Cuộn kháng là gì? Cấu tạo, chức năng và cách lựa chọn

Cuộn kháng là một trong những thiết bị cần thiết để nâng cao chất lượng điện cho hệ thống. Từ đó, nó góp phần gia tăng hiệu quả kinh tế, hạn chế sự cố khi hệ thống hoạt động. Bài viết sau đây, Thủy Khí Điện sẽ chia sẻ thêm các thông tin về thiết bị này như: Cấu tạo, chức năng, phân loại, cách thức lựa chọn…

cuộn kháng

mã giảm giá shopee

Cuộn kháng là gì?

Cuộn kháng (reactor) là 1 thiết bị dùng cho hệ thống điện. Nó chính là 1 cuộn dây bằng đồng có công suất lớn. Cuộn này được quấn thành nhiều vòng nhỏ quanh 1 lõi sắt từ có điện kháng cố định (không thay đổi). Cuộn kháng sẽ tham gia vào việc tích trữ từ trường và thực hiện nhiệm vụ hạn chế dòng ngắn mạch. Bên cạnh đó, nó còn duy trì điện áp định mức để tránh được một số tình huống khi có sự biến thiên đột ngột về lưới điện.

Reactor là thiết bị có khả năng bảo vệ được hệ thống điện trong nhà máy, phân xưởng hay các hộ gia đình với khả năng đặc biệt là lọc sóng hài. Cũng chính nhờ thiết bị này mà chất lượng của dòng điện trong hệ thống được cải thiện rất nhiều so với trước đây.

Cuộn kháng còn có khả năng bảo vệ các thiết bị rơ le bảo vệ, tụ bù… một cách hiệu quả. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng thì các hãng kỹ thuật còn cải tiến và cho ra đời loại cuộn kháng có thể tích hợp sẵn với rơ le nhiệt để cảnh báo cho người dùng biết nhiệt độ trong cuộn dây tăng cao và vượt giới hạn cho phép đã xác định ban đầu.

cuộn kháng là gì

Tại sao cần cuộn kháng

Như chúng ta đã biết, phục vụ cho đời sống và sinh hoạt thì cần có điện của mạng lưới điện hạ thế. Không chỉ một mà còn có rất nhiều phụ tải trong quá trình vận hành phát ra nhưng điện áp có tần số lớn hơn 50Hz. Những điện áp này người ta gọi chung là sóng hài.

Thành phần phi tuyến tính này lại gây sự ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng điện năng đang dùng. Những thông số có liên quan như: tần số, điện áp, dòng điện sẽ không được giữ nguyên như ban đầu nữa. Khi xuất hiện cộng hưởng sóng hài ở bậc 5 là 250Hz và bậc 7 là 350Hz thì nó gây hại cho những phần tử điện.

Tại Việt Nam, các thiết bị điện dùng trong sinh hoạt, dân dụng hoặc một số ứng dụng sản xuất chỉ có thể làm việc với mức điện áp, tần số nằm trong phạm vi tiêu chuẩn. Thường sẽ thì chúng ta dùng điện 3 pha, 380v và 50Hz. Vì thế mà con người cần phải nghiên cứu các giải pháp mới đó là lắp Reactor nhằm cải thiện tốt hơn chất lượng điện năng để đưa về vị trí ban đầu phục vụ sản xuất.

tại sao cần cuộn kháng

mã giảm giá tiki

Cấu tạo cuộn kháng

Rất nhiều khách hàng nghĩ thiết bị này có cấu tạo phức tạp nhưng trên thực tế thì nó lại khá đơn giản với: Một cuộn dây điện được quấn thành nhiều vòng quanh 1 lõi sắt non.

Khi có 1 dòng điện chạy qua cuộn dây đó, từ trường sẽ được sinh ra. Sau đó, các áp cảm ứng sẽ được tạo ra để kìm lại sự biến thiên dòng trong cuộn kháng.

