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 công trường, nhà máy hay công trình công cộng lớn. Chi tiết về cấu tạo, thông số kỹ thuật, ứng dụng của contactor sẽ được BTB Electric tổng hợp trong bài viết sau.

Contactor là gì?

Contactor (còn gọi là công tắc tơ) là thiết bị đóng ngắt điện hạ áp, có nhiệm vụ đóng ngắt mạch điện động lực. Đây là thiết bị trọng yếu trong hệ thống, giúp điều khiển từ xa nhiều thiết bị khác như hệ thống chiếu sáng, động cơ, tụ bù.

Contactor vượt trội so với nhiều thiết bị đóng cắt thông thường nhờ khả năng đóng cắt nhanh, tiêu thụ công suất thấp và có độ bền cao. Nhờ đó mà thiết bị này xuất hiện rất nhiều trong các hệ thống điện cấu trúc phức tạp, tính tự động hóa cao.

Phân biệt contactor và khởi động từ

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

BTB Electric đã có bài phân tích riêng về khởi động từ, bạn có thể tìm đọc tại: Khởi động từ là gì? Phân biệt khởi động từ và contactor

Cấu tạo của contactor

3 thành phần chính trong cấu tạo của contactor là nam châm điện, hộp dập hồ quang và hệ thống tiếp điểm. 

Kết cấu nam châm điện gồm cuộn dây, lõi sắt và lò xo. Cuộn dây dùng để tạo lực hút cho nam châm và lò xo có nhiệm vụ đẩy nút nhấn ngắt điện trở về vị trí ban đầu.

Hộp dập hồ quang hạn chế việc hồ quang sản sinh khi ngắt điện làm cháy và mòn các tiếp điểm.

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

• Tiếp điểm chính: Lắp trong mạch điện động lực, cho dòng điện lớn đi qua, thường đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ cho contactor.
• Tiếp điểm phụ: Lắp trong mạch điều khiển của contactor, cho dòng điện < 5A đi qua các tiếp điểm, có hai trạng thái là đóng (mở ra) và hở (đóng lại).

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 điện phụ tải mà không làm nóng thiết bị.
• Điện áp định mức: Là điện áp quy định trên mạch điện chính.
• Khả năng đóng ngắt trong các trường hợp: Là mức dòng điện mà contactor đóng ngắt thành công trong cả điện 1 pha và điện 3 pha.
• Độ bền điện: Là số lần đóng ngắt dòng điện định mức với giá trị khoảng 200.000 đến 2,5 triệu lần đóng ngắt.
• Độ bền cơ học: Là số lần đóng ngắt khi không có dòng điện qua tiếp điểm contactor với giá trị trong khoảng 5 triệu đến 25 triệu lần đóng ngắt

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

Nguyên lý hoạt động của contactor

Khi cho dòng điện chạy qua hai đầu cuộn dây quấn trên lõi từ của contactor với giá trị bằng giá trị điện áp định mức, lực từ được sản sinh ra và hút lõi từ di động, tạo thành mạch từ kín. Lúc này lực từ tạo ra lớn hơn phản lực lò xo và contactor được bật.

Bộ phận liên động liên kết hệ thống tiếp điểm và lõi từ di động khiến tiếp điểm chính contactor đóng lại và chuyển đổi trạng thái của tiếp điểm phụ. Khi không cấp dòng điện chạy qua cuộn dây, contactor sẽ ngắt và tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu (thường hở).

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 đèn, động cơ, tụ bù,... bằng nút nhấn, chế độ cài đặt tự động và từ xa.
• Bảo vệ hệ thống điện: Ngăn ngừa rủi ro tới mạch điện, thiết bị điện khi xảy ra quá tải, ngắn mạch hay mất ổn định nguồn điện.
• Kết hợp với thiết bị chất lượng điện khác như rơ le nhiệt, rơ le hệ số công suất, tụ bù, công tắc,... giúp tăng cường kiểm soát và ổn định dòng điện.

Cách phân loại contactor

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

• Contactor điện từ: Sử dụng cơ chế điện từ để đóng/mở tiếp điểm, được ứng dụng rộng rãi hiện nay
• Contactor khí động: Sử dụng áp suất khí nén để đóng/mở tiếp điểm, được ứng dụng cho các môi trường thông thường nhưng có khả năng cháy nổ cao
• Contactor thủy lực: Sử dụng thủy lực để điều khiển tiếp điểm đóng/mở, ứng dụng trong môi trường công nghiệp nặng, công trường lớn.
• Contactor bán dẫn: Sử dụng bán dẫn điện tử để đóng mở tiếp điểm, được ứng dụng trong các môi trường yêu cầu tính chính xác cao.
• Contactor chống cháy: Thiết kế với độ nhạy cao, cấu trúc đặc biệt để ứng dụng cho các môi trường dễ hỏa hoạn cháy nổ như dầu khí, hóa chất, mỏ, luyện kim.

