Rơ le nhiệt nhảy (thermal trip): nguyên nhân và cách reset

Giữa ca, một máy bơm hoặc băng tải do Nhật chế tạo bỗng dừng. Màn hình HMI hiện cảnh báo tiếng Nhật "samaru ijo" (nghĩa là "lỗi nhiệt") hoặc "THR torippu" (THR trip), và bấm nút khởi động cũng không có phản ứng. Ở xưởng Nhật, người ta nói "samaru ga ochiru" (rơ le nhiệt "rơi") hoặc "samaru ga tobu" (rơ le nhiệt "bay").

Tất cả các cách nói đó chỉ một việc: thermal trip – động cơ chạy quá dòng định mức quá lâu, rơ le nhiệt cảm nhận được nhiệt, cắt mạch cuộn dây của công tắc tơ và làm động cơ dừng. Động cơ sẽ nằm yên cho đến khi có người loại bỏ nguyên nhân và reset rơ le. Ở xưởng Việt Nam, người ta thường gọi là "rơ le nhiệt nhảy".

Bài này giải thích các thuật ngữ tiếng Nhật bạn sẽ gặp trên bản vẽ và màn hình cảnh báo, cách rơ le nhiệt nhảy, thời gian nhảy theo mức quá tải, những hạng mục thường được kiểm tra sau khi nhảy và cách chọn dòng cài đặt. Bài cũng nói về nguyên nhân hay gặp ở máy bơm và điểm khác của bảo vệ nhiệt điện tử trong biến tần. Cuối bài là checklist và danh sách câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật.

Mục lục

1. Thuật ngữ tiếng Nhật bạn sẽ gặp
2. Rơ le nhiệt nhảy như thế nào
3. Bao lâu thì nhảy? Thời gian nhảy theo mức quá tải
4. Sau khi rơ le nhiệt nhảy
5. Cách chọn dòng cài đặt
6. Nguyên nhân thường gặp khiến rơ le nhiệt nhảy ở máy bơm
7. Bảo vệ nhiệt điện tử của biến tần (VFD) so với rơ le nhiệt
8. Checklist và câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật
9. Giới hạn của bài viết này
10. FAQ
11. Nguồn tham khảo

Thuật ngữ tiếng Nhật bạn sẽ gặp

Bản vẽ, nhãn tủ điện và màn hình HMI của Nhật dùng một số từ khác nhau cho cùng một thiết bị và cùng một sự kiện. Bảng dưới đối chiếu chúng với các thuật ngữ tiếng Việt dùng trong bài. Cột đầu ghi cách đọc romaji; với từ chỉ có chữ Hán, chữ Hán được ghi kèm.

Bảng 1: Thuật ngữ tiếng Nhật về bảo vệ quá tải nhiệt

Những gì bạn thấy trên bản vẽ hoặc màn hình, và ý nghĩa của chúng.

Tiếng Nhật (romaji)	Cách đọc / ghi chú	Tiếng Việt
samaru rire / THR	samaru rire	Rơ le nhiệt (rơ le quá tải nhiệt). "THR" là ký hiệu thường dùng trên bản vẽ Nhật
netsudo keidenki (熱動継電器) / netsudo-gata kafuka keidenki (熱動形過負荷継電器)	netsudo keidenki	Tên chính thức của cùng thiết bị (rơ le nhiệt / rơ le quá tải kiểu nhiệt)
samaru ga ochiru / tobu / dosa shita	samaru ga ochiru / tobu	"Rơ le nhiệt đã nhảy". Cách nói ở xưởng Nhật cho thermal trip
samaru ijo / THR torippu	samaru ijo	Cảnh báo lỗi nhiệt / THR trip. Thường là rơ le nhiệt nhảy, nhưng đôi khi là cảnh báo quá tải của biến tần
denji sesshokuki (電磁接触器) / MC	denji sesshokuki	Công tắc tơ (contactor)
denji kaiheiki (電磁開閉器)	denji kaiheiki	Khởi động từ (công tắc tơ + rơ le nhiệt)
haisen-yo shadanki (配線用遮断器) / MCCB / NFB	haisen-yo shadanki	Aptomat khối (MCCB)
seitei denryu (整定電流) / seitei-chi (整定値)	seitei denryu / seitei-chi	Dòng cài đặt (giá trị trên núm chỉnh)
kesso (欠相)	kesso	Mất pha
kosoku (拘束)	kosoku	Kẹt rôto (locked rotor): động cơ không quay được
denshi samaru	denshi samaru	Bảo vệ quá tải nhiệt điện tử bên trong biến tần (VFD)

Trên điện thoại, hãy vuốt bảng sang ngang.

"Trip" là từ chung chỉ việc thiết bị bảo vệ tự động dừng mạch hoặc máy. Kỹ sư Nhật dùng "torippu" theo cùng nghĩa cho aptomat lẫn tuabin. Về tên gọi các loại aptomat của Nhật, xem thêm bài về NFB, MCCB và ELB.

Rơ le nhiệt nhảy như thế nào

Rơ le nhiệt (thermal overload relay) bảo vệ động cơ và các thiết bị điện khác khỏi quá tải, và chủ yếu dùng cho động cơ cảm ứng ba pha. Khi dòng điện quá lớn kéo dài, rơ le dừng động cơ trước khi cuộn dây bị cháy. Bên trong là sự kết hợp của dây nung và thanh lưỡng kim (bimetal), tức hai kim loại có hệ số giãn nở khác nhau được ghép dính vào nhau.

