Khởi động từ 1 pha​ là gì? Cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động

Khởi động từ 1 pha là thiết bị điện dùng để điều khiển đóng/ngắt mạch điện một pha, thường được ứng dụng trong các hệ thống điện dân dụng. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và chi tiết về thiết bị này, bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại, ứng dụng, cách đấu dây và lợi ích.

1. Khởi động từ 1 pha là gì?

Khởi động từ 1 pha hay còn gọi là contactor 1 pha là một loại thiết bị điện có chức năng đóng cắt mạch điện một pha. Nói một cách đơn giản, nó giống như một công tắc điện, nhưng có khả năng chịu tải lớn hơn và thường được điều khiển từ xa.

Khởi động từ 1 pha thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện có công suất lớn trong gia đình như: Máy bơm nước, máy điều hòa, bình nóng lạnh,… Điểm khác biệt quan trọng giữa khởi động từ 1 pha và công tắc thông thường là khả năng bảo vệ. Khởi động từ 1 pha có thể kết hợp với rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho các thiết bị điện, giúp ngăn ngừa các sự cố như chập cháy, hư hỏng thiết bị.

2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của khởi động từ 1 pha

Một khởi động từ 1 pha cơ bản sẽ gồm ba bộ phận chính:

• Cuộn dây: Đây là bộ phận tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Cuộn dây thường được làm bằng dây đồng quấn quanh một lõi thép.
• Lõi sắt: Lõi sắt có hai phần: Phần cố định và phần di động (nắp). Khi cuộn dây được cấp điện, lõi sắt di động sẽ bị hút về phía lõi sắt cố định.
• Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ (tùy loại). Tiếp điểm chính có nhiệm vụ đóng/ngắt mạch điện cho tải, còn tiếp điểm phụ thường dùng trong mạch điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của khởi động từ 1 pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Quá trình này diễn ra như sau:

• Cấp điện: Khi cấp điện áp (thường là 220V) vào hai đầu cuộn dây, dòng điện sẽ chạy qua cuộn dây và tạo ra từ trường.
• Lõi sắt bị hút: Từ trường này sẽ tác động lên lõi sắt di động, hút nó về phía lõi sắt cố định.
• Tiếp điểm đóng: Chuyển động của lõi sắt di động sẽ kéo theo hệ thống tiếp điểm, làm cho tiếp điểm chính đóng lại.
• Dòng điện qua tải: Khi tiếp điểm chính đóng, mạch điện được kín và dòng điện có thể chạy từ nguồn đến tải (ví dụ: máy bơm, đèn,…).
• Ngắt điện: Khi ngừng cấp điện vào cuộn dây, từ trường biến mất, lực hút không còn. Lò xo (được lắp trong khởi động từ) sẽ đẩy lõi sắt di động trở về vị trí ban đầu, làm cho tiếp điểm chính mở ra và ngắt dòng điện đến tải.

3. Phân loại khởi động từ 1 pha

Khởi động từ 1 pha có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

Theo nguyên lý truyền động

• Khởi động từ kiểu điện từ: Đây là loại phổ biến nhất, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ như đã trình bày ở trên.
• Khởi động từ kiểu hơi ép: Loại này sử dụng áp suất khí nén để đóng/ngắt tiếp điểm. Ít phổ biến hơn so với kiểu điện từ.
• Kiểu thủy lực: Dùng áp suất của chất lỏng

Theo dạng dòng điện

• Khởi động từ điện xoay chiều (AC): Dùng cho mạch điện xoay chiều 1 pha.
• Khởi động từ điện một chiều (DC): Dùng cho mạch điện một chiều. (Tuy nhiên, loại này ít phổ biến hơn trong ứng dụng dân dụng).

Theo kết cấu

• Loại hạn chế chiều cao: Thường dùng trong các bảng điện có không gian hẹp.
• Loại hạn chế chiều rộng: Thích hợp cho các vị trí lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang.

Theo khả năng tải dòng: Khởi động từ 1 pha có nhiều mức dòng tải khác nhau, ví dụ: 10A, 12A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 63A,… Việc lựa chọn loại nào sẽ phụ thuộc vào công suất của thiết bị cần điều khiển.

