Cuộn kháng là gì? Cấu tạo, phân loại và chức năng cuộn kháng trong ngành điện

Một cuộn dây có khả năng ổn định dòng điện,bảo vệ biến tần, tủ bù điện khỏi nguy cơ cháy nổ, bảo vệ máy móc khỏi sóng hài, duy trì dòng điện trong lưới ổn định. Nếu công việc của bạn có liên quan đến lĩnh vực điện, điện dân dụng chắc hẳn bạn sẽ không còn xa lạ gì với cuộn kháng. Đây là một trong những thiết bị được sử dụng khá phổ biến trong các đoạn mạch. Tuy nhiên không quá nhiều người  biết và hiểu rõ về thiết bị này. Có khá nhiều câu hỏi được đặt ra như cuộn kháng là gì? Cấu tạo của nó như thế nào? Để trả lời cho những câu hỏi trên, hãy cùng tham khảo bài viết dưới đây nhé!

Cuộn kháng là gì? Tầm quan trọng của cuộn kháng trong tự động hóa
Cuộn kháng là gì? Tầm quan trọng của cuộn kháng trong tự động hóa

Cuộn kháng là gì?

Cuộn kháng là một cuộn dây đồng được quấn nhiều vòng quanh một vòng sắt non, lỏi của nó là không khí, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi cho dòng điện chạy qua sẽ hình thành từ trường xung quanh nó. Khi được cấp dòng điện, nó là một nam châm điện với cường độ của từ trường tỷ lệ thuận với cường độ của dòng điện và số vòng dây quấn quanh. Càng nhiều vòng dây quấn cho ra mức độ tự cảm càng cao. Vòng sắt non được thêm vào cuộn dây có tác dụng tập trung các dòng từ thông cho cuộn.

Đặc tính riêng

  • Đặc tính gắn liền với cuộn kháng là khả năng lưu trử năng lượng, lọc và ổn định dòng điện, nguyên lý cảm ứng điện từ và độ tự cảm.
  • Đơn vị gắn với cuộn kháng là Độ tự cảm henry.
Cuộn kháng là gì
Cuộn kháng là gì

Có những loại cuộn kháng nào?

  • Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cuộn kháng, nhưng nhìn chung thì được phân loại thành 2 cách: phân loại theo điện áp và công dụng của nó.
  • Phân loại theo điện áp:Gồm có cuộn kháng hạ thế và trung thế. Điện áp 440V -> 1000V sử dụng cuộn hạ thế và điện áp trên 1000V thì dùng loại trung thế.

Cấu tạo và phân loại cuộn kháng

Cấu tạo cuộn kháng

Cuộn kháng được cấu tạo bởi một cuộn dây và thê được quấn quanh một lõi sắt . Khi cho dòng điện qua cuộn, có sinh từ trường và chính từ trường này sẽ sinh ra áp cảm ứng để hãm lại biến thiên dòng trong cuộn
Cấu tạo và phân loại cuộn kháng
Cấu tạo và phân loại cuộn kháng

Phân loại cuộn kháng

Cuộn kháng được phân loại theo 2 chỉ tiêu: Phân loại theo điện áp và phân loại theo công dụng.

Phân loại theo điện áp:

  • Cuộn kháng hạ thế: Cuộn kháng được sử dụng với điện áp từ 440V đến 1000V
  • Cuộn kháng trung thế: Cuộn kháng được sử dụng với điện áp từ 1000V trở lên

Phân loại theo công dụng:

  • Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp
  • Cuộn kháng bảo vệ biến tần

Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp:

Cuộn kháng sử dụng cho tụ bù với chức năng bảo vệ tụ bù, bảo vệ thiết bị đóng cắt, relay bù. Cuộn kháng kết hợp với tụ bù loại những thành phần sóng hài làm tăng chất lượng điện cho hệ thống. Cuộn kháng lọc sóng hài rất cần thiết trong trường hợp điện áp, dòng điện của hệ thống bị méo dạng nhiều.

Kết hợp cuộn kháng vớitụ bù tạo thành mạch LC (lọc sóng hài), tần số này phụ thuộc vào độ tự cảm của cuộn kháng và điện dung của tụ bù.