Catalog của Omron chia các bộ phận chính thành ba nhóm: phần tử nhiệt (dây nung và thanh lưỡng kim), núm chỉnh dòng và tiếp điểm. Ở một số kiểu, phần tử nhiệt được chế tạo theo từng dải dòng; khi dải chỉnh không khớp với động cơ thì thay phần tử cho phù hợp.

Hình 1: Rơ le nhiệt nhảy như thế nào

Nhiệt từ dòng điện làm thanh lưỡng kim cong, mở tiếp điểm và làm công tắc tơ nhả.

Dây nung của rơ le nằm trong mạch động lực; tiếp điểm thường đóng (95-96) nằm trong mạch cuộn dây của công tắc tơ. Số hiệu đầu cực lấy theo sơ đồ đấu dây của Omron J7TC làm ví dụ. Hãy kiểm tra ký hiệu trên rơ le thực tế.

Bản thân rơ le không thể cắt mạch động lực của động cơ. Tiếp điểm thường đóng (NC) 95-96 của nó được đấu vào mạch cuộn dây của công tắc tơ (MC). Khi rơ le nhảy, tiếp điểm này mở, cuộn dây mất điện và tiếp điểm chính của công tắc tơ mở ra, làm động cơ dừng.

Tiếp điểm thường mở (NO) 97-98 thường nối với đèn báo nhảy hoặc đầu vào PLC. Cảnh báo "samaru ijo" trên HMI thường xuất phát từ đây.

Hình 2 là mạch động cơ ba pha điển hình: điện đi qua aptomat, công tắc tơ và rơ le nhiệt rồi đến động cơ.

Hình 2: Mạch động cơ ba pha điển hình

Điện đi qua aptomat, công tắc tơ và rơ le nhiệt đến động cơ.

Mạch động lực được đơn giản hóa. Ví dụ này là rơ le 2 phần tử (dây nung ở hai pha). Khi cần bảo vệ mất pha, dùng rơ le 3 phần tử có bảo vệ mất pha.

Vì hoạt động bằng nhiệt nên rơ le đáp ứng có độ trễ. Báo cáo kỹ thuật của Mitsubishi Electric nêu rằng với bộ khởi động động cơ kiểu lưỡng kim, thời gian tác động khi quá tải xấp xỉ tỷ lệ nghịch với dòng điện. Nhờ độ trễ này, động cơ vượt qua được dòng khởi động ngắn, và rơ le chỉ nhảy khi quá tải kéo dài.

Điều đó cũng có nghĩa là rơ le nhiệt không phải thiết bị bảo vệ mạch khỏi ngắn mạch. Việc đó thuộc về aptomat hoặc cầu chì, còn dòng rò xuống đất thuộc về ELB.

Để phân biệt vai trò, Hình 3 so sánh bốn thiết bị bảo vệ mạch động cơ. Bảng này lấy từ phần giải thích của bản tiếng Anh và cách chia vai trò trong tài liệu chọn thiết bị của Fuji Electric.

• Rơ le nhiệt (THR): phát hiện quá tải kéo dài, kẹt rôto và mất pha (ở kiểu có bảo vệ mất pha). Sau khi nhảy, cần loại bỏ nguyên nhân, chờ nguội rồi bấm nút reset.
• Aptomat khối (MCCB): aptomat nhiệt–từ dùng thanh lưỡng kim cho quá tải và nam châm điện cho ngắn mạch. Sau khi khắc phục nguyên nhân thì đóng lại bằng tay gạt.
• Cầu chì: dây chảy bên trong nóng chảy do nhiệt của dòng điện, và được thay bằng cái mới cùng thông số.
• ELB: dùng biến dòng thứ tự không để so sánh dòng đi và dòng về; nhiều kiểu còn có thêm chức năng bảo vệ quá dòng. Đóng lại sau khi sửa chỗ rò.

Tài liệu chọn thiết bị của Fuji Electric cũng chia vai trò như vậy: khởi động từ bảo vệ động cơ khỏi quá tải, còn aptomat bảo vệ mạch khỏi ngắn mạch. Đa số rơ le nhiệt có nút reset bằng tay; một số kiểu chuyển được sang reset tự động, điều này quan trọng về an toàn (xem bên dưới).

Trong tủ điện Nhật, shock relay trông khá giống rơ le nhiệt nhưng bảo vệ máy được dẫn động chứ không phải cuộn dây động cơ. Sự khác nhau và định nghĩa trip class có trong bài so sánh shock relay với rơ le quá tải. Về cầu chì và circuit protector, xem bài về CP, aptomat và cầu chì.

Về tiêu chuẩn, trip class của rơ le quá tải được các hãng công bố theo IEC 60947-4-1 (ở Nhật là JIS C 8201-4-1). Ở Việt Nam, tiêu chuẩn tương ứng nằm trong dòng TCVN 6592 (IEC 60947); số hiệu cụ thể và năm ban hành của phần 4-1 nên được xác nhận với nhà cung cấp, vì bài này chưa kiểm tra được trực tiếp trong danh mục tiêu chuẩn hiện hành.