Nguyên lý hoạt động của cuộn kháng

Đối với 1 mạch điện xoay chiều thì tần số dòng điện và cảm kháng sẽ tỉ lệ thuận với nhau. Lúc này, tần số càng lớn thì cảm kháng sẽ càng lớn và dòng điện đi qua cuộn kháng này sẽ càng bị nhỏ đi. Vì thế mà việc ứng dụng cuộn kháng vào các máy móc có thể giúp triệt tiêu những sóng hài bậc cao.

Các cuộn kháng này sẽ kết hợp với các tụ bù công suất phản kháng để bảo vệ tụ bù điện. Reactor là khí cụ điện đóng cắt, loại bỏ dần những thành phần sóng hài, nâng cao được chất lượng điện năng của cả hệ thống.

Thiết bị này hoạt động theo 1 nguyên lý đó là: Dung kháng tỉ lệ nghịch với tần số của dòng điện, cảm kháng thì ngược lại, tỉ lệ thuận với tần số. Dòng điện chứa các thành phần sóng hài bậc 5, bậc 7 sẽ có nguy cơ phá hủy tụ bù do dòng điện quá lớn chạy qua. Cuộn kháng thì sẽ được mắc nối tiếp với 1 tụ để lọc lại những sóng hài này.

Trong các biến tần công nghiệp thường có các reactor. Nhờ vào tính không đổi của cuộn kháng mà nó có thể làm ổn định dòng điện đầu ra của biến tần. Từ đó, các động cơ điện có thể làm việc được thông suốt, trơn tru và đặc biệt là tăng độ bền khi cần đảo chiều, thay đổi tốc độ.

Phân loại cuộn kháng

Nếu phân chia cuộn kháng thì người ta thường căn cứ trên 2 yếu tố sau:

Theo điện áp

+ Cuộn kháng trung thế: Chuyên dùng điện áp từ 1000v trở lên.

+ Cuộn kháng hạ thế: Chuyên dùng điện áp từ 440v đến 1000v.

cuộn kháng theo điện áp

Theo công dụng

+ Cuộn kháng lọc sóng hài dùng cho tụ bù

Nó là một thiết bị được thiết kế thích hợp với các dung lượng đa dạng của tụ bù. Nó được lắp nối tiếp với tụ bù và bảo vệ tụ bù tránh khỏi những tác nhân gây hại của sóng hài. Thường gặp nhất là cháy tụ, phồng tụ, nổ tụ.

Sự kết hợp của tụ bù và cuộn kháng sẽ tạo nên các thành mạch LC hay còn gọi là lọc sóng hài. Tần số lúc này sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ tự cảm của cuộn kháng, điện dung của tụ bù.

Trên thị trường, có nhiều reactor khác nhau 6%, 7%, 11%, 14%,… Đó chính là các mức tương đương với tần số lọc thông dụng khác nhau. Phổ biến nhất theo chúng tôi là reactor 7%, công suất từ 10kvar- 100kvar.

+ Cuộn kháng cho biến tần

Dựa trên nguồn điện đang sử dụng mà người ta phân thành cuộn kháng đầu vào biến tần DC, đầu vào biến tần AC. Do được thiết kế dựa trên đặc tính dòng không đổi của cuộn kháng nên có có thể ổn định dòng để động cơ làm việc trơn tru nhất khi cần thay đổi tần số hay thay đổi tốc độ.

cuộn kháng cho biến tần

+ Cuộn kháng cho động cơ

Cuộn kháng khởi động động cơ Atelec

Chức năng của reactor

Bảo vệ thiết bị điện công nghiệp

Reactor sẽ được tích hợp với tụ bù để bảo vệ tụ bù, relay bù và các thiết bị đóng cắt. Nó là thiết bị có tầm quan trọng đặc biệt là khi xảy ra trường hợp điện áp hay dòng điện bị biến đổi. Cuối cùng thì nó giúp nâng cao được chất lượng điện của hệ thống.

