Cuộn kháng là gì? Cấu tạo và ứng dụng của cuộn kháng

Cuộn kháng được kết hợp với tụ bù công suất phản kháng trong công nghiệp với mục đích là lọc sóng hài bậc cao. Nó giúp cải thiện chất lượng điện và tăng tuổi thọ cho các thiết bị điện. Gia tăng hiệu quả về kinh tế, hạn chế những sự cố khi hệ thống điện gặp sự cố. Cuộn kháng hoạt động rất tốt trong hệ thống điện từ 220V – 400V. Bài viết sau đây, EvnBamBo sẽ chia sẻ tới các bạn chức năng và những lưu ý khi chọn cuộn kháng để bảo vệ cho thiết bị điện công nghiệp. Cùng tham khảo ngay sau đây nhé!

Khái niệm về cuộn kháng

Cuộn kháng là cuộn dây đồng công suất lớn được quấn xung quanh lõi sắt từ có điện kháng không đổi. Nó có vai trò tích trữ từ trường, sử dụng để hạn chế dòng ngắn mạch và duy trì điện áp định mức khi có sự biến thiên đột ngột về lưới điện. Cuộn kháng có khả năng bảo vệ hệ thống điện trong gia đình bằng khả năng lọc sóng hài. Nhờ đó, mà chất lượng của hệ thống điện được cải thiện rất nhiều. Đặc biệt nó có khả năng bảo vệ các thiết bị như tụ bù, rơ le bảo vệ,… hiệu quả.

Tại sao cần phải có cuộn kháng

Trong mạng lưới điện hạ thế chúng ta sử dụng hiện nay. Có rất nhiều phụ tải trong quá trình vận hành phát ra những điện áp có tần số lớn hơn 50Hz, người ta gọi là sóng hài. Những thành phần phi tuyến tính này gây ảnh hưởng lớn tới chất lượng điện năng, khiến các thông số như điện áp, tần số, dòng điện không còn như ban đầu nữa.

Đặc biệt, khi xảy ra cộng hưởng sóng hài bậc 5, bậc 7 là 250Hz và 350Hz rất có hại cho những phần tử điện.

Nhưng, các thiết bị điện chỉ có thể hoạt động được với mức điện áp và tần số quy định tiêu chuẩn như ỏ nước ta điện 3 pha là 380V/ 50Hz,… Vì thế, chúng ta phải đưa ra giải pháp đó là lắp cuộn kháng để cải thiện chất lượng điện năng để  đưa về vị trí ban đầu.

Chức năng của cuộn kháng

Bảo vệ các thiết bị điện công nghiệp

Cuộn kháng được sử dụng kết hợp với tụ bù. Nó có chức năng là bảo vệ tụ bù cũng như những thiết bị đóng cắt, relay bù. Sự kết hợp này sẽ giúp gia tăng chất lượng của điện cho hệ thống. Đây là 1 trong những thiết bị có va trò quan trọng 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

Ngoài khả năng bảo vệ tụ bù cùng những thiết bị đóng cắt hay relay bù. Cuộn kháng  cũng thực hiện chức năng bảo vệ biến tần của đoạn mạch. Như chúng ta biết, có 2 loại cuộn kháng sử dụng cho biến tần đó là cuộn kháng dùng cho đầu ra biến tân này hoặc gọi là DC và cuộn kháng sử dụng cho đầu vào biến tần hoặc gọi là AC.

Nhờ đặc tính của nó mà khi mọi dòng điện đi qua nó đều được tác động khiến cho chúng hoạt động ổn định hơn. Vì thế, khi lắp cuộn kháng gần với biến tàn, chúng thực hiện chức năng khiến cho dòng điện đi qua dần dần ổn định hơn. Vì thế, biến tần hay động cơ đều hoạt động được trơn tru dù bị thay đổi tốc độ hay tần số.

Cầu tạo và phân loại cuộn kháng

Cấu tạo cuộn kháng

Cuộn kháng cấu tạo bởi 1 cuộn dây và thê được quấn quanh 1 lõi sắt. Khi dong điện đi qua cuộn kháng, nó sinh ra từ trường và cũng chính từ trường này sẽ sinh ra áp cảm ứng để hãm lại sự biến thiên dòng trong cuộn.