Bao lâu thì nhảy? Thời gian nhảy theo mức quá tải

Dòng bao nhiêu, kéo dài bao lâu thì rơ le nhảy? Câu trả lời nằm ở trip class (cấp cắt) của rơ le, do hãng công bố theo IEC 60947-4-1. Thời gian nhảy phụ thuộc vào trip class và việc rơ le bắt đầu từ trạng thái nguội hay đã ấm, nên không có một con số duy nhất cho mọi rơ le.

Bảng 2: Thời gian nhảy theo mức quá tải (ví dụ trip class 10A)

Bội số tính theo dòng cài đặt trên núm chỉnh. Cột bên phải là ví dụ tính toán, không phải giá trị của hãng.

Bội số dòng cài đặt	Yêu cầu tác động	Trạng thái ban đầu	Dòng ở 0,75 kW, cài đặt 3,8 A
105%	Không nhảy trong 2 giờ	Nguội	Khoảng 4,0 A
120%	Nhảy trong vòng 2 giờ	Ấm	Khoảng 4,6 A
150%	Nhảy trong dưới 2 phút	Ấm	5,7 A
720% (kẹt rôto)	Nhảy trong hơn 2 giây và tối đa 10 giây	Nguội	Khoảng 27 A

Giá trị cho trip class 10A, tải ba cực, nhiệt độ môi trường 20°C, lấy từ bảng thông số của catalog Omron J7TC. Trong tài liệu của Fuji Electric, các kiểu từ TR-10 trở lên là trip class 20, nhảy trong 6–20 giây ở 720%. Cột dòng điện áp dụng 3,8 A, dòng đầy tải tham khảo của động cơ 200 V, 0,75 kW trong cùng catalog. Hãy xác nhận giá trị thực tế trên nhãn máy và tài liệu của rơ le.

Ví dụ tính chỉ là nhân dòng cài đặt 3,8 A với bội số: 3,8 × 1,2 = 4,56 A, 3,8 × 1,5 = 5,7 A và 3,8 × 7,2 = 27,36 A. Quá tải nhẹ phải mất rất lâu rơ le mới nhảy, còn dòng kẹt rôto thì chỉ vài giây. Dòng chỉ cao hơn giá trị cài đặt một chút thì rơ le không nhảy ngay.

Thời gian này là một manh mối hữu ích. Nếu động cơ nhảy sau khi chạy hàng chục phút, hãy nghi quá tải nhẹ kéo dài. Nếu nhảy ngay sau khi khởi động, hãy nghi kẹt rôto, mất pha hoặc thời gian khởi động quá dài.

Sau khi rơ le nhiệt nhảy

Rơ le nhảy nghĩa là động cơ hoặc thiết bị được dẫn động đang quá tải hoặc ở trạng thái bất thường. Năm bước dưới đây là thứ tự phản ứng thông thường. Đây là bản tổng quan về những gì được kiểm tra và ai quyết định, không phải hướng dẫn công việc: quy trình thực tế phải theo sách hướng dẫn của rơ le và quy định an toàn điện của nhà máy.

Hình 3: Năm bước sau khi rơ le nhiệt nhảy

Reset là bước 4. Bấm reset trước khi loại bỏ nguyên nhân chỉ dẫn đến nhảy lại.

01Bảo đảm an toànCắt điện, khóa và treo thẻ. Xác nhận động cơ không tự khởi động lại

02Tìm nguyên nhânQuá tải, kẹt rôto, mất pha, nguồn điện hoặc cài đặt. Kiểm tra dòng ba pha và máy

03Khắc phụcLoại bỏ dị vật, siết lại đầu cực, sửa tiếp điểm hoặc nguồn điện bị lỗi

04ResetSau khi rơ le nguội, reset theo sách hướng dẫn, rồi chạy và kiểm tra dòng

05Ngăn tái diễnGhi lại dòng điện; xem lại chu kỳ kiểm tra và quản lý tải

Chạy rồi dừng nhiều lần mà không tìm nguyên nhân sẽ làm cuộn dây động cơ quá nhiệt và hư hỏng.

Bảo đảm an toàn trước

Động cơ đã dừng chưa chắc đã an toàn. Rơ le đặt ở chế độ reset tự động sẽ tự phục hồi khi nguội, và ở một số mạch thì động cơ tự chạy lại. Sách hướng dẫn của cả Fuji Electric và Omron đều cảnh báo rằng khi reset tự động trong mạch điều khiển 2 dây, động cơ sẽ tự khởi động lại.

Trước khi ai đó làm việc trên máy, mạch điện được cắt và cô lập theo quy trình khóa – treo thẻ (LOTO) của nhà máy, và khu vực được giữ trống người. Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015 của Việt Nam (Luật số 84/2015/QH13) đặt trách nhiệm bảo đảm an toàn khi vận hành và bảo trì máy lên người sử dụng lao động; quy trình LOTO và nội quy an toàn của nhà máy là cách thực hiện việc đó trong thực tế. Đừng chạm vào rơ le hoặc đầu cực khi đang có điện.