Vậy nên trên thị trường có nhiều cuộn kháng khác nhau 6%, 7%, 11%,14%… đây là các mức tương ứng với tần số lọc khác nhau

Cuộn kháng cho biến tần:

Chúng ta có 2 loại cuộn kháng cho biến tần đó là cuộn kháng đầu vào biến tần (cuộn kháng AC hay AC reactor) và cuộn kháng đầu ra biến tần (cuộn kháng DC – DC reactor). Dựa trên đặc tính dòng không đổi của cuộn kháng nên nó có chức năng ổn định dòng để động cơ hoạt động trơn tru khi thay đổi tốc độ, thay đổi tần số.

Chức năng của cuộn kháng

Khả năng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp

Cuộn kháng là thiết bị được sử dụng kết hợp với tụ bù, thiết bị này thực hiện chức năng bảo vệ tụ bù cũng như các thiết bị đóng cắt, relay bù. Sự kết hợp này giúp chúng ta gia tăng chất lượng điện cho hệ thống. Đây là một trong những thiết bị có vai trò cực kỳ quan trọng đặc biệt trong những trường hợp điện áp hay dòng điện của hệ thống bị biến dạng.

Cuộn kháng thực hiện chức năng bảo vệ biến tần

Bên cạnh khả năng bảo vệ tụ bù cũng như các thiết bị đóng cắt cũng như relay bù. Thiết bị này đồng thời thực hiện chức năng bảo vệ biến tần của đoạn mạch. Như chúng ta đã biết, có 2 loại cuộn kháng dùng cho biến tần là cuộn kháng dùng cho đầu ra biến tần hay còn được gọi là DC và cuộn kháng dùng cho đầu vào biến tần hay còn được gọi là AC.
Nhờ đặc tính của nó mà mọi dòng điện đi qua nó đều được tác động khiến chúng ổn định hơn. Vì vậy khi lắp đặt cuộn kháng gần với biến tần, chúng thực hiện chức năng  khiến dòng điện đi qua dần ổn định hơn. Vì vậy biến tần hay động cơ đều có thể hoạt động trơn tru dù bị thay đổi tốc độ hay tần số.

Sóng hài và nguyên nhân nên lắp đặt cuộn kháng

Đầu tiên ta hãy tìm hiểu một chút về sóng hài, như các bạn đã thấy trên hình, các sóng màu hồng và màu xanh vượt ra khỏi mức sóng ổn định ở 0 gọi là sóng hài. Đây là loại nhiễu sóng không mong muốn, nếu bạn đang dùng 1 máy CNC để khắc 1 bức tranh, nếu sóng hài vượt ngưỡng sẽ sinh ra các nét vẽ lem, thậm chí khi cộng hưởng với hệ thống tụ bù còn gây cháy nỗ. Đây là nguyên nhân chính mà người ta phải thiết kế ra cuộn kháng để chống lại sóng hài. Như con kiến với bình xịt kiến vậy.

Tác hại của sóng hài lên lưới điện và hệ thống

  • Sóng hài làm đường dây dẫn nóng đến quá nhiệt, gây hư hỏng đường dây điện
  • Do sóng hài được sinh ra từ hệ số Cos-phuy của công suất hao phí, mà ta có
  • Công suất thực tế = tổng công suất – công suất hao phí
  • Hay nói cách khác, phần hao phí này là điện năng không được chuyển hóa thành cơ năng mà được chuyển hóa thành nhiệt năng gây nóng máy, quá tải, nhãy CB, cháy nỗ biến áp mà không có tác dụng gì cho sản xuất.
  • Sóng hài tàn phá chất điện môi trong tụ bù, gây cháy nổ tụ bù, bị phồng hoặc giảm tuổi thọ.
  • Sóng hài làm nhiễu các thiết bị thông tin như bộ điều khiển trong biến tần, các PLC
  • Lãng phí điện năng, tốn tiền điện và nguy cơ bị phạt do hệ số Cos-phuy sai quy định từ cơ quan điện lực.

Sử dụng cuộn kháng trong bộ khuếch đại dòng AC, bộ đệm DC

Thiết bị chuyển mạch đường dây, thiết bị đóng ngắt, động cơ hay thiết bị điện công nghiệp cở lớn có thể gây quá dòng, sụt áp khi khởi động hoặc tắt quá nhanh gây ảnh hưởng đến điện thế trên toàn lưới điện và ảnh hưởng đến các máy móc khác.Cuộn kháng  trong những trường hợp như vậy, sự tăng vọt điện áp có thể xãy ra ở đầu vào các thiết bị, nếu điện áp đủ cao có thể gây ra hư hại các chất bán dẫn trong bộ đệm DC.

