Đối với những người làm việc trong lĩnh vực điện thì cuộn kháng là thiết bị rất quen thuộc. Nhưng những ai không có chuyên môn sẽ khó nắm bắt cuộn kháng là gì, nguyên lý và cấu tạo ra sao. Đó chính là nội dung Uniduc chia sẻ trong bài viết dưới đây!

I. Cuộn kháng là gì? Nguyên lý và cấu tạo.

1. Cuộn kháng là gì?

Cuộn kháng là một cuộn dây có số lượng vòng lớn và giá trị điện trở ohm của nó lớn hơn nhiều. Cuộn kháng được sử dụng để hạn chế dòng ngắn mạch có thể gây hư hỏng các thiết bị của hệ thống điện. Điện kháng bổ sung được thêm vào nối tiếp với hệ thống để bảo vệ, được gọi là cuộn kháng.

Cuộn kháng giới hạn dòng điện là một loại cuộn kháng giới hạn dòng điện nặng qua các phần khác của hệ thống. Bằng cách này, chúng ta không phải tắt toàn bộ hệ thống mà chỉ cần cô lập phần bị lỗi.

Các cuộn kháng cũng được sử dụng để bảo vệ các bộ ngắt mạch của các xếp hạng khác nhau. Chúng được sử dụng để hạn chế dòng ngắn mạch theo công suất của máy cắt. Do đó, trong khi thực hiện các thay đổi trong hệ thống, chúng ta không phải thay thế các bộ ngắt mạch, thay vào đó có thể thêm các cuộn kháng và sử dụng cùng một bộ ngắt mạch, do đó, cả hai đều có thể tiết kiệm được thời gian và tiền bạc.

2. Nguyên lý và cấu tạo.

Ở mạch điện xoay chiều, cuộn kháng sẽ tỉ lệ thuận với tần số dòng điện. Nếu tần số càng lớn, cảm kháng sẽ càng lớn và dòng điện qua cuộn kháng sẽ càng nhỏ. Vì vậy, việc dùng cuộn kháng vào máy móc công nghiệp sẽ mất đi sóng hài bậc cao.

Cuộn kháng được tích hợp với tụ bù cho ra công suất phản kháng để bảo vệ tụ bù điện, đem đến chất lượng điện cho hệ thống khi tụ điện đóng ngắt và ngăn chặn sóng hài.

Dựa vào nguyên lý, cảm kháng tỉ lệ thuận với tần số và dung kháng sẽ tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện. Nếu điện năng có các sóng hài bậc 5, 7 thì có nguy cơ hủy diệt tụ bù. Cuộn kháng thường mắc nối tiếp với tụ để lọc các sóng hài này.

Thông thường, nhờ vào đặc tính không đổi nên cuộn kháng hay được lắp vào biến tần công nghiệp. Nhờ vậy, động cơ điện sẽ hoạt động trơn tru và bền bỉ hơn khi đảo chiều hoặc thay đổi tốc độ.

Nếu điện trở của mạch khi xảy ra sự cố là X và điện áp E được đưa ra, thì dòng điện ngắn mạch có thể được tính như sau:

                         Isc = E / X

tức là, điện kháng tỷ lệ nghịch với dòng điện. Nếu X tăng thì Isc giảm và ngược lại. Dòng ngắn mạch phụ thuộc vào công suất phát, điện áp điểm sự cố và điện kháng của mạch. Hình minh họa việc sử dụng một cuộn kháng giới hạn dòng điện:

Cấu tạo cuộn kháng bao gồm một cuộn dây được quấn quanh một lõi sắt. Khi cho dòng điện đi qua, cuộn sẽ sinh từ trường. Từ trường này sinh ra áp cảm ứng với mục đích hãm lại biến thiên dòng trong cuộn.

3. Chức năng của cuộn kháng.

Cuộn kháng có 2 chức năng nổi bật là bảo vệ thiết bị điện công nghiệp và bảo vệ biến tần:

• Cuộn kháng thường được sử dụng tích hợp với tụ bù, đóng vai trò bảo vệ tụ bù, những thiết bị đóng cắt và relay bù để cải thiện chất lượng điện của hệ thống. Có thể nói cuộn kháng là thiết bị có tầm quan trọng trong các trường hợp điện áp hay dòng điện bị biến đổi.
• Có 2 loại cuộn kháng được sử dụng cho biến tần là: cuộn kháng đầu ra biến tần (DC) và cuộn kháng đầu vào biến tần (AC). Với đặc tính dòng không đổi, cuộn kháng giúp ổn định dòng điện đi qua để giữ cho động cơ luôn hoạt động tốt cho dù có bị thay đổi tần số, tốc độ.

II. Phân loại cuộn kháng.

Có 2 cách phân loại cuộn kháng đó là phân loại theo điện áp và phân loại theo công dụng.

1. Phân loại theo điện áp.

• Ở cuộn kháng hạ thế: Những cuộc kháng được dùng với điện áp từ 440V tới 1000V.
• Ở cuộn kháng trung thế: Những cuộn kháng dùng điện áp từ 1000V trở lên.

2. Phân loại theo công dụng.

• Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp được dùng cho tụ bù có vai trò bảo vệ tụ bù và những thiết bị đóng cắt và relay bù. Khi hai thiết bị kết hợp với nhau sẽ hình thành các sóng hài để tăng chất lượng điện ở hệ thống. Thiết bị này cực kỳ cần thiết khi điện áp, dòng điện của hệ thống bị méo dạng. Tần số sẽ dựa vào độ tự cảm của cuộn kháng và điện dung của tụ. Do đó, các cuộn kháng được thiết kế khác nhau: 6%, 7%, 11%, 14%,...
• Cuộn kháng cho biến tần có 2 loại là cuộn kháng đầu vào biến tần và cuộn kháng đầu ra biến tần. Nhờ đặc tính dòng không đổi nên cuộn kháng có thể làm ổn định dòng để động cơ vận hành tốt khi tốc độ và tần số thay đổi.