Sách hướng dẫn và quy định của phía Nhật thường dựa trên Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động của Nhật. Điều 107 yêu cầu dừng máy, khóa thiết bị khởi động và treo biển trước khi làm sạch hoặc sửa chữa nguy hiểm. Điều 339 yêu cầu một trong ba biện pháp (khóa công tắc, treo biển cấm cấp điện, hoặc bố trí người giám sát) trước khi kiểm tra hay sửa mạch điện đã cắt. Khi làm việc với đối tác Nhật, bạn nên biết tinh thần này; còn quy định áp dụng tại xưởng của bạn là quy định của Việt Nam và của công ty.

Tìm nguyên nhân

Những nghi can thường gặp là:

• Quá tải: tải có tăng không? Bộ phận máy bị kẹt hoặc mòn, hoặc máy bơm chạy với lưu lượng quá lớn
• Kẹt rôto: dị vật hoặc ổ trục hỏng có đang cản trở quay không?
• Mất pha: một trong ba pha có bị hở mạch hoặc tiếp xúc kém không? Khi đó hai pha còn lại mang dòng lớn
• Nguồn điện: điện áp có thấp hoặc lệch pha không?
• Cài đặt hoặc môi trường: dòng cài đặt có sai không, hoặc tủ điện có quá nóng không?

Việc kiểm tra thường bắt đầu bằng câu hỏi động cơ có đang chạy quá tải không; nguyên nhân có thể là sự cố cơ khí hoặc cài đặt sai. Tiếp theo là đầu cực lỏng, dây đứt và tiếp điểm công tắc tơ mòn, những thứ có thể gây mất pha. Nếu động cơ chạy được, nhân viên điện dùng ampe kìm đo dòng ba pha để tìm sự lệch pha, và kiểm tra điện áp nguồn có thấp hoặc lệch không.

Cuối cùng là kiểm tra máy được dẫn động (bơm, quạt…) xem có dị vật không, và trục có quay được bằng tay không khi nguồn đã cắt và khóa. Bất cứ thứ gì cản trở quay đều làm dòng lớn tiếp tục chạy.

Ngắn mạch do MCCB hoặc cầu chì cắt, còn dòng rò do ELB cắt; rơ le nhiệt không làm việc đó. Nếu nghi có ngắn mạch hoặc rò điện, hãy kiểm tra xem MCCB hoặc ELB phía trên có nhảy theo không.

Bảng 3: Nguyên nhân, triệu chứng và điểm cần kiểm tra

Thu hẹp nguyên nhân dựa vào thời gian động cơ chạy trước khi nhảy và những gì quan sát được tại chỗ.

Nguyên nhân	Triệu chứng điển hình	Cần kiểm tra (việc đo do nhân viên điện thực hiện)	Giao cho chuyên môn
Quá tải	Nhảy sau khi chạy một lúc	Số đọc ampe kế so với giá trị bình thường và dòng định mức trên nhãn máy	Xem lại tải; sửa máy
Kẹt rôto	Nhảy ngay sau khi khởi động; có tiếng ù	Khi đã cắt điện và khóa, trục có quay được bằng tay không?	Kiểm tra ổ trục và dị vật; tháo máy
Mất pha	Nhảy lúc khởi động hoặc khi đang chạy; ù, rung	Dòng ba pha có chênh lệch lớn không?	Kiểm tra đầu cực, tiếp điểm, cáp
Nguồn điện	Các thiết bị khác trên cùng tuyến cấp điện cũng bất thường	Điện áp và độ lệch giữa các pha	Điều tra phía nguồn cấp
Cài đặt hoặc môi trường	Nhảy vào mùa hè hoặc khi tủ nóng	Dòng cài đặt so với dòng đầy tải; nhiệt độ tủ	Xem lại cài đặt; cải thiện thông gió
Động cơ xuống cấp	Cứ nhảy lặp lại dù không tìm thấy nguyên nhân nào ở trên	Mùi khét hoặc nóng bất thường khi chạy	Đo điện trở cách điện và điện trở cuộn dây

Dòng điện và cách rơ le nhảy khi mất pha phụ thuộc vào rơ le có bảo vệ mất pha hay không. Việc kiểm tra dòng, điện áp và trục tiềm ẩn nguy cơ điện giật và khởi động lại, nên nhân viên điện có chuyên môn thực hiện theo quy trình của nhà máy. Trên điện thoại, hãy vuốt bảng sang ngang.

Cách điện của động cơ được kiểm tra bằng đồng hồ đo điện trở cách điện (megôm kế) khi đã cắt điện. Ngưỡng tối thiểu theo luật khác nhau giữa các nước và chỉ là mức sàn, nên hãy đánh giá kết quả theo tiêu chí của nhà sản xuất động cơ hoặc của nhà máy.

Tiếp điểm của công tắc tơ và rơ le có đóng mở đúng không cũng có thể kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng ở thang đo điện trở, khi đã cắt điện.

Khắc phục nguyên nhân

• Quá tải: sửa sự cố cơ khí và đưa tải về trong phạm vi cho phép
• Mất pha: tìm và sửa đầu cực lỏng, dây đứt hoặc tiếp điểm công tắc tơ hỏng
• Nguồn điện: nếu điện áp thấp hoặc lệch, điều tra phía nguồn cấp
• Dị vật: loại bỏ và làm sạch máy

Các nguyên nhân cũng có thể kết hợp. Đầu cực lỏng gây mất pha, động cơ vẫn chạy bằng hai pha và cuộn dây bị hỏng. Hãy xem xét từ nhiều góc độ và sửa tất cả những gì tìm thấy trong một lần.