Bên cạnh đó, contactor có thể được phân chia theo đặc tính dòng điện, mức dòng điện định mức, số cực hay khả năng tích hợp với các thiết bị khác.

Ứng dụng của contactor

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

Ứng dụng của contactor bao gồm:

• Contactor kết hợp với rơ le nhiệt để điều khiển động cơ, cấp nguồn trực tiếp cho động cơ khởi động, bảo vệ quá tải nhiệt.
• Contactor khởi động sao - tam giác linh hoạt thay đổi chế độ hoạt động của động cơ để giảm dòng khởi động.
• Contactor điều khiển tụ bù giúp nâng cao hiệu quả bù công suất phản kháng, bảo vệ tụ bù tránh hư hỏng.
• Contactor đặt trọng tủ điều khiển đèn chiếu sáng, kết hợp rơ le thời gian để đóng ngắt điện cho đèn theo giờ quy định.
• Contactor kết hợp rơ le bảo vệ pha, phòng tránh rủi ro khi mất pha, quá áp, thấp áp, lệch pha, mất trung tính,...

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

Hướng dẫn lựa chọn contactor

Contactor có tính linh hoạt cao khi có thể kết hợp nhiều thiết bị điện, ứng dụng cho nhiều trường hợp cụ thể nhưng cũng có những đặc tính đặc trưng cho từng ứng dụng đó. Vì vậy mà khi 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 contactor động cơ là Ict, P và cosφ với công thức như sau:

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

Cần chọn contactor lớn hơn mức dòng điện tính toán được, có thể chọn Contactor MC3-12A từ BTB Electric.

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

Cách chọn contactor cho tụ bù

Khi chọn contactor cho tụ bù cần dựa vào dòng điện định mức của tụ bù đó. Ví dụ có 1 tụ 3 pha 415V, 30kVAr, dòng định mức là 42A. Dòng định mức contactor lớn hơn khoảng 1,2 đến 1,5 lần dòng định mức của tụ bù, tương mức mức thấp nhất là 50,4A. Do đó có thể chọn contactor MC3-65A từ BTB Electric. Sử dụng dòng định mức cao hơn sẽ tốt hơn nhưng làm tăng chi phí và kích thước của contactor.

Ngoài ra cần lưu ý chọn contactor có thể chịu được dòng điện tăng cao khi tụ bù đóng, có độ bền điện, độ bền cơ cao phù hợp cho quá trình sử dụng. 

Những lưu ý khác khi chọn contactor

Chọn điện áp điều khiển: Chú ý kiểm tra điện áp trong mạng điện là 24VDC, 24VAC, 110V, 220V hay 380V để chọn điện áp contactor phù hợp. Đa số thiết bị điện tại Việt Nam sử dụng điện 220V và 380V, một số thiết bị điện nước ngoài dùng điện 110V.

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

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

Contactor BTB Electric - giải pháp đóng ngắt điện chất lượng

Contactor từ BTB Electric được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC/EN 60947-1, IEC/EN 60947-4-1, UL 508, sử dụng cho tải động cơ và điều khiển tụ bù. Thiết bị này có cấu trúc tối ưu hóa để tương thích với các dòng contactor công nghiệp khác. Vật liệu sử dụng cho dòng contactor có độ bền cao, chịu được điều kiện nhiệt độ bất thường. 

Contactor BTB Electric có dải dòng điện định mức rộng từ 9A tới 800A, ứng dụng trong nhiều hệ thống điện áp từ 24V tới 415V. Mặt khác, chúng tôi cung cấp khối linh kiện phụ trợ đa dạng, tự do kết hợp để sử dụng contactor cho nhiều mục đích.

Tham khảo thông tin sản phẩm tại: Contactor BTB Electric

Những lưu ý khi sử dụng contactor

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

• Sử dụng thiết bị đúng cách và không sử dụng liên tục để tránh gây ra gián đoạn. Tránh sử dụng thiết bị quá thường xuyên hoặc quá lâu.
• Giới hạn số lần khởi động và ngắt kết nối trong một khoảng thời gian nhất định để tránh thiết bị quá tải. 
• Lắp đặt contactor đúng cách để đảm bảo hoạt động ổn định. Kiểm tra kỹ dây điện và 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 khu vực có nhiệt độ cao, ẩm ướt, bụi bẩn,....
• Kiểm tra và bảo dưỡng contactor định kỳ, thay thế các bộ phận hỏng, điều chỉnh điện áp cấp cho cuộn dây phù hợp, vệ sinh khử ẩm các linh kiện và giảm tải hoặc tăng cường làm mát khi cần thiết.

BTB Electric vừa có bài tổng hợp các thông tin về contactor - thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp. Chúng tôi đã cung cấp thêm các thông tin khác về loại thiết bị này tại website https://btb-electric.com/vi/, mời bạn đón đọc.