Chào mừng bạn đến với iedv – ngôi nhà tình yêu và kiến thức về công nghệ điện. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về khái niệm “khởi động mềm” – một thiết bị quan trọng trong công nghiệp để khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha. Đặc biệt, chúng ta sẽ khám phá cách khởi động mềm hoạt động, cấu tạo và ưu điểm của nó. Hãy cùng đọc và khám phá ngay!
Khởi động mềm là gì?
Khởi động mềm là một bộ khởi động sử dụng bộ chuyển đổi điện áp xoay chiều để điều khiển điện áp đến động cơ thông qua việc điều khiển góc kích thích SCR. Loại khởi động này thường được sử dụng cho các động cơ vừa và lớn, trong khi phương pháp sao-tam giác thì thích hợp cho động cơ nhỏ.
Quá trình khởi động
Trong giai đoạn đầu khởi động, điện áp đặt vào động cơ là thấp, từ từ tăng lên theo thời gian. Điều này giúp giảm phần lớn những tác động tiêu cực đến động cơ và giúp nâng cao tuổi thọ của nó. Dần dần, điện áp và mô-men xoắn tăng lên, khiến động cơ bắt đầu tăng tốc.
Sử dụng khởi động mềm
- Một trong những lợi ích của phương pháp khởi động mềm này là khả năng điều chỉnh mô-men xoắn chính xác, ngay cả khi động cơ chạy với tải hay không.
- Khởi động mềm giúp tránh hư hỏng thêm cho máy móc và giảm chi phí bảo trì.
- Tính năng dừng mềm của khởi động mềm rất hữu ích khi dừng máy bơm trong trường hợp xảy ra sự cố, ví dụ như khởi động sao-tam giác và sao-tam giác trực tiếp.
- Tính năng dừng mềm cũng rất hữu ích khi dừng các loại vật liệu dễ vỡ có thể bị hỏng khi dây đai dừng quá nhanh.
Trên thực tế, khởi động mềm được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như: động cơ máy bơm, động cơ chạy không tải trong thời gian dài, động cơ có bộ chuyển đổi (ví dụ: hộp số, băng tải), động cơ có quán tính cao (quạt, máy nén, máy nghiền, máy ép, máy khuấy, máy dệt) và nhiều hơn nữa.
Ưu điểm của khởi động mềm
Khởi động mềm có nhiều ưu điểm đáng chú ý. Đầu tiên, nó cho phép điều chỉnh mô-men xoắn chính xác và có phạm vi điều chỉnh rộng. Đồng thời, khởi động mềm cũng hỗ trợ tính năng dừng mềm, giúp bảo vệ các thiết bị khỏi các tác động đột ngột. Hiện nay, với sự phát triển của ngành điện tử công suất, giá thành của khởi động mềm không quá cao và hoạt động khá ổn định. Ngoài ra, khởi động mềm còn được sử dụng kết hợp để điều chỉnh tốc độ của động cơ.
Nhược điểm của khởi động mềm
Mặc dù có nhiều ưu điểm, khởi động mềm cũng không tránh khỏi một số nhược điểm. Khởi động mềm khó chế tạo và bảo trì, và điện áp và dòng điện điều chỉnh không hoàn toàn đầy đủ, gây méo mó khi điều chỉnh đến cao điểm.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ khởi động mềm
Cấu hình khởi động mềm
- Bộ điều khiển: Tùy thuộc vào loại khởi động mềm, nó có thể được trang bị màn hình và bàn phím, hoặc ổ vít hoặc cài đặt biến trở.
- Thyristor hoặc SCR (bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon): Được sử dụng để điều khiển, chuyển đổi và ngắt dòng điện.
- Quạt tản nhiệt và làm mát.
- Bỏ qua công tắc tơ (tùy thuộc vào loại khởi động mềm).
- Trường hợp: Phụ thuộc vào tiêu chuẩn bảo vệ được sử dụng trong môi trường.
- Các thành phần điều khiển: CNC hoặc điều khiển cơ khí, đầu ra chức năng rơle trạng thái, quá nhiệt, điều khiển bảo vệ quá tải, kết nối giao tiếp modbus, profibus, điều khiển thời gian bắt đầu thông qua biến trở hoặc màn hình.
Khởi động mềm
-
Loại trực tiếp (phổ biến hơn): Đây là phương pháp đơn giản hơn, bởi vì khởi động mềm được nối trực tiếp với động cơ, với dòng điện lớn hơn hoặc bằng dòng điện định mức của động cơ. Tùy thuộc vào loại khởi động mềm, có thể sử dụng bỏ qua công tắc tơ, đầu ra rơle hoặc phải thêm vào.
