Động cơ thường cần nhiều năng lượng để khởi động và nhanh chóng đạt tốc độ tối đa. Cả bộ khởi động mềm và bộ biến tần đều có thể được sử dụng để giảm dòng khởi động và hạn chế mô-men xoắn để bảo vệ máy móc, tránh sụt áp nhà máy và kéo dài tuổi thọ động cơ bằng cách giảm dòng khởi động. Hoạt động của động cơ điện hoặc động cơ công suất cao cần khởi động và dừng liên tục. Vậy khi nào dùng biến tần và khi nào dùng khởi động mềm?
Khởi động mềm là gì? Khởi động mềm hoạt động như thế nào?
Khởi động mềm là thiết bị dùng để hỗ trợ quá trình khởi động của động cơ điện xoay chiều, giúp bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng do dòng điện lớn đột ngột khi khởi động và tránh sụt giảm điện áp nguồn của hệ thống điện lưới do tăng dần điện áp nguồn Từ điện áp định trước đến điện áp định mức (và ngược lại đối với dừng mềm).
Cách hoạt động của bộ khởi động mềm:
Cấu tạo của bộ khởi động mềm bao gồm 3 cặp thyristor chống song song (scr). Ở trạng thái tắt, thyristor ngăn dòng điện chạy qua, ở trạng thái bật, thyristor mở dần góc bắn (góc mở của van bán dẫn) để dòng điện chạy chậm, động cơ khởi động và tăng dần tốc độ . Điện áp được điều khiển bằng cách điều khiển góc mở của van. Khi van mở hoàn toàn, điện áp đạt giá trị điện áp định mức và động cơ đạt tốc độ tối đa cho phép. Vì mô-men xoắn của động cơ tỷ lệ với bình phương điện áp và dòng điện tỷ lệ với điện áp, nên mô-men xoắn gia tốc và dòng điện khởi động được giới hạn bằng cách điều chỉnh giá trị hiệu dụng của điện áp.
Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, công tắc tơ ngắt trong khởi động mềm sẽ đóng lại và hệ thống sẽ tự động ngắt nguồn điện mà không đi qua bộ thyristor.
Khởi động mềm thường được sử dụng trong các ứng dụng sau:
- Yêu cầu động cơ tăng tốc dần dần và tăng mô-men xoắn khi khởi động hoặc dừng
- Hạn chế dòng điện khởi động cao đối với động cơ lớn để tránh sự cố sụt áp nguồn hoặc hư hỏng động cơ
- Kiểm soát tốc độ khởi động để ngăn mô-men xoắn hoặc lực căng đột ngột làm hỏng các hệ thống cơ học như băng tải, truyền động đai, bánh răng, khớp nối
- Sử dụng động cơ máy bơm nước để tránh hiện tượng áp suất dao động đột ngột khi máy bơm nước khởi động, gây búa nước làm vỡ đường ống.
- Hỗ trợ quá trình khởi động, giảm sụt áp nguồn
- Động cơ quá dòng, quá áp, mất pha, mất pha đầu vào và đầu ra, thiếu tải, bảo vệ ngắn mạch tải, bảo vệ quá tải
- Kéo dài tuổi thọ động cơ và các bộ phận cơ khí
- Giúp động cơ khởi động êm và giảm hao mòn máy móc
- Dễ dàng thay đổi tốc độ của động cơ để đáp ứng yêu cầu quy trình của các thiết bị và hệ thống khác nhau
- Chức năng bảo vệ động cơ toàn diện như quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha… giúp kéo dài tuổi thọ động cơ
- Tiết kiệm năng lượng hiệu quả và bảo vệ các thiết bị trong hệ thống
- Tích hợp nhