu chì-contactor. Điều này là phù hợp vì chức năng của cầu chì là cung cấp bảo vệ ngắn mạch, không phải bảo vệ quá tải.

Bảo vệ một pha

Các thiết bị bảo vệ quá tải động cơ hiện đại thường bao gồm chức năng bảo vệ để tự động ngắt động cơ khi mất một pha của nguồn điện đầu vào. Tuy nhiên, đối với các nguồn cấp không phải động cơ, "bảo vệ một pha" này có thể không cần thiết hoặc mong muốn. Ví dụ, tải tụ điện hoặc chiếu sáng thường không bị hư hại bởi tình trạng một pha. Tuy nhiên, người dùng nên xem xét liệu bảo vệ một pha có phù hợp hay không. Phương pháp phổ biến nhất để thực hiện chức năng này là cung cấp phụ kiện trip cầu chì, được kích hoạt cơ học bởi piston trên cầu chì hạn chế dòng điện. Với tùy chọn này, khi bất kỳ cầu chì hạn chế dòng điện sơ cấp nào hoạt động, piston chỉ báo trên cầu chì kích hoạt thanh trip, khiến contactor mở.

Xem xét về các ứng dụng khác

Các contactor có khóa cơ học chia sẻ nhiều đặc tính ứng dụng với contactor được giữ bằng từ trường điện từ. Khác với aptomat, contactor được thiết kế để hoạt động thường xuyên, với 200.000 lần hoạt động điện. Kích thước của biến áp có thể được cấp điện từ contactor, tất nhiên, bị giới hạn bởi cầu chì có sẵn (đặc biệt là ở 7,2 kV) và khả năng dẫn dòng điện liên tục của contactor.

Contactor được thiết kế để có yêu cầu năng lượng điều khiển thấp. Do đó, tốc độ đóng và mở của chúng có thể tương đối chậm. Thời gian đóng điển hình là 40 ms cho 400 A và 70 ms cho 720 A, trong khi thời gian mở là 90 ms cho 400 A và 35 ms cho 720 A. Mặc dù các thời gian này dài hơn nhiều so với thời gian hoạt động của aptomat, chúng thường không yêu cầu bất kỳ xem xét đặc biệt nào cho mạch điều khiển hoặc quy trình vận hành hệ thống. Contactor có khóa được tích hợp vào thiết kế của bộ điều khiển trung áp, loại bỏ các phần chuyển tiếp và vỏ tủ chuyển mạch lớn cần thiết cho aptomat. Do contactor có khóa sử dụng cầu chì để bảo vệ ngắn mạch, cầu chì có thể hoạt động trong trường hợp xảy ra lỗi nghiêm trọng. Nếu điều này xảy ra, thời gian ngừng hoạt động liên quan đến việc thay thế cầu chì sẽ lâu hơn so với việc sử dụng aptomat. Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy các lỗi nghiêm trọng tương đối hiếm, vì vậy điều này không có khả năng là vấn đề lớn.

Tóm tắt

Contactor đã được sử dụng để cấp điện cho biến áp và các tải không phải động cơ khác trong nhiều thập kỷ, và việc sử dụng chúng đã tăng đáng kể trong những năm gần đây. Việc sử dụng contactor có khóa cơ học đặc biệt phù hợp khi biến áp được cấp điện bằng contactor trung áp.