Cuộn kháng là gì? Cuộn kháng đã không còn xa lạ đối với những người làm trong lĩnh vực điện, khi chúng được dùng phổ biến trong các đoạn mạch điện nhằm đảm bảo cho hệ thống được hoạt động trơn tru và tối ưu hơn. Để hiểu rõ hơn về cuộn kháng thì hãy cùng theo dõi bài viết này nhé.
1. Cuộn kháng là gì?
Cuộn kháng (Reactor) là một cuộn dây đồng được quấn nhiều vòng quanh một vòng sắt non, lõi của nó là không khí, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. 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.
Cuộn kháng được sử dụng để hạn chế dòng ngắn mạch có thể gây hư hỏng các thiết bị của hệ thống điện. Nhằm duy trì trị số điện áp tại một mức nhất định đề phòng sự thay đổi dòng điện xảy ra. 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 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.
2. Nguyên lý hoạt động của cuộn kháng
Cuộn kháng sẽ tỉ lệ thuận với tần số dòng điện nếu ở mạch điện xoay chiều. Khi tần số càng lớn thì cảm kháng sẽ càng lớn và dòng điện đi qua cuộn kháng sẽ càng nhỏ. Chính vì đặc điểm này mà máy móc công nghiệp sử dụng để lọc sóng hài bậc cao.
Theo như nguyên lý thì cảm kháng tỉ lệ thuận với tần số, còn dung kháng tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện. Cuộn kháng được mắc nối tiếp với tụ để lọc các bậc sóng hài bậc 5,7 có nguy cơ hủy diệt tụ bù.
Cuộn kháng còn được lắp vào biến tần công nghiệp để giúp động cơ điện hoạt động trơn tru và bền bỉ hơn khi đảo chiều hoặc thay đổi tốc độ.
3. Phân loại cuộn kháng
Có 2 cách để phân loại cuộn kháng là phân loại theo công dụng và phân loại theo điện áp
Phân loại theo công dụng
- Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp: được sử dụng cho tụ bù và những thiết bị đóng cắt, relay bù, các cuộn kháng được thiết kế khác nhau: 6%, 7%, 11%, 14%,…
- Cuộn kháng bảo vệ biến tần: gồm 2 loại là cuộn kháng đầu vào biến tần và cuộn kháng đầu ra biến tần, giúp làm ổn định dòng để động cơ vận hành tốt khi tốc độ và tần số thay đổi.
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.
4. Ứng dụng của cuộn kháng trong hệ thống điện
Hạn chế dòng ngắn mạch
Khi hệ thống điện xảy ra ngắn mạch sinh ra dòng điện ngắn mạch, lúc này cuộn kháng sẽ được mắc nối tiếp với cầu dao xuất tuyến để tăng trở kháng ngắn mạch và hạn chế dòng ngắn mạch.
Ngoài ra, cuộn kháng còn có vai trò duy trì điện áp của thanh cáo, đảm bảo dao động điện áp nhỏ của thanh cái và sự ổn định hoạt động của các thiết bị điện trên đường dây không bị sự cố.
Hạn chế sóng hài cao hơn
Trong một hệ thống điện thường sử dụng một lượng lớn những thiết bị điện tử có công suất lớn, đặc biệt trong đó là thiết bị biến đổi tần số và điện một chiều công suất lớn.
Việc này diễn ra thường xuyên khiến tụ bù dễ bị hỏng, trong điều kiện nghiêm trọng thì tụ bù không thể đưa vào hoạt động.
Sóng hài cao hơn trong lưới điện có thể được hạn chế thông qua việc kết nối tụ điện cùng cuộn kháng.
Cuộn kháng bù
Cân bằng phản kháng là việc quan trọng đem đến lợi ích kinh tế trong hệ thống điện và cải thiện chất lượng cung cấp điện.
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.
Thông thường, cuộn kháng nối tiếp điện áp thấp được sử dụng để hạn chế sóng hài trong ba lần, bốn và năm lần.
Cuộn kháng dập tắt hồ quang
Cuộn kháng dập tắt hồ quang được nối giữa điểm trung tính và đất tại máy biến áp ba pha. Khi một pha của điện lưới ba pha được nối với đất, dòng điện cảm ứng được cung cấp để bù dòng điện điện dung chạy qua điểm nối đất.
Nguyên lý này tạo điều kiện cho hồ quang không cháy, tránh gây ra quá áp so 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.
Chức năng chuyển pha
Chức năng của cuộn kháng chuyển 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, các sóng hài thứ 5, 7, 11 và 13 có hàm lượng lớn ảnh hưởng nghiêm trọng hơn đến hệ thống, nên cuộn kháng điện chuyển pha được thiết kế để làm suy yếu các sóng hài.
5. Cách kiểm tra cuộn kháng
Để biết được cuộn kháng bạn sử dụng có còn hoạt độngg hay không, thì dưới đây là 2 cách mà bạn có thể tham khảo:
Dùng thang đo Ω trên vạn năng kế để xác định các giá trị
Đầu tiên đưa về thang Ohm trên vạn năng kế, kiểm tra lại vạn năng kế bằng cách đo bằng cách chập 2 que đo đỏ và đen lại với nhau sau đó điều chỉnh chiết áp. Đồng hồ chạy về 0 là đồng hồ hoạt động chính xác.
Sau đó chập hai đầu que vào 2 đầu cuộn kháng, đo và ghi nhận giá trị. Lấy giá trị đã đo được để nhân với giá trị của thang đo vạn năng kế.
Cách đo giá trị cuộn dây bằng thang điện áp trong đồng hồ vạn năng
Bước đầu tiên, kiểm tra đồng hồ rồi điều chỉnh về thang điện áp như bên trên. Sau đó 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.
6. Cách lựa chọn cuộn kháng cho hợp lý
Cuộn kháng hiện nay được sử dụng kết hợp cùng với tụ bù để tạo thành hệ thống lọc sóng hài và bù công suất phản kháng, bảo vệ máy móc. Tuy nhiên cuộn kháng được lựa chọn dựa vào tụ bù và các bậc sóng hài khác nhau. Dưới đây là cách lựa chọn cuộn kháng thích hợp.
Trên thực tế, sóng hài được tạo ra từ các thiết bị điện, đường dây, bộ biến tần,… còn bản thân tụ bù sẽ không tạo ra sóng hài. Nhưng khi chúng lắp cùng mạch với các thiết bị điện khác thì nó sẽ tham gia để cộng hưởng sinh ra sóng hài.
- 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 được mắc nối tiếp với nhau nên hệ số lọc của cuộn kháng phải phù hợp với thông số cua tụ bù mà nhà sản xuất đã cho. Ví dụ: Tụ bù công suất 50Kvar thì dùng cuộn kháng có hệ số lọc là 7%, lọc được các bậc 5,7 của sóng hài.
>>> Xem thêm: Cuộn cảm là gì? công dụng và phân loại