Reset rơ le

Khi nguyên nhân đã được loại bỏ, rơ le được reset; ở hầu hết các kiểu là bằng nút reset. Nút và chỉ thị khác nhau giữa các kiểu: chẳng hạn FAQ của Fuji Electric hướng dẫn bấm nút reset màu xanh ở các kiểu TR-N2 đến N8 và nút màu trắng ở các kiểu như TR-0N.

Chỉ thị nhảy cũng khác nhau (thanh trắng thụt vào, cờ vàng hiện lên…), nên hãy xem sách hướng dẫn của đúng kiểu đó. Các bước reset cụ thể phụ thuộc từng kiểu; hãy làm theo sách hướng dẫn chứ không theo mô tả chung.

Nếu rơ le không reset được, thường là một trong ba tình huống sau:

• Chưa reset được ngay: ngay sau khi nhảy, thanh lưỡng kim vẫn còn cong nên bấm reset không có tác dụng (hành vi trip-free). Đây là bình thường, không phải hỏng.
• Chờ rồi vẫn không reset được: FAQ của Fuji Electric cho biết rơ le của hãng reset được khi đã qua từ 90–350 giây trở lên kể từ lúc nhảy, tùy cỡ khung. Nếu sau đó vẫn không reset được, nhiều khả năng rơ le bị hỏng. Với rơ le hãng khác, hãy xem thời gian chờ trong sách hướng dẫn.
• Reset được nhưng lại nhảy: nguyên nhân vẫn còn. Dừng chạy động cơ và quay lại bước tìm nguyên nhân.

Sau khi reset, hãy xác nhận thiết bị chạy bình thường. Kiểm tra dòng chạy thấp hơn đáng kể so với giá trị cài đặt và cân bằng giữa ba pha.

Hình 4: Reset thủ công và reset tự động

Sách hướng dẫn của Fuji Electric và Omron mô tả cách chuyển từ reset thủ công sang tự động.

Reset thủ côngSau khi nhảy, rơ le vẫn ở trạng thái nhảy cho đến khi có người bấm reset. Có thể kiểm tra nguyên nhân trước khi khởi động lại, và chỉ thị (thanh báo nhảy…) cho biết rơ le đã nhảy.

Reset tự độngRơ le tự reset khi nguội. Không cần ai đến thiết bị ở xa, nhưng ở một số kiểu, chỉ thị nhảy không hiện khi đang ở chế độ reset tự động.

Với reset tự động trong mạch điều khiển 2 dây, động cơ khởi động lại ngay khi rơ le reset. Tay hoặc dụng cụ nằm trong máy có thể bị cuốn vào, nên hãy kiểm tra mạch và cách vận hành máy trước khi chọn chế độ này.

Cách chuyển chế độ và hành vi của chỉ thị là ví dụ từ sách hướng dẫn Fuji Electric TK-E02 và Omron J7TC. Hãy kiểm tra từng kiểu.

Mạch điều khiển 2 dây chạy động cơ chừng nào lệnh chạy còn tồn tại. Mạch 3 dây dùng nút bấm với tiếp điểm tự giữ (seal-in), nên sau khi rơ le reset, động cơ vẫn dừng cho đến khi ai đó bấm nút khởi động.

Trong mạch 2 dây, ngay cả reset thủ công cũng làm động cơ chạy lại tức thì nếu lệnh chạy vẫn đang bật, nên công tắc chạy cần tắt trước khi reset rơ le.

Ngăn nhảy lặp lại

Kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm vấn đề của thiết bị và mạch điện, còn quản lý tải giúp tránh quá tải. Thói quen hữu ích nhất là ghi lại dòng chạy bình thường. Nếu dòng tăng dần trước khi nhảy, đó là tín hiệu để nghi ổ trục mòn hoặc bị tắc.

Nếu chưa biết nguyên nhân, rơ le cứ nhảy liên tục hoặc không reset được, hãy dừng động cơ và chuyển vấn đề cho nhân viên điện. Những thông tin trong checklist gần cuối bài sẽ giúp họ điều tra nhanh hơn.

Cách chọn dòng cài đặt

Dòng cài đặt (seitei-chi) quyết định rơ le có thực sự bảo vệ được động cơ hay không. Việc cài đặt bắt đầu từ hai dữ kiện: dòng đầy tải của động cơ trên nhãn máy và dải chỉnh của rơ le. Sau đó, điều kiện môi trường, loại tải, kiểu rơ le và chạy thử sẽ hoàn thiện giá trị.

Thay đổi cài đặt là quyết định của nhân viên điện, dựa trên tài liệu thiết bị và tiêu chuẩn của nhà máy. Vặn núm chỉnh lên ngay tại hiện trường chỉ vì rơ le nhảy chính là điều cần tránh.

Bắt đầu từ dòng đầy tải của động cơ

Tìm dòng định mức của động cơ trên nhãn máy, trong sách hướng dẫn hoặc thông số kỹ thuật. Dòng định mức là dòng động cơ lấy khi chạy liên tục ở công suất định mức. Sách hướng dẫn của Fuji Electric và Omron đều nói hãy vặn núm chỉnh sao cho dòng đầy tải của động cơ khớp với dấu ▼.