Bảo vệ biến tần

Bảo vệ biến tần thì có 2 loại là cuộn kháng AC, DC. Kết hợp với đặc tính dòng không đổi chúng giúp ổn định dòng điện đi qua mà động cơ sẽ hoạt động hết khả năng cho dù có bị thay đổi tần số, tốc độ.

Hiện tượng sóng hài

Hiện tượng sóng hài khá thường gặp nhất là trong các hệ thống điện.

Sóng hài là gì?

Sóng hài là 1 dạng nhiễu sóng không mong muốn nhưng thường gặp. Nó gây ra nhiều phiền toái cho con người, máy móc. Trường hợp xấu nhất là nó gây cháy nổ khi nó tiếp xúc với tụ bù. Đó cũng là lý do mà các kỹ sư của hãng nghiên cứu và chế tạo thành công các cuộn kháng với mong muốn chống lại được sóng hài.

sóng hài là gì

Tác hại của sóng hài đến hệ thống điện

Sóng hài ảnh hưởng rất nhiều đến hệ thống điện như:

+ Nó làm tỏa lượng nhiệt nóng đến dây dẫn nên nó gây hỏng hóc đường dây.

+ Bên cạnh đó, sóng hài còn gây ra những tác động xấu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các chất điện môi ở bên trong tụ bù. Từ đó, tự bù dễ bị nổ, giảm tuổi thọ, phồng to hơn.

+ Đặc biệt sóng hài gây hao phí điện năng. Điện năng lúc này không được chuyển hóa thành cơ năng mà nó chuyển thành nhiệt năng nên làm nóng động cơ. Cuối cùng sẽ dẫn đến hậu quả là cháy nổ, quá tải… ảnh hưởng đến cả hệ thống và năng suất công việc.

+ Sóng hài cũng làm nhiễu các thiết bị thông tin ở trong hệ thống điều khiển nên việc điều khiển chính xác cũng ảnh hưởng.

+ Cuối cùng là lãng phí điện, tốn kém chi phí đó là điều mà bất kỳ các chủ doanh nghiệp, người dùng nào cũng không mong muốn.

Tác hại của sóng hài đến hệ thống điện

Nguyên nhân nên dùng cuộn kháng khắc phục sóng hài

Vậy tại sao lại dùng cuộn kháng mà có thể khắc phục sóng hài?

Sóng hài nó được sinh ra khi có nhiều thiết bị điện cùng hoạt động trong 1 thời gian cụ thể. Đặc biệt, nếu hệ thống có sử dụng thiết bị như DC, thiết bị chuyển đổi tần số, biến tần…có công suất cao.

Nếu sóng hài quá tháp thì người ta sẽ sử dụng bộ triệt sóng hài và nếu hệ thống điện đang dùng có sóng hài quá cao thì cần dùng cuộn kháng. Thiết bị này sẽ được mắc nối tiếp ở đầu ra và sẽ lọc sóng hài, làm ổn định dòng điện khi đi qua.

Riêng đối với các thiết bị mà cần đến độ chính xác cao, gần như tuyệt đối có yêu cầu không bị nhiễu bởi sóng hài thì các kỹ thuật sẽ mắc các cuộn kháng song song với nhau hoặc cùng 1 lúc dùng nhiều cuộn kháng. Đó chính là cách mắc có thể tạo ra được 1 bộ lọc sóng hài an toàn, hiệu quả, ổn định dòng nhanh.

Cách lựa chọn cuộn kháng

Tất cả chúng ta đều mong muốn lựa chọn một cuộn kháng có thể đáp ứng các nhu cầu làm việc và mang lại hiệu quả cao:

+ Đầu tiên là chọn điện áp để biết được là cuộn kháng trung thế hay hạ thế.

+ Tiếp theo là bậc sóng hài, thường sẽ dựa vào khảo sát để có thể chọn kháng là 6% hay 12% để phù hợp.

+ Sau đó là chọn dung lượng. Việc chọn này phải đáp ứng dung lượng của tụ bù đang sử dụng như (20kVAR, 25kVAR, 50kVAR, 100kVAR … 500kvAR).

