Động cơ điện 3 pha là thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp, với ba dây pha và một dây trung tính, giúp vận hành các máy móc công suất từ nhỏ đến lớn. Tuy nhiên, nhiều nhà xưởng hoặc hộ gia đình chỉ có nguồn điện 1 pha. Do đó, kỹ thuật đảo chiều động cơ điện (hay chính xác hơn là cấp nguồn 1 pha cho motor 3 pha) cho phép tận dụng được ưu thế về hiệu suất và độ bền của động cơ 3 pha trong điều kiện lưới điện hạn chế. Bài viết này nhằm hướng dẫn cách đấu dây và ngắt nối để đảo chiều (hoặc chạy motor 3 pha trên nguồn 1 pha) an toàn, hiệu quả trong hệ thống điện công nghiệp.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 3 pha

Động cơ 3 pha gồm stator (phần đứng yên) và rotor (phần quay). Trên stator có các cuộn dây được cấp điện 3 pha. Khi có dòng điện 3 pha chạy qua, các cuộn dây này tạo ra một từ trường quay (Rotating Magnetic Field – RMF) bên trong động cơ. Từ trường quay kéo rotor xoay theo một chiều nhất định với tốc độ đồng bộ. Để đổi chiều quay động cơ 3 pha, chỉ cần hoán đổi hai trong ba dây pha (giữ nguyên dây còn lại) thì từ trường quay sẽ đổi chiều, dẫn đến động cơ quay ngược lại. Điều này là nguyên tắc đơn giản cho việc đảo chiều quay của động cơ 3 pha (không liên quan đến việc đổi nguồn pha).

Trên thực tế, một ưu điểm nữa là động cơ 3 pha có thể vận hành trên lưới điện 1 pha nếu dùng bộ tụ điện phụ. Cụ thể, người ta lắp đặt một tụ điện tạo pha khởi động thứ ba, giúp động cơ khởi động đạt khoảng 80% công suất định mức. Phương pháp này thường áp dụng cho motor 3 pha công suất dưới khoảng 2 kW. Lưu ý, khi sử dụng tụ điện, cần đảm bảo điện áp cấp cho cuộn dây không đổi và tụ điện tạo độ lệch pha khoảng 90° giữa cuộn làm việc và cuộn khởi động. Nhờ đó, động cơ 3 pha vẫn hoạt động ổn định trên nguồn 1 pha mà không cần thay đổi cấu hình lõi hay cuộn dây bên trong.

Cấu tạo động cơ điện 3 pha – Stator (tĩnh) và Rotor (quay) được ghép từ các lá thép mỏng có rãnh để quấn dây. 

Sơ đồ đấu dây đảo chiều động cơ điện

Chọn một trong hai cách đấu nối ban đầu (hình sao hoặc tam giác), rồi thêm tụ điện thường trực nối vào hệ thống cấp 1 pha. Ví dụ, nối hai dây pha L1 và L2 của nguồn 1 pha cho motor, dây pha còn lại được nối qua tụ điện (ký hiệu C) ra trung tính. Tụ điện sẽ đóng vai trò tạo ra dòng điện phụ lệch pha để motor khởi động. Khi cần đảo chiều quay, chỉ cần hoán đổi hai trong ba đầu dây pha của motor (ví dụ tráo L2 và L3) mà không thay đổi sơ đồ đấu tụ. Như vậy, động cơ vẫn chạy ổn định nhưng chiều quay được ngược lại.

Đấu nối hình tam giác và hình sao

Động cơ 3 pha thường được lắp đặt ban đầu theo hai cách: hình sao (Y) hoặc hình tam giác (Δ). Khi cấp điện 1 pha, ta vẫn giữ nguyên kiểu đấu ban đầu của motor rồi thêm tụ điện. Với đấu nối hình tam giác, ba cuộn dây nối thành một vòng kín, mỗi dây pha được cấp điện trực tiếp. Với nguồn 1 pha, một cuộn của motor được coi là cuộn làm việc, cuộn còn lại nối qua tụ làm cuộn khởi động. Tương tự, với đấu nối hình sao, hai cuộn được nối tạo thành pha phụ qua tụ điện. Trị số tụ điện phải chọn sao cho tạo góc lệch pha khoảng 90° giữa hai cuộn (tham khảo phần chọn tụ điện bên dưới).

Việc lắp tụ điện ở đấu nối tam giác hay sao tương tự nhau về nguyên lý, chỉ khác cách đấu dây ban đầu của các cuộn. Cụ thể, sơ đồ kết nối tụ điện sẽ chỉ định nguồn 1 pha vào hai đầu pha, còn đầu thứ ba của motor nối qua tụ về trung tính. Ký hiệu “*” trong sơ đồ thường dùng để ghi nhận hai đầu dây pha có thể tráo đổi để đảo chiều quay.

