Khởi động mềm là gì? Các kiến thức chung về khởi động mềm

Khởi động mềm là thiết bị được sử dụng phổ biến hiện nay, khởi động mềm được sử dụng để hỗ trợ khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha, giảm thiểu hư hại cho động cơ bởi dòng điện lớn, cũng như đảm bảo an toàn cho lưới điện của các nhà máy và xí nghiệp. Khởi động mềm giúp tránh tình trạng bị sụt áp do dòng điện tăng đột ngột. Vậy khởi động mềm là gì? Cấu tạo khởi động mềm ra sao và nguyên lý khởi động mềm như nào? Những thông tin này, Bảo An sẽ đưa đến cho các bạn trong bài viết dưới đây.

- Đa số các động cơ dù có công suất thấp hay cao thì khi khởi động động cơ thì dòng điện cấp vào sẽ tăng lên đến 5 đến 9 lần so với dòng điện cấp cho động cơ khi động cơ hoạt động ổn định bình thường, điều này sẽ khiến hệ thống điện cục bộ gặp rắc rối, có thể gây sụt áp, ngừng điện đột ngột,... đồng thời tạo các áp lực không có lợi cho tuổi thọ động cơ.

- Do các nguyên nhân này, khởi động mềm được ra đời để hạn chế dòng điện cho các nhà máy công xưởng. Vậy khởi động mềm là gì? Khởi động mềm (Tên tiếng  Anh là Soft starter), đây là thiết bị được sử dụng trong các tủ điện cầu trục với chức năng kết nối với động cơ nhằm hỗ trợ quá trình khởi động động cơ nhằm bảo vệ động cơ khỏi các tác động tiêu cực khi khởi động bình thường. Khởi động mềm giúp người sử dụng có thể tránh được các vấn đề xảy ra với động cơ bao gồm chi phí bảo trì, giảm năng suất, các hao mòn động cơ không cần thiết, suy giảm tuổi thọ sử dụng và thay thế bộ phận.

 

Để hiểu thêm về khởi động từ là gì? Mời bạn tham khảo hình ảnh và thông số kỹ thuật của sản phẩm Khởi động mềm CHINT NJR2-110D được phân phối ở Bảo An tại đây.

Tại sao nên sử dụng khởi động mềm? Dưới đây là 4 đặc điểm chính của khởi động mềm mà người dùng cần biết khi sử dụng khởi động mềm:

- Bộ khởi động mềm có thể tăng dần điện áp cung cấp cho động cơ khi nó khởi động, ngăn dòng điện và mô men xoắn tăng quá nhanh, tránh tình trạng dòng tiêu thụ tăng gấp 5 đến 7 lần dòng định mức khi khởi động, ngăn chặn tình trạng hư hỏng động cơ do ứng suất nhiệt sinh ra và sự sụt áp hệ thống điện gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong hệ thống điện.

- Khởi động mềm có chức năng tăng điện áp từ từ cũng sẽ giúp tạo ra dòng điện và mô men xoắn của động cơ một cách trơn tru và ngăn ngừa các vấn đề sốc cơ học cho động cơ, trục, vòng bi, hộp số, bánh răng cũng như hệ thống truyền động và tải dẫn động do tình trạng tăng tốc và momen xoắn tải tăng quá nhanh (gấp 3 lần tải định mức) khi khởi động thông thường.

- Khởi động mềm duy trì dòng khởi động động cơ ở dòng định mức nên có thể lựa chọn hệ thống cáp điện cấp nguồn, hệ thống điện đóng ngắt với công suất ở mức dòng điện định mức của động cơ sẽ giúp giảm thiểu chi phí đầu tư chung.

- Và một đặc điểm nữa là, khởi động mềm có chức năng bảo vệ quá nhiệt, quá tải cho động cơ trong suốt quá trình sử dụng.

Cấu tạo khởi động mềm, về cơ bản sẽ bao gồm các bộ phận chính là: bảng điều khiển, bộ phận điều khiển, thyristor/ SCR, bộ phận tản nhiệt, vỏ bảo vệ. Cụ thể như sau:

- Bảng điều khiển: Bảng điều khiển trong khởi động mềm có thể là loại có màn hình và bàn phím điều khiển hoặc điều khiển bằng vít, thao tác vặn biến trở,...

- Bộ phận điều khiển: Trong cấu tạo khởi động mềm, bộ phận điều khiển là loại điều khiển số có nhiều ngõ ra chức năng, VD như: rơ le báo trạng thái, điều khiển bảo vệ nếu như quá nhiệt, điều khiển thời gian có thể khởi động bằng biến trở hoặc bằng màn hình, và có các cổng kết nối truyền thông như Profibus, Modbus.

- Thyristor/ SCR (Silicon controller rectifier): Bộ phận này trong cấu tạo khởi động mềm có chức năng chính là điều khiển và đóng ngắt dòng điện.

- Bộ phận tản nhiệt, quạt làm mát có chức năng giảm nhiệt độ cho thiết bị

- Vỏ bảo vệ giúp bảo vệ các chi tiết bên trong khởi động mềm, đạt các tiêu chuẩn tương ứng với các môi trường sử dụng.