Tuy nhiên nhà chế tạo máy có thể chỉ định giá trị khác, nên hãy xem cả tài liệu của máy. Mỗi nước có quy định riêng về giới hạn trên của cài đặt quá tải (chẳng hạn NEC ở Mỹ). Tại nhà máy ở Việt Nam, hãy theo tài liệu của nhà sản xuất động cơ và máy cùng tiêu chuẩn nội bộ, và hỏi nhà cung cấp Nhật nếu hai nguồn này khác nhau.

Tính đến nhiệt độ môi trường

Rơ le cũng nhận nhiệt từ môi trường xung quanh, nên nhảy sớm hơn trong tủ nóng và muộn hơn ở nơi lạnh. Catalog Omron J7TC nêu tính năng bù nhiệt: nhảy trong vòng 2 giờ ở 120% dòng tại 40°C, và ở 130% tại −5°C.

Sách hướng dẫn có ví dụ tính dòng cài đặt bằng hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ môi trường khác xa 20°C. Với xưởng nóng ẩm, nếu rơ le chỉ nhảy vào mùa nóng, hãy xem nhiệt độ tủ và thông gió trước khi đụng đến cài đặt.

Chọn rơ le phù hợp với tải

Động cơ khởi động và dừng thường xuyên phải chịu quá tải ngắn lặp lại. Với loại này, cũng như tải có thời gian khởi động dài hoặc chạy nhấp (inching), giải pháp là rơ le thiết kế cho chế độ đó (ví dụ loại có cuộn kháng bão hòa), chứ không phải cài đặt cao hơn.

Tài liệu chọn thiết bị của Mitsubishi Electric nói rằng khi dòng khởi động và thời gian khởi động được dự đoán sẽ làm rơ le nhảy, hãy dùng rơ le có cuộn kháng bão hòa hoặc nối tắt rơ le chỉ trong lúc khởi động. Fuji Electric lưu ý rằng tải có thời gian khởi động dài cần loại tác động chậm.

Với khởi động sao–tam giác, Mitsubishi Electric giới hạn thời gian đấu sao ở 10 giây trên rơ le thời gian, và yêu cầu xem lại việc chọn thiết bị nếu lâu hơn.

Kiểm tra dải chỉnh và số phần tử của rơ le

Hầu hết rơ le có dải chỉnh quy định. Ví dụ Omron J7TC-01-4E2 có dải 2,8–4,2 A, phù hợp với động cơ có dòng đầy tải 3,8 A. Ngoài dải này, rơ le không đạt tính năng danh định, nên hãy chọn kiểu có dải phù hợp.

Cũng cần kiểm tra số phần tử. Bảng chọn của Mitsubishi Electric lấy loại 2 phần tử làm chuẩn nhưng khuyến nghị loại 3 phần tử có bảo vệ mất pha (loại "2E") khi cần bảo vệ mất pha.

Ngược lại, rơ le có bảo vệ mất pha dùng cho động cơ một pha có thể nhảy không đáng có, vì một cực không có dòng. Hướng dẫn của Omron là cho dòng đi qua tất cả các cực nối tiếp, hoặc đặt núm chỉnh cao hơn khoảng 10%.

Xác nhận bằng chạy thử

Sau khi cài dòng, hãy chạy thiết bị trong điều kiện vận hành thực tế. Rơ le phải nhảy khi quá tải và không nhảy trong vận hành bình thường. Kiểm tra trình tự bằng cách ấn thanh báo nhảy của rơ le cũng xác nhận mạch điều khiển có dừng động cơ đúng ý đồ hay không.

Nếu rơ le nhảy ở mỗi lần khởi động, các hãng có nêu giới hạn được nâng cài đặt: Omron nói khoảng 5% hoặc thấp hơn với J7TC, và Mitsubishi Electric gợi ý khoảng 110% dòng định mức khi động cơ thay bằng loại IE3 bị nhảy. Cả hai chỉ áp dụng trong phạm vi tài liệu của sản phẩm đó cho phép.

Nếu vẫn nhảy, đừng tiếp tục nâng cài đặt; hãy đổi sang kiểu phù hợp, chẳng hạn loại có cuộn kháng bão hòa.

Xem lại cài đặt theo thời gian

Cài đặt không phải "đặt xong là quên". Hãy xem lại mỗi khi thay động cơ, đổi tải, hoặc điều kiện vận hành và môi trường thay đổi.

Trong kiểm tra định kỳ, ngoài cài đặt còn phải xem vít đầu cực. Sách hướng dẫn của Fuji Electric yêu cầu siết lại vít đầu cực định kỳ, vì đầu cực lỏng gây nóng và mất pha.

Nguyên nhân thường gặp khiến rơ le nhiệt nhảy ở máy bơm

Khi động cơ bơm nhảy, hãy xem cả phía bơm chứ không chỉ phía điện. Sách hướng dẫn máy bơm của Ebara liệt kê các nguyên nhân gây quá dòng sau.

Hình 5: Vì sao dòng động cơ bơm tăng

Chia nguyên nhân thành đường ống, bơm, chất lỏng và nguồn điện sẽ dễ truy tìm hơn.