III. Công dụng của cuộn kháng trong hệ thống điện.

1. Hạn chế dòng ngắn mạch.

Khi hệ thống điện bị ngắn mạch sẽ sinh ra dòng điện ngắn mạch rất cao. Để đảm bảo tính ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị điện, cuộn kháng thường được mắc nối tiếp với cầu dao xuất tuyến để tăng trở kháng ngắn mạch và hạn chế dòng ngắn mạch. Do ứng dụng của cuộn kháng, điện áp rơi trên cuộn kháng cao trong trường hợp đoản mạch. Nó còn có vai trò duy trì điện áp của thanh cái, đảm bảo dao động điện áp nhỏ của thanh cái và đảm bảo sự ổn định hoạt động của các thiết bị điện trên đường dây không bị sự cố.

2. Hạn chế sóng hài cao hơn.

Do sử dụng một lượng lớn thiết bị điện tử công suất trong hệ thống điện, đặc biệt là thiết bị biến đổi tần số và điện một chiều công suất lớn tạo ra sóng hài dồi dào nên tụ bù thường xuyên bị hỏng, trong điều kiện nghiêm trọng thì tụ bù không thể đưa vào hoạt động. Khi sóng hài khá thấp, có thể sử dụng bộ triệt sóng hài. Khi sóng hài trong hệ thống điện cao hơn, có thể sử dụng lò phản ứng mắc nối tiếp. Sóng hài cao hơn trong lưới điện có thể được hạn chế thông qua việc kết nối tụ điện nghiêm trọng hoặc song song trong bộ lọc nước.

3. Cuộn kháng bù.

Cân bằng phản kháng là rất quan trọng trong việc nâng cao lợi ích kinh tế của hệ thống điện và cải thiện chất lượng cung cấp điện. Trong khi đó, yêu cầu phải tiến hành điều tiết động lực và cung cấp thêm khả năng phản kháng điện dung ở đỉnh phụ tải, để đáp ứng nhu cầu phản kháng của các doanh nghiệp công nghiệp và khai thác, ổn định điện áp hệ thống. Mặt khác, nó phải có khả năng cung cấp phản ứng hợp lý, để cân bằng công suất sạc của cáp khi tải phân đoạn, đảm bảo điện áp không quá cao của hệ thống. Đoạn mạch LC cấu tạo bởi tụ điện và cuộn kháng mắc nối tiếp có chức năng khống chế một sóng hài tần số nhất định. Thông thường, cuộn kháng nối tiếp điện áp thấp được sử dụng để hạn chế sóng hài trong ba lần, bốn và năm lần.

4. Cuộn kháng dập tắt hồ quang.

Cuộn kháng dập tắt hồ quang được nối giữa điểm trung tính và đất của máy biến áp ba pha. Khi một pha của lưới điện ba pha được nối với đất, dòng điện cảm ứng có thể được cung cấp, để bù dòng điện điện dung chạy qua điểm nối đất, tạo điều kiện cho hồ quang không cháy, tránh gây ra quá áp do sự đánh lửa lặp lại của hồ quang. Cuộn kháng dập tắt hồ quang được sử dụng rộng rãi cho hệ thống nối đất cộng hưởng từ 6kV ~ 10kV.

5. Chức năng chuyển pha.

Dịch pha có nghĩa là dạng sóng của tín hiệu AC không thay đổi được như góc ban đầu và thể hiện sự thay đổi góc. Chức năng của cuộn kháng dịch pha là giảm ảnh hưởng của dòng điện hài và điện áp tạo ra bởi thiết bị biến đổi bán dẫn và tải phi tuyến tính đến hệ thống cung cấp điện. Đây là một phương pháp mới cho hệ thống cung cấp điện của bộ chuyển đổi để hạn chế sóng hài. Bởi vì trong hệ thống cung cấp điện đối xứng ba pha, nói chung các sóng hài thứ 5, 7, 11 và 13 có hàm lượng lớn hơn và ảnh hưởng nghiêm trọng hơn đến hệ thống, nên cuộn kháng điện chuyển pha được thiết kế để làm suy yếu các sóng hài này.

Bộ điện kháng dòng đầu vào chủ yếu được sử dụng trong điều khiển tự động hóa công nghiệp để hạn chế điện áp tăng và dòng điện được tạo ra bởi bộ biến tần và bộ điều tốc, để phân rã sóng hài tần số cao và biến dạng trong hệ thống ở mức độ lớn nhất, hạn chế tác động hiện tại do đột biến điện áp lưới điện và vận hành quá áp.

Bộ phản ứng dòng đầu ra còn được gọi là bộ phản ứng động cơ. Nó chủ yếu được sử dụng trong hệ thống tự động hóa công nghiệp, đặc biệt là các trường hợp có bộ biến tần, để mở rộng khoảng cách truyền hợp lệ của bộ biến tần, hạn chế hiệu quả điện áp cao thoáng qua khi bật / tắt mô-đun IGBT của bộ biến tần. Nó phù hợp để bù điện dung phân bố, hạn chế dòng điện hài đầu ra, bảo vệ hiệu quả bộ biến tần và cải thiện hệ số công suất, với kỳ vọng giảm ô nhiễm dòng điện hài do bộ chỉnh lưu tạo ra vào lưới điện.

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.