Công dụng

Hạn chế dòng ngắn mạch: Khi hệ thống điện bị đoản mạch sẽ tạo ra dòng ngắn mạch rất cao. Để đảm bảo độ ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị điện, cuộn kháng thường được kết nối với bộ ngắt điện nối tiếp để tăng trở kháng ngắn mạch và dòng ngắn mạch. Nhờ đặc tính của cuộn, điện áp khi có đoản mạch trong cuộn kháng rẩt cao còn điện áp trên lưới điện thì duy trì ổn định. Đảm bảo dao động điện áp nhỏ và đảm bảo sự ổn định của các thiết bị điện trên đường dây.

Lọc sóng hài

Do sử dụng nhiều các thiết bị điện có công suất lớn trong cùng một hệ thống điện, đặc biệt là thiết bị chuyển đổi tần số( Bộ biến tần) và DC công suất cao, tạo ra 1 lượng lớn sóng hài không mong muốn. Tụ bù thường xuyên bị hỏng và trong các trường hợp đặc biệt, tụ bù không có tác dụng gì cả. Khi sóng hài thấp, có thể sử dụng bộ triệt sóng hài. Khi sóng hài trong hệ thống điện quá cao, cuộn kháng được mắc nối tiếp ở đầu ra của thiết bị điện sẽ lọc và ổn định dòng điện đi qua. Cao cấp hơn, đối với các thiết bị điện cần tính chính xác cao, không bị nhiễu bởi sóng hài như máy hàn điện, trong lưới điện có thể sử dụng nhiều cuộn kháng được mắc song song với nhau và nhiều tụ điện để tạo thành bộ lọc sóng hài và ổn định dòng điện.

Chức năng chuyển pha

Chuyển pha có nghĩa là dạng sóng tín hiệu của AC đầu vào không thay đổi. Chức năng của cuộn kháng là giảm các ảnh hưởng của sóng hài và điện áp được tạo ra bởi thiết bị chuyển đổi bán dẫn và phi tuyến tính tải vào hệ thống cung cấp điện. Đây là một phương pháp mới cho hệ thống cung cấp năng lượng chuyển đổi để hạn chế sóng hài. Trong hệ thống cung cấp dòng điện đối xứng ba pha, các sóng hài 5, 7, 11 và 13 là loại sóng lớn hơn và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống, cuộn kháng được thiết kế để làm suy yếu các sóng này.

Lựa chọn cuộn kháng như thế nào cho hợp lý ?

Cuộn kháng hiện nay đang được sử dụng kết hợp với tụ bù để thành hệ thống lọc sóng hài và bù công suất phản kháng rất thông dụng nhờ các tính năng ưu việt về lọc sóng hài và ổn định dòng điện, bảo vệ máy móc của nó trong trường hợp sử dụng các loại máy lớn, cần độ chính xác cao hay điện áp không ổn định. Tùy vào loại tụ và các bậc sóng hài khác nhau mà cần các loại khác nhau. Vậy làm sao lựa chọn được một loại cuộn kháng thích hợp cho thiết bị của mình?

Cuộn kháng dùng cho tụ bụ có chức năng bảo vệ APFC(hệ thống điều khiển đóng ngắt hay còn gọi là tủ điện). Trong thực tế, ngoài sóng hài được tạo ra từ các thiết bị điện, bộ biến tần và đường dây, bản thân tụ bù sẽ không gây nên sóng hài nhưng khi lắp cùng mạch với các thiết bị điện khác thì nó sẽ tham gia cộng hưởng sinh ra sóng hài.

Sóng hài bậc cao làm cháy hệ thống tụ bù
Sóng hài bậc cao làm cháy hệ thống tụ bù

Khi lắp đặt thêm tụ bù để phù công suất phản kháng dễ xãy ra hư hỏng vì lúc này dòng điện đi qua tụ tăng lên cao, là nguyên nhân dẫn đến việc cháy tụ bù, cháy cầu chì, hư hỏng tủ điện, aptomat và bộ điều khiển.

Có thể lựa chọn cuộn kháng cho tụ bù có hệ số lọc phù hợp : 6%, 7% và 14%. Có nhiều loại công suất cho chúng ta lựa chọn từ 10Kvar cho đến 200Kvar.