-
Kết nối song song: Động cơ được kết nối với 6 dây, 3 cực khởi động mềm và 3 cực còn lại của động cơ được kết nối với nguồn điện. Kết nối này thường được sử dụng cho khởi động mềm với dòng bằng 58% dòng định mức của động cơ. Phương pháp này yêu cầu sử dụng 2 contactor, 1 cho bypass (có thể tích hợp khởi động mềm) và 1 contactor nối tam giác.
Chọn dòng khởi động mềm
Khi chọn dòng khởi động mềm, ta cần xem xét công suất của động cơ và chọn dòng phù hợp với dòng định mức của động cơ. Ngoài ra, tùy thuộc vào đặc điểm và ứng dụng cụ thể, ta cũng có thể lựa chọn dòng khởi động mềm với các đặc tính khác nhau.
Các tính năng nâng cao khởi động mềm
Khởi động mềm có nhiều tính năng đã được phát triển phù hợp với các ứng dụng chuyên nghiệp. Ví dụ:
-
Kiểm soát mô-men xoắn: Điều chỉnh mô-men xoắn theo đường tuyến tính của tải, giúp ngăn dòng điện tăng giảm đột ngột. Điều này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng như bơm cấp nước, bơm nước thải, tòa nhà, máy nghiền, quạt gió, động cơ và các hệ thống thiết bị khác.
-
Bảo vệ chống va đập: Bảo vệ chống va đập dành cho các loại máy bơm, máy bơm bùn, máy bơm thực phẩm, máy ép thức ăn chăn nuôi và nhiều hơn nữa.
-
Bảo vệ trong môi trường hóa chất: Một số loại khởi động mềm được phủ một lớp chất phụ để bảo vệ khỏi độ ẩm cao trong môi trường hóa chất.
-
Bảo vệ quá tải động cơ: Chức năng này giúp khóa rotor khi quá dòng và bảo vệ động cơ.
Kỹ thuật khởi động và dừng mềm
1. Điểm nổi bật
Hệ thống khởi động mềm sử dụng mạch nguồn gồm 3 cặp thyristor được mắc song song và ngược chiều. Việc điều chỉnh giá trị hiệu dụng của điện áp giúp giới hạn mô-men xoắn gia tốc và dòng điện khởi động. Điều này được thực hiện thông qua việc kích hoạt và tắt 3 cặp thyristor song song. Do đó, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên sự điều chỉnh điện áp khi khởi động và dừng. Nếu phát hiện rằng động cơ đã đạt đến tốc độ yêu cầu trước thời gian cài đặt, điện áp đầu vào sẽ ngay lập tức tăng lên 100% điện áp nguồn, đây là chức năng phát hiện gia tốc.
2. Dừng tự do
Nếu điện áp nguồn bị cắt trực tiếp, động cơ sẽ dừng tự do cho đến khi đạt đến điểm giao nhau tiếp theo của điện áp nguồn. Điều này giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị, ngăn chặn việc dừng đột ngột không mong muốn.
3. Dừng êm
Các động cơ có mô-men quán tính nhỏ như băng chuyền, thang máy, máy cẩu không nên bị dừng trực tiếp để đảm bảo an toàn cho mọi người, thiết bị và sản phẩm. Nhờ chức năng dừng mềm, điện áp động cơ sẽ dần giảm trong khoảng từ 1 đến 20 giây theo yêu cầu. Điện áp ban đầu ustop = 0,9un cho dừng mềm và điện áp cuối cùng bằng khoảng 0,85 điện áp ban đầu. Thời gian tăng điện áp có thể lên tới 1000 giây và điện áp khởi đầu và kết thúc của dừng mềm được đặt theo chương trình. Trong trường hợp có lệnh khởi động khi đang dừng, dừng đó sẽ bị hủy bỏ ngay lập tức và động cơ sẽ được khởi động lại.
4. Tiết kiệm năng lượng tải thấp
Nếu động cơ đang chạy không tải hoặc có tải thấp, khởi động mềm sẽ tiết kiệm điện bằng cách giảm điện áp động cơ xuống giá trị u0, làm giảm dòng điện và tổn thất điện năng.
Qua đây, chúng ta đã tìm hiểu về khái niệm “khởi động mềm” cùng với cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu điểm của nó. Mong rằng bài viết đã cung cấp cho bạn thông tin hữu ích. Để tìm hiểu thêm về các chủ đề liên quan, hãy truy cập trang web iedv. Cảm ơn bạn đã đọc và hẹn gặp lại trong những bài viết tiếp theo.
Nguồn: Hoang Phuong