Phương pháp đảo chiều bằng hoán đổi pha

Một phương pháp rất đơn giản để đảo chiều động cơ 3 pha là hoán đổi hai dây pha khi cấp điện. Điều này áp dụng ngay cả trên nguồn 3 pha thông thường, không cần dùng tụ điện. Theo nguyên tắc chung, nếu thay đổi thứ tự dây vào motor từ (1–2–3) sang (1–3–2) (giữ pha 1 cố định và tráo pha 2 với 3), thì motor sẽ quay ngược chiều. Phương pháp này thường dùng ở mục đích đảo chiều quay mà không liên quan tới vấn đề chuyển đổi nguồn 3 pha–1 pha.

Các sơ đồ đấu dây cơ bản cho động cơ 3 pha chạy trên nguồn 1 pha qua tụ điện (Hình 1–4). Tụ điện (Cn, Ckd) được mắc giữa hai dây pha để tạo pha phụ, dấu “” thể hiện nối đảo chiều quay.

Xem thêm: https://enertechvn.com/detail/cach-kiem-tra-cuon-day-dong-co-mot-pha-253.html

Ứng dụng thực tế

Nhiều hộ gia đình và nhà xưởng dùng động cơ 3 pha cho máy bơm nước hoặc quạt công nghiệp để tiết kiệm năng lượng. Sau khi lắp một tụ điện vào hai pha của nguồn điện 1 pha, motor 3 pha có thể vận hành thay cho motor 1 pha. Việc sử dụng motor 3 pha giúp tiết kiệm điện và tăng độ bền thiết bị. Cụ thể:

• Máy bơm công nghiệp: Motor 3 pha gắn tụ điện tiết kiệm khoảng 15–20% điện năng so với motor 1 pha tương đương.
   
• Quạt trần, hệ thống chiếu sáng: Motor 3 pha qua tụ điện hoạt động ổn định và tiết kiệm hơn 30% điện so với motor 1 pha.
   
• Điều hòa không khí: Motor quạt gió và máy nén 3 pha chạy bền hơn, ít bị quá tải so với motor 1 pha.

Việc đảo chiều (đấu nối) động cơ 3 pha sang 1 pha giúp tận dụng nguồn sẵn có, tăng hiệu suất, đồng thời giảm công suất tiêu thụ. Tính toán chọn tụ điện hợp lý và đấu dây chính xác là chìa khóa để motor hoạt động hiệu quả.

Ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp

Các phương pháp đấu nối phổ biến khi cấp nguồn 1 pha cho motor 3 pha bao gồm đấu hình sao, đấu hình tam giác, và sử dụng thiết bị số như biến tần (inverter) hoặc khởi động mềm. Ưu nhược điểm chính của các phương pháp này như sau:

• Đấu nối hình sao: Ưu điểm đơn giản, dễ thực hiện và ít hao tổn điện năng hơn. Nhược điểm là dòng điện qua mỗi cuộn lớn hơn, dẫn đến hao tổn cơ học nhiều hơn và tải nặng lên các cuộn dây.
   
• Đấu nối hình tam giác: Ưu điểm là dòng điện qua mỗi cuộn nhỏ hơn nên giảm hao tổn cơ học, phù hợp khi motor cần mô-men xoắn cao. Nhược điểm là dây nối phức tạp hơn và gây hao tổn điện năng cao hơn.
   
• Biến tần/Inverter hoặc khởi động mềm: Giúp đảo chiều hoặc chuyển đổi chế độ dễ dàng và vận hành rất ổn định, tiết kiệm điện năng hơn do điều khiển tần số được tối ưu. Tuy nhiên, thiết bị này có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn và yêu cầu kiến thức lắp đặt chuyên môn.

Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm khác nhau

Tóm lại, việc chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể: đấu nối hình sao đơn giản, đấu tam giác cho hiệu suất cơ khí tốt hơn, trong khi biến tần tối ưu hóa hiệu suất nhưng đắt đỏ.

Đảo chiều động cơ điện 3 pha (hay nói đúng hơn là cấp nguồn 1 pha cho động cơ 3 pha) là một kỹ thuật quan trọng và cần thiết trong nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng. Bằng cách hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của motor 3 pha và áp dụng đúng sơ đồ đấu dây kèm tụ điện, kỹ thuật này giúp tận dụng tối đa động cơ công suất lớn trên lưới điện 1 pha hiện có. Việc tuân thủ quy trình và các lưu ý an toàn (chọn đúng tụ điện, bảo vệ quá dòng, nối đất đầy đủ) đảm bảo động cơ hoạt động ổn định, đạt hiệu suất cao và bền bỉ.

Công ty TNHH Kỹ Thuật Năng Lượng – nhà phân phối độc quyền động cơ điện Enertech tại Việt Nam – tự hào cung cấp giải pháp và thiết bị chất lượng cho hệ thống điện công nghiệp. Mọi nhu cầu tư vấn kỹ thuật hoặc đặt mua động cơ Enertech xin liên hệ hotline 0902 477 357 để được hỗ trợ và báo giá chi tiết.

Thông tin liên hệ:

Địa chỉ: Tòa nhà EverRich I, 968 đường 3/2, phường 15, quận 11, TPHCM

Hotline: 0902 477 357

Website: https://enertechvn.com/

Email: contact@enertechvn.com

Facebook: https://www.facebook.com/enertechvn