Phân loại cuộn kháng

Cuộn kháng được phân loại theo 2 chỉ tiêu đó là phân loại theo điện áp và phân loại theo công dụng.

Theo điện áp

• Cuộn kháng hạ thế: cuộn kháng sử dụng điện áp từ 440V tới 1000V
• Cuộn kháng trung thế: cuộn kháng sử dụng điện áp từ 1000V trở lên

Theo công dụng

Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp: đây chính là 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 sẽ loại những thành phần sóng hài làm tăng chất lượng điện cho hệ thống. Cuộn kháng lọc sóng hài vô cùng cần thiết trong trường hợp mà điện áp, dòng điện của hệ thống bị méo dạng nhiều.

Kết hợp cuộn kháng với tụ bù tạo thành mạch LC (lọc sóng hài). Tần số này sẽ phụ thuộc vào độ tự cảm của cuộn kháng cùng điện dung của tụ bù. Vì thế trên thị trường có nhiều cuộn kháng khác nhau 6%, 7%, 11%, 14%,… đây là mức tương ứng với tần số lọc khác nhau.

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

Nguyên lý hoạt động của cuộn kháng

Như chúng ta đã biết, trong mạch điện xoay chiều cảm kháng tỉ lệ thuận với tần số của dòng điện. Khi tần số càng lớn thì cảm kháng sẽ càng lớn và suy ra dòng điện đi qua cuộn kháng sẽ càng nhỏ. Chính do điều nay nên việc ứng dụng cuộn kháng vào trong máy móc công nghiệp nhằm triệt tiêu sóng hài bậc cao.

Cuộn kháng kết hợp với tụ bù công suất phản kháng có tá dụng bảo vệ tụ bù điện. Khí cụ điện đóng cắt và loại bỏ đi những thành phần sóng hài, cải thiện chất lượng điện của hệ thống.

Nó dựa theo nguyên lý, dung kháng tỉ lệ nghịch với tần số của dòng điện, cảm kháng tỷ lệ thuận với tần số. Khi điện năng chứa những thành phần sóng hài bậc 5 và bậc 7 có nguy cơ phá hủy tụ bù vì dòng quá lớn chạy qua nó. Còn cuộn kháng được mắc nối tiếp với tụ để lọc lại những thành phần sóng hài này.

Cuộn kháng (Ac reactor) được lắp đặt vào biến tần công nghiệp. Dựa theo đặc tính không đổi của cuộn kháng nên nó có chức năng ổn định dòng điện đầu ra của biến tần để cho động cơ điện có thể hoạt động được trơn tru hơn. Tăng độ bền khi thay đổi tốc độ, đảo chiều.

Các tiêu chí để lựa chọn cuộn kháng lọc sóng hài

Tùy theo hệ thống tải, đặc tính của nó mà chúng ta lựa chọn. Để đảm bảo, việc đầu tiên cần phải làm chính là đo loại sóng hài trong hệ thống để từ đó xác định ra thông số cuộn kháng cần lắp đặt, để có thể đạt được hiệu quả lớn nhất.

Việc lựa chọn cuộn kháng không phù hợp chính là nguyên nhân dẫn tới quá áp, nổ tụ bù, làm hỏng các thiết bị điện liên quan. Làm già hóa coil trong cuộn kháng.

• Xác định điện nơi lắp cuộn kháng là điện hạ thế hay trung thế.
• Đo đạc sóng hài của hệ thống điện nơi khảo sát là bậc mấy để có thể lựa chọn cuộn kháng 6% hay 12% cho phù hợp.
• Nếu như lắp đặt trong hệ thống tụ bù phản kháng thì cần lựa chọn loại cuộn kháng phù hợp với dung kháng của tụ (20kVar, 25kVar, 30kVar,…)
• Cuối cùng là lựa chọn nhà phân phối cho mặt hàng này. Hiện trên thị trường có nhiều hãng cung cấp cuộn kháng như: Mikro, Epcos, Nuintek. Mỗi thương hiệu đều có những chính sách cùng ưu đãi riêng, nên các bạn có thể tham khảo thông tin về mỗi sản phẩm trước khi mua để chọn được sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu của mình.