Lưu lượng quá lớnCột áp thấp và lưu lượng quá cao. Tiết lưu van xả sẽ đưa dòng xuống lại

Kẹt dị vậtRác hoặc chất rắn trong cánh bơm. Kim ampe kế dao động rộng hơn

Bộ phận quayỔ trục hỏng, phớt cơ khí kẹt dính hoặc bộ phận quay cọ vào nhau

Chất lỏng nặng hoặc nhớtTỷ trọng hoặc độ nhớt cao hơn thiết kế

Sai tần sốBơm thiết kế cho 50 Hz chạy trên nguồn 60 Hz

Sự cố nguồn điệnSụt áp, điện áp lệch giữa các pha, mất pha

Lấy từ mục "Khắc phục sự cố" trong sách hướng dẫn DN và SCD của Ebara. Các nguyên nhân được liệt kê khác nhau theo từng kiểu máy.

Điều dễ bỏ sót là cột áp thấp làm lưu lượng quá lớn. Ở nhiều bơm ly tâm, công suất trục tăng khi lưu lượng tăng; nếu đường ống ít cản hơn thiết kế thì dòng điện tăng.

Mục tần số quan trọng với thiết bị nhập khẩu. Nhật dùng 50 Hz ở miền Đông và 60 Hz ở miền Tây, còn lưới điện Việt Nam là 50 Hz, nên hãy xác nhận bơm hoặc động cơ được chế tạo cho tần số và điện áp nào (xem bài về điện áp công nghiệp và 50/60 Hz của Nhật).

Các sách hướng dẫn này cũng yêu cầu người vận hành kiểm tra dòng điện và độ dao động kim ampe kế hằng ngày. Dù dòng nằm trong mức định mức, kim dao động lớn có thể có nghĩa là bơm bị kẹt dị vật. Kim dao động rộng và theo chu kỳ cũng có thể chỉ ra surging.

Với máy bơm, hãy ghi thêm áp suất đẩy, độ mở van xả và mọi thay đổi về nhiệt độ hoặc loại chất lỏng. Đặt dòng điện và áp suất cạnh nhau theo cùng mốc thời gian sẽ dễ phân biệt lưu lượng quá lớn với tắc nghẽn.

Bảo vệ nhiệt điện tử của biến tần (VFD) so với rơ le nhiệt

Với động cơ chạy bằng biến tần (VFD), bảo vệ quá tải nhiệt điện tử của biến tần (denshi samaru) có thể thay cho rơ le lưỡng kim để giám sát quá tải. Nó đo dòng bằng điện tử, tính xem động cơ nóng đến mức nào và dừng động cơ.

Khi tủ điện hiện "samaru ijo" hoặc cảnh báo quá tải, trước hết hãy xác định thiết bị nào đã tác động. Nếu rơ le nhiệt không có chỉ thị nhảy mà màn hình biến tần hiện cảnh báo, thì biến tần đã nhảy.

Hành vi của bảo vệ nhiệt điện tử phụ thuộc vào cài đặt. FAQ của Yaskawa Electric mô tả những động cơ cháy dù đang có 150% dòng định mức chạy qua, và nêu bốn nguyên nhân:

• Bảo vệ nhiệt điện tử bị tắt
• Dòng định mức của động cơ được cài sai
• Động cơ đa dụng nhưng cài đặt như động cơ chuyên dùng cho biến tần
• Nguồn biến tần bị tắt mỗi lần máy dừng vì quá tải

Nguyên nhân thứ tư dễ bị bỏ sót. Cùng FAQ cho biết thời gian nhảy ở 150% dòng là khoảng 1 phút từ trạng thái ấm nhưng khoảng 7 phút từ trạng thái nguội.

Vì mỗi lần ngắt nguồn đều đếm lại từ trạng thái nguội, động cơ có thể cháy trước khi biến tần kịp nhảy. Cài đặt và hành vi khác nhau theo từng kiểu máy, nên hãy xem sách hướng dẫn của biến tần.

Checklist và câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật

Hãy dùng phần này khi rơ le nhiệt nhảy trên thiết bị do Nhật chế tạo, hoặc trước khi nghiệm thu chạy thử.

Thông tin cần ghi lại ở mỗi lần nhảy

• Tên thiết bị, kiểu rơ le và dòng cài đặt
• Các chỉ thị có mặt: chỉ thị nhảy của rơ le, trạng thái aptomat phía trên, nội dung cảnh báo trên HMI (chụp ảnh các thông báo tiếng Nhật)
• Thời gian từ lúc khởi động đến lúc nhảy, và tải tại thời điểm đó
• Dòng chạy bình thường và dòng ngay trước khi nhảy, và rơ le có reset được không
• Với máy bơm: áp suất đẩy, độ mở van xả, nhiệt độ và loại chất lỏng

Câu hỏi gửi nhà cung cấp Nhật

• Dùng rơ le kiểu nào và trip class nào, và dòng cài đặt được chọn dựa trên cơ sở nào (dòng đầy tải trên nhãn máy hay giá trị do nhà chế tạo máy chỉ định)?
• Rơ le đặt ở chế độ reset thủ công hay tự động? Mạch điều khiển là 2 dây hay 3 dây?
• Rơ le là loại 2 phần tử hay 3 phần tử có bảo vệ mất pha?
• Mỗi cảnh báo trên HMI xuất phát từ thiết bị nào: rơ le nhiệt, bảo vệ nhiệt điện tử của biến tần hay thiết bị khác? Có thể gửi danh sách cảnh báo bằng tiếng Anh không?
• Động cơ hoặc bơm được chế tạo cho 50 Hz hay 60 Hz, và cho điện áp nào (ví dụ 200 V theo chuẩn Nhật hay 380 V của lưới Việt Nam)?
• Dòng chạy bình thường đo được ở nhà máy khi nghiệm thu (FAT) là bao nhiêu?
• Nếu cần chỉnh cài đặt, sách hướng dẫn rơ le cho phép trong phạm vi nào và ai phê duyệt thay đổi?