Các loại tụ bù : 400, 415, 230,440, 525, 690 và 800V

Lưu ý cuộn kháng và tụ bù phải được mắc nối tiếp với nhau. Hệ số lọc của cuộn cần phù hợp với thông số của tụ bù mà nhà sản xuất đã cho, ví dụ tụ bù công suất 50Kvar thì dùng cuộn kháng có hệ số lọc 7% có khả năng lọc được các bậc 5, bậc 7 của sóng hài.

Khi lựa chọn cuộn kháng cho tụ bù phải lưu ý điện áp của tụ bù và cuộn phải phù hợp với nhau và theo thông số của nhà sản xuất. Các mối điện phải tiếp xúc với nhau, đường dây điện đi đúng như trong sơ đồ.

Cách lựa chọn cuộn kháng cho bộ biến tần cũng tương tự như với tụ bù, sau đây là 1 số để các bạn có thể chọn cuộn kháng cho bộ biến tần của mình:

Tùy chọn cho bộ biến tần
Tùy chọn cho bộ biến tần

Cách kiểm tra cuộn kháng

Làm sao để biết được cuộn kháng bạn cầm trên tay có hoạt động hay không hay bạn bị người bán lừa bán đồ dỏm. Dưới đây mình sẽ mách bạn vài mẹo nhỏ để kiểm tra trước khi mua nhé.

Dùng thang đo Ω trên vạn năng kế để xác định các giá trị

Đầu tiên chúng ta đưa về thang Ohm của vạn năng kế để đo. Sau đó chúng ta tiến hành kiểm tra đồng hồ, chập 2 que đo đỏ và đen lại với nhau sau đó điều chỉnh chiết áp, kim chỉ trên đồng hồ chạy về 0 tức là đồng hồ của bạn chính xác và ta có thể bắt đầu kiểm tra cuộn dây.

Dùng 2 đầu que chập vào 2 đầu của cuộn kháng, đo và ghi lại giá trị nhận được. Sau đó dùng giá trị này nhân với giá trị của thang đo vạn năng kế( lưu ý là quy đổi đơn vị 2 giá trị này cho giống nhau).

Đo cuộn kháng bằng thang Ohm của vạn năng kế
Đo cuộn kháng bằng thang Ohm của vạn năng kế

Cách đo giá trị cuộn dây bằng thang điện áp trong đồng hồ vạn năng

Còn 1 cách nữa là chúng ta có thể tiến hành đo dựa trên giá trị điện áp của vạn năng kế và cách này chính xác hơn so với việc đo bằng thang Ohm.

Đầu tiên mình cũng kiểm tra đồng hồ và điều chỉnh về thang điện áp bằng cách như trên.

Tiếp theo, ở thế cao ta chập que đỏ và thế thấp là que đen. Ghi lại giá trị đo cuối cùng trên đồng hồ kim chỉ trên đồng hồ.

Cách đo giá trị cuộn dây bằng thang điện áp trong đồng hồ vạn năng
Cách đo giá trị cuộn dây bằng thang điện áp trong đồng hồ vạn năng

Giá trị cuộn kháng đo được sẽ được tính bằng công thức:

Ta có : V =

Trong đó : V : là con số cuối cùng đo được trên đồng hồ

A : là giá trị mà thang đo điện áp đang dùng

B : là con số mới đo

C : là giá trị điện áp cao nhất của đồng hồ (vạch max)

Cách lựa chọ cuộn kháng

Để lựa chọn cuộn kháng chia ra làm 4 giao đoạn

  • Chọn điện áp. Cuộn kháng hạ thế hay Cuộn kháng trung thế
  • Chọn bậc sóng hài, Dựa vào khảo sát để đưa ra chọn kháng 6%, 12% cho phù hợp
  • Chọn dung lượng Cuộn kháng cho phù hợp với dung lượng tụ bù ( 20kVAR, 25kVAR, 50kVAR, 100kVAR … 500kvAR )
  • Chọn nhà cung cấp Cuộn kháng: Hiện tại trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất kháng cho tụ bù như Cuộn kháng Suzuki, Cuộn kháng Mikro, Epcos, Estel

 

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.

Hotline: 0938.441.404
Chat Facebook
Gọi điện ngay