Cuộn kháng hay còn được nhiều người biết đến là một cuộn dây có điện cảm không đổi. Thiết bị này còn được mọi người biết đến với khả năng hạn chế dòng ngắn mạch song song đó bạn vẫn có thể duy trì một trị số điện áp tại một mức nhất định nến có sự thay đổi dòng điện xảy ra. Ngoài ra, cuộn kháng có khả năng bảo vệ hệ thống điện trong gia đình bằng khả năng lọc sóng hài. Nhờ vậy, 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.

Chức năng của cuộn kháng

1. Khả năng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp

Cuộn kháng là thiết bị được sử dụng kết hợp với tụ bù, thiết bị này thực hiện chức năng bảo vệ tụ bù cũng như các thiết bị đóng cắt, relay bù. Sự kết hợp này giúp chúng ta gia tăng chất lượng điện cho hệ thống. Đây là một trong những thiết bị có vai trò cực kỳ quan trọng đặc biệt trong những trường hợp điện áp hay dòng điện của hệ thống bị biến dạng.

2. Cuộn kháng thực hiện chức năng bảo vệ biến tần

Bên cạnh khả năng bảo vệ tụ bù cũng như các thiết bị đóng cắt cũng như relay bù. Thiết bị này đồng thời thực hiện chức năng bảo vệ biến tần của đoạn mạch. Như chúng ta đã biết, có 2 loại cuộn kháng dùng cho biến tần đó là cuộn kháng dùng cho đầu ra biến tần hay còn được gọi là DC và cuộn kháng dùng cho đầu vào biến tần hay còn được gọi là AC.

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

Cấu tạo và phân loại cuộn kháng

Cấu tạo: Cuộn kháng được cấu tạo bởi một cuộn dây và thê được quấn quanh một lõi sắt . 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.

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 được sử dụng với điện áp từ 440V đến 1000V.
Cuộn kháng trung thế: Cuộn kháng được sử dụng với điện áp từ 1000V trở lên.

+ Theo công dụng:
- Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp.
- Cuộn kháng bảo vệ biến tần.

Cuộn kháng bảo vệ thiết bị điện công nghiệp: 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: Chúng ta có 2 loại cuộn kháng cho biến tần đó là cuộn kháng đầu vào biến tần (cuộn kháng AC hay AC reactor) và cuộn kháng đầu ra biến tần (cuộn kháng DC – DC reactor). Dựa vào đặc tính dòng không đổi của cuộn kháng nên nó có chức năng ổn định dòng để động cơ hoạt động trơn tru khi thay đổi tốc độ, thay đổi tần số.

Nguyên lý hoạt động của cuộn kháng

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.

Và 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.

Để lựa chọn cuộn kháng phù hợp thì chúng ta dựa theo hệ thống tải, đặc tính của nó để lựa chọn. 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. Và nếu như lắp đặt trong hệ thống tụ bù phản kháng thì cần lựa chọn dung lượng cuộn kháng cho phù hợp với dung lượng tụ bù ( 20kVAR, 25kVAR, 50kVAR, 100kVAR … 500kvAR ).