+ Cuối cùng là chọn nhà cung cấp bởi trên thị trường có rất nhiều các hãng sản xuất uy tín như: Mikro, Epcos, Suzuki, Estel,… model đa dạng, giá cả thì phong phú. Người dùng nên chọn thiết bị có phân khúc giá thích hợp để tiết kiệm, không lãng phí.

chức năng của cuộn kháng

Cách kiểm tra reactor

Hiện nay, chúng tôi thường hướng dẫn khách hàng nên dùng 2 phương pháp sau để kiểm tra cuộn kháng lọc sóng hài.

Dùng thang đo Ω trên vạn năng kế

Cách đầu tiên và đơn giản nhất là sử dụng thang đo Ohm trên 1 vạn năng kế. Người dùng nên kiểm tra đồng hồ trước khi dùng thang đo. Tiến hành chập 2 que đo đỏ, que đo đen lại với nhau rồi từ từ điều chỉnh chiết áp. Kim chỉ trên đồng hồ sẽ đi về số 0 thì lúc này vạn năng kế của bạn chính xác. Sau đó, chúng ta tiến hành kiểm tra cuộn dây. Chúng ta vẫn dùng 2 que ban nãy chập vào 2 đầu của cuộn kháng. Sau đó tiến hành đo, ghi các giá trị đo được. Cuối cùng là lấy giá trị vừa ghi được sau khi đo, đem nhân với giá trị tại thang đo của vạn năng kế.

cách kiểm tra cuộn kháng

Bằng thang điện áp trong đồng hồ vạn năng

Cách thứ 2 chính là dùng đồng hồ vạn năng có thang điện áp. Người dùng cần kiểm tra lại đồng hồ và tiến hành điều chỉnh chúng về thang điện áp theo như cách đã áp dụng khi dùng Ohm. Ở vị trí cao, kỹ thuật sẽ phải chập que đỏ đồng thời khi ở vị trí thấp thì phải chập que đen.

Khi đồng hồ đo được giá trị thì người dùng sẽ ghi lại giá trị và theo dõi.

Xem thêm: Ampe kế là gì? Cấu tạo, nguyên lý và phân loại

Các loại cuộn kháng phổ biến

Trên thị trường, nếu tìm kiếm các cuộn kháng thì chúng ta sẽ thấy rất nhiều hãng sản xuất khác nhau khiến không ít người cảm thấy khá phân vân. Sau đây, chúng tôi sẽ giới thiệu một số thương hiệu có tiếng, chất lượng như cuộn kháng Mikro.

Cuộn kháng Mikro MX07 seri được phân chia với hai mức là 7% và 14%. Cuộn kháng 7% triệt tiêu sóng hài bậc 5,7.

Ưu điểm là: Giảm méo sóng hài, bảo vệ quá nhiệt, tuổi thọ cao, giảm tổn thất điện năng và đặc biệt là thích hợp dùng cho tải dung có họa tần cao.

Ví dụ như: MX07-400/8.9-440/010 có điện áp tụ là 440v, điện áp đầu ra là 8.90 kVAr, điện áp HT 50Hz (V) là 380-400V.

MX07-400/177.8-440/200 có điện áp tụ là 440v, điện áp đầu ra là 177.80 kVAr, điện áp HT 50Hz (V) là 380-400V.

Ngoài ra, người dùng có thể tham khảo chọn các cuộn kháng Atelec, Estel, Nuintek, Epcos, Shizuki, Elektek, Gruppo Energia…

Lưu ý: người dùng nên chọn các cuộn kháng chặn sóng hài có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, có tem nhãn và thời gian bảo hãng cũng như chế độ đổi trả linh hoạt.

Hy vọng những thông tin mà TKĐ vừa mang đến sẽ mang lại cho các bạn những kiến thức cần thiết có thể hỗ trợ nâng cao chất lượng của điện năng cho hệ thống đang sử dụng.

5/5 (1 bình chọn)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.