Giới hạn của bài viết này

Thời gian nhảy, hành vi reset, chỉ thị và giới hạn chỉnh dòng nêu ở đây lấy từ các tài liệu cụ thể của Omron, Fuji Electric, Mitsubishi Electric và Yaskawa Electric, và chỉ áp dụng cho các sản phẩm đó. Rơ le và biến tần khác sẽ có hành vi khác. Bài này không thay thế sách hướng dẫn của rơ le hoặc biến tần, tài liệu của máy, quy chuẩn điện của Việt Nam, hay quy trình khóa – treo thẻ (LOTO) và an toàn điện của nhà máy. Việc bên trong tủ điện dành cho nhân viên điện có chuyên môn.

FAQ

"Thermal trip" nghĩa là gì?

Nghĩa là rơ le nhiệt phát hiện quá tải kéo dài và mở mạch điều khiển của công tắc tơ, làm động cơ dừng. Kỹ thuật viên Nhật nói "samaru ga ochiru" hoặc "samaru ga tobu" cho cùng sự kiện này.

Cảnh báo "samaru ijo" (lỗi nhiệt) nghĩa là gì?

Thường nghĩa là rơ le nhiệt đã nhảy; tiếp điểm 97-98 của nó được nối với đèn hoặc đầu vào PLC để phát cảnh báo. Ở một số máy, nó chỉ cảnh báo quá tải của biến tần, nên hãy kiểm tra cảnh báo đến từ thiết bị nào.

Vì sao rơ le nhiệt của tôi không reset được?

Ngay sau khi nhảy, thanh lưỡng kim vẫn còn cong nên reset chưa có tác dụng. Fuji Electric nêu thời gian chờ tối thiểu 90–350 giây cho rơ le của hãng, tùy cỡ khung. Với hãng khác, hãy xem sách hướng dẫn; nếu sau thời gian chờ quy định vẫn không reset được, hãy nghi rơ le bị hỏng.

Rơ le cứ nhảy liên tục. Tôi có thể nâng cài đặt không?

Không được khi chưa tìm ra nguyên nhân. Các hãng nêu rõ được nâng cài đặt đến mức nào (Omron gợi ý khoảng 5% hoặc thấp hơn với J7TC), và quyết định thuộc về nhân viên điện. Nếu vẫn nhảy, có thể cần đổi kiểu rơ le.

Rơ le nhiệt nhảy nhanh đến mức nào?

Tùy mức quá tải và trip class. Với trip class 10A, rơ le phải nhảy trong dưới 2 phút ở 150% cài đặt khi bắt đầu từ trạng thái ấm, và trong hơn 2 giây đến 10 giây ở 720% (kẹt rôto) khi bắt đầu từ trạng thái nguội. Ở 105% từ trạng thái nguội, rơ le không được nhảy trong 2 giờ.

Nguồn tham khảo

• Đặc tính tác động, cài đặt, bù nhiệt độ, reset: Omron, catalog "Thermal Overload Relay J7TC Series" (tiếng Nhật, bản của nhà phân phối)
• Reset và cảnh báo reset tự động: Fuji Electric, sách hướng dẫn rơ le nhiệt TK-E02 INA-F2011c-JEC (bản của nhà phân phối)
• Vì sao rơ le không reset được (90–350 giây): Fuji Electric FA Components & Systems FAQ, "Resetting the thermal relay" (tiếng Nhật)
• Chỉ thị và nút reset theo kiểu máy: Fuji Electric FA Components & Systems FAQ, "Thermal relay trip and reset" (tiếng Nhật)
• Trip class và loại tác động chậm: Fuji Electric, ứng dụng chọn bộ khởi động động cơ "MS Scale" (tiếng Nhật)
• Rơ le 3 phần tử, loại cuộn kháng bão hòa, động cơ IE3: Mitsubishi Electric FA, "Selecting magnetic motor starters" (tiếng Nhật)
• Thanh lưỡng kim và đặc tính tác động: Mitsubishi Electric Technical Report Vol. 87, No. 12 (2013), công nghệ chế tạo bộ khởi động động cơ thủ công (tiếng Nhật)
• Tên gọi và tiếp điểm tiếng Nhật: Panasonic, mục từ điển "Thermal relay" (tiếng Nhật)
• Các điểm thử trip class (1,05; 1,2; 1,5; 7,2 lần cài đặt): Schneider Electric FAQ (tiếng Séc); ABB technical guide
• Bảo vệ nhiệt điện tử: Yaskawa Electric FAQ, "Why the electronic thermal did not operate" (tiếng Nhật)
• Nguyên nhân quá dòng của bơm: Ebara, sách hướng dẫn DN, sách hướng dẫn SCD (tiếng Nhật)
• Quy định khóa – treo thẻ tại Nhật: e-Gov, Quy tắc An toàn và Vệ sinh Lao động, Điều 107 và 339 (tiếng Nhật)