Theo trạng thái hoạt động của tiếp điểm phụ

• Thường đóng: Ở trạng thái bình thường (khi cuộn dây không có điện), tiếp điểm này đóng.
• Thường mở: Ở trạng thái bình thường, tiếp điểm này mở.

4. Chức năng và ứng dụng của khởi động từ 1 pha

Chức năng quan trọng nhất của khởi động từ 1 pha là đóng/ngắt mạch điện một pha, cho phép hoặc ngăn dòng điện đi từ nguồn đến tải (thiết bị điện). Nó hoạt động như một “công tắc” điều khiển từ xa, điều này giúp bật/tắt các thiết bị điện một cách an toàn và thuận tiện.

Khởi động từ 1 pha được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng thực tế, đặc biệt là trong các hệ thống điện dân dụng và một số hệ thống công nghiệp nhỏ. Dưới đây là một số ví dụ điển hình:

• Điều khiển hệ thống chiếu sáng: Bật/tắt đèn chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, sân vườn,…
• Vận hành động cơ nhỏ: Khởi động và dừng các loại động cơ 1 pha như quạt, máy bơm nước mini, máy nén khí nhỏ,…
• Điều khiển máy lạnh và tủ lạnh: Đóng/ngắt nguồn điện cho máy lạnh, tủ lạnh, giúp kiểm soát nhiệt độ và tiết kiệm điện.
• Hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí): Điều khiển các thiết bị như quạt gió, van điều tiết, máy bơm nhiệt,…
• Bảo vệ điện gia dụng: Kết hợp với rơ le nhiệt để bảo vệ các thiết bị điện khỏi tình trạng quá tải, ngắn mạch.
• Điều khiển thiết bị từ xa: Kết hợp với các bộ điều khiển từ xa (remote), hẹn giờ, hoặc các thiết bị thông minh để tự động hóa việc bật/tắt thiết bị điện.
• Tủ điện ATS: Sử dụng trong tủ điện ATS.

5. Cách đấu dây và lắp đặt khởi động từ 1 pha kho tủ điện

Lưu ý quan trọng:

• Luôn ngắt nguồn điện: Trước khi bắt đầu bất kỳ công việc đấu nối điện nào, hãy đảm bảo rằng nguồn điện đã được ngắt hoàn toàn để tránh nguy cơ điện giật.
• Kiểm tra điện áp: Đảm bảo rằng điện áp của nguồn điện, contactor và thiết bị (tải) là tương thích. Thông thường, điện áp dân dụng ở Việt Nam là 220V.
• Kiểm tra kỹ lưỡng: Sau khi đấu nối, hãy kiểm tra lại toàn bộ hệ thống để đảm bảo không có dây nào bị lỏng, hở hoặc đấu sai.

Hướng dẫn cách đấu nối:

Bước 1: Đầu nối nguồn và tải (Nguồn động lực)

• Ngõ vào Contactor: Nối dây pha (L) của nguồn điện 220V vào một trong các tiếp điểm chính (thường ký hiệu là L1, L2, L3 hoặc 1, 3, 5) của contactor.
• Ngõ ra Contactor: Nối tiếp điểm chính tương ứng (thường ký hiệu là T1, T2, T3 hoặc 2, 4, 6) với một dây của thiết bị (tải) cần điều khiển (ví dụ: động cơ, đèn…).
• Dây trung tính: Nối dây trung tính (N) của nguồn điện trực tiếp với dây còn lại của thiết bị.

Đấu nối cuộn dây Contactor (Mạch điều khiển):

• Cuộn dây Contactor: Contactor có hai chân cuộn dây (thường ký hiệu là A1 và A2).
• Nối tiếp với Công tắc: Nối một chân của cuộn dây (ví dụ: A1) với một đầu của công tắc 2 vị trí. Nối đầu còn lại của công tắc với chân còn lại của cuộn dây (A2).
• Nguồn cho mạch điều khiển: Nối dây từ một trong hai chân của cuộn dây (thường là chân đã nối qua công tắc, A2) về một dây của nguồn (có thể là pha hoặc trung tính, tùy thuộc vào thiết kế của contactor và yêu cầu của mạch điều khiển). Một số contactor yêu cầu mạch điều khiển dùng điện áp thấp (ví dụ: 24V), trong trường hợp này, cần có bộ chuyển đổi điện áp.