- Nguyên lý khởi động mềm là gì? Nguyên lý khởi động mềm là dựa trên sự tác động giúp hoạt động động cơ thông qua việc điều chỉnh điện áp cấp vào động cơ khi khởi động và dừng, có nghĩa là thay đổi trị số hiệu dụng của điện áp. Vì momen của động cơ tỉ lệ thuận với bình phương của điện áp, nhưng lại tỷ lệ thuận với dòng điện, momen gia tốc. Vì ký do đó, việc điều chỉnh dòng điện cấp vào khi động cơ khởi động sẽ điều chỉnh được trị số hiệu dụng của điện áp.

- Trong cấu tạo khởi động mềm thì sẽ bao gồm 3 cặp thyristor/ SCR đấu song song và ngược nhau. Khi thiết bị ở trạng thái đóng/ ngắt, các cặp thyristor này sẽ ngăn chặn và không cho dòng điện chạy qua.

- Tuy nhiên ngược lại, khi thiết bị ở trạng thái mở, thì các cặp thyristor sẽ mở dần góc kích của các van bán dẫn, để cho dòng điện chạy qua nhưng ngăn không cho dòng điện chạy qua đồng thời một lúc và chạy qua từ từ, vừa cung cấp năng lượng để khởi động động cơ, vừa giúp cho động cơ tăng tốc từ từ, không quá nhanh khiến hệ thống sụt áp.

- Còn phàn góc mở của van bán dẫn chính là "chìa khóa" để điều chỉnh điện áp cấp vào thiết bị và động cơ. Van mở từ từ cho đến khi được mở hoàn toàn thì điện áp sẽ đạt tới giá trị điện áp định mức, lúc này thì động cơ đã đạt đến vận tốc tối đa và hoạt động ổn định.

- Khi động cơ đã đạt được đến tốc độ giới hạn định mức, tính năng contactor bypass của khởi động mềm sẽ tự động đóng lại mà không cần thông qua bộ thyristor.

 

Người dùng có thể đấu nối khởi động mềm với động cơ theo 2 cách chính như sau:

Kiểu đấu nối khởi động mềm trực tiếp là kiểu đấu khá thông dụng: Người dùng chỉ cần cấp nguồn điện 220VAC đấu trực tiếp vào thiết bị khởi động mềm để cung cấp điện. Sau đó, đầu ra OUTPUT của khởi động mềm đấu nối với động cơ điện, có thể là dòng điện lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của motor, điện 3 pha, đầu vào INPUT của khởi động mềm sẽ đấu nối trực tiếp với tải động cơ, tiếp theo là gắn thêm vào Contactor bypass, Relay output tùy vào từng loại thiết bị.

- Động có sẽ đấu nối với khởi động mềm có 6 dây, trong đó thì 3 đầu dây sẽ đấu vào với khởi động mềm, 3 đầu dây còn lại đấu nối với dây động cơ, sau đó cùng khởi động mềm nối vào điện lưới.

- Với cách đấu này, phải có gồm 2 contactor, 1 dành cho bypass (có thể tích hợp sẵn trong khởi động mềm) và 1 contactor đấu với delta, và nên chọn thiết bị khởi động mềm có dòng bằng 58% do với dòng tải định mức của động cơ.

- Có thể tự điều chỉnh, phạm vi điều chỉnh rộng, có thể dừng mềm, tăng tốc động cơ từ từ.

- Khởi động mềm giúp cho điều khiển tốc độ động cơ dễ dàng mà không gây ảnh hưởng đến các yêu cầu về công nghệ, cấu tạo của thiết bị, máy móc hay hệ thống mạng lưới điện.

- Có đầy đủ tính năng bảo vệ động cơ và mạng lưới điện khi xảy ra hiện tượng như quá dòng, quá áp. mất pha, đảo pha,.. giúp cho động cơ bền bỉ hơn, bảo vệ các thiết bị kết nối đến hệ thống điện.

- Có thể dùng kết hợp với động cơ để điều chỉnh tốc độ động cơ.

- Tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí.

Ngoài các ưu điểm kể trên của khởi động mềm, thì khởi động mềm có một số nhược điểm cần lưu ý như sau:

- Vì nguyên lý khởi động mềm là dựa trên sự thay đổi điện áp đầu vào để thay đổi tốc độ động cơ nên có thể khiến cho momen khởi động yếu, do đó nên cần biết cách lựa chọn khởi động mềm phù hợp.

- Không phù hợp với các động cơ có công suất lớn, khởi động khó khăn vì khoảng điều chỉnh thời gian tăng-giảm tương đối hẹp

- Khó bảo trì và bảo dưỡng

Ngày nay, khởi động mềm được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau, VD như:

- Ứng dụng trong các hệ thống dùng máy quạt lớn, máy có quán tính lớn, vd như: quạt bơm không khí, máy nén, băng truyền, thang máy, máy khuấy, máy dệt,...

- Ứng dụng nhiều trong các hệ thống bơm của nhiều lĩnh vực như: Bơm cấp nước, bơm nước thải, động cơ gắn với máy bơm tạp chất, bơm bùn, bơm thực phẩm, máy đùn thức ăn gia súc, máy khuấy rác thải,...

- Dùng cho các động cơ cần tăng - giảm, thay đổi tốc độ đột ngột như: động cơ điện máy móc chuyên chở vật liệu, động cơ vận hành non tải lâu dài, động cơ có bộ chuyển đổi, máy nghiền, máy ép,...

 

Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về khởi động mềm là gì? Cấu tạo khởi động mềm cũng như nguyên lý khởi động mềm cũng như các ứng dụng của khởi động mềm. Hy vọng, bài viết này sẽ giúp ích cho công việc của các bạn.