Nguyên lý hoạt động:

• Khi công tắc MỞ: Cuộn dây contactor không được cấp điện. Các tiếp điểm chính của contactor ở trạng thái mở, ngắt dòng điện đến thiết bị.
• Khi công tắc ĐÓNG: Cuộn dây contactor được cấp điện, tạo ra lực từ hút lõi thép di động. Lõi thép di động kéo theo các tiếp điểm chính đóng lại, cho phép dòng điện từ nguồn chạy qua contactor đến thiết bị, làm cho thiết bị hoạt động.

Lưu ý quan trọng: Sơ đồ trên chỉ là sơ đồ nguyên lý chung. Các contactor cụ thể có thể có ký hiệu và cách bố trí chân khác nhau. Luôn tham khảo tài liệu kỹ thuật đi kèm của contactor và thiết bị để đảm bảo đấu nối chính xác. Nếu không chắc chắn, hãy tìm sự trợ giúp của thợ điện có chuyên môn.

6. Lợi ích khi sử dụng khởi động từ 1 pha

Khởi động từ 1 pha không chỉ là một thiết bị đóng cắt đơn thuần, mà còn mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người sử dụng, đặc biệt là trong các hệ thống điện gia đình:

• Thiết kế nhỏ gọn: Khởi động từ 1 pha thường có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong các tủ điện, bảng điện gia đình mà không chiếm nhiều diện tích.
• Khả năng chịu tải cao: Mặc dù có kích thước nhỏ, nhưng khởi động từ 1 pha có thể chịu được dòng tải lớn, phù hợp với nhiều thiết bị điện có công suất khác nhau trong gia đình.
• Tính linh hoạt: Khởi động từ 1 pha có thể được sử dụng để điều khiển nhiều loại thiết bị khác nhau, từ đèn chiếu sáng, quạt, máy bơm nước, đến các thiết bị điện máy như máy lạnh, tủ lạnh.
• Tiêu thụ điện năng thấp: Cuộn dây điều khiển của khởi động từ 1 pha thường tiêu thụ rất ít điện năng, giúp tiết kiệm điện cho hệ thống.
• Điều khiển từ xa: Khởi động từ 1 pha có thể dễ dàng kết hợp với các thiết bị điều khiển từ xa như công tắc, bộ hẹn giờ, hoặc các hệ thống nhà thông minh, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong việc điều khiển thiết bị điện.
• An toàn: Đây là một trong những lợi ích quan trọng nhất. Khởi động từ 1 pha, đặc biệt khi kết hợp với rơ le nhiệt, giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch, giảm thiểu nguy cơ chập cháy, hư hỏng thiết bị.
• Độ bền cao: Khởi động từ 1 pha thường được chế tạo từ các vật liệu chất lượng, có độ bền cơ học và độ bền điện cao, đảm bảo tuổi thọ lâu dài.
• Dễ dàng lắp đặt và thay thế: Với thiết kế đơn giản và các đầu nối rõ ràng, việc lắp đặt và thay thế khởi động từ 1 pha tương đối dễ dàng, ngay cả với những người không có nhiều kinh nghiệm về điện.

Nhờ những lợi ích trên, khởi động từ 1 pha đã trở thành một thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống điện hiện đại, góp phần nâng cao tính an toàn, tiện nghi và hiệu quả cho người sử dụng.

Xem thêm:

• Cảm biến nhiệt độ là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng
• Sensor là gì? Khái niệm, các loại cảm biến phổ biến và ứng dụng
• Cảm biến áp suất : Giới thiệu và nguyên lý hoạt động

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ khởi động từ 1 pha​ là gì – Đây là một thiết bị tuy nhỏ bé nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện của gia đình. Việc nắm vững kiến thức về khởi động từ 1 pha không chỉ giúp bạn sử dụng điện an toàn và hiệu quả hơn, mà còn có thể tự tin hơn trong việc lựa chọn, lắp đặt và bảo trì các thiết bị điện trong nhà. Hẹn gặp lại bạn trong những chủ đề tiếp theo trên trang Thanh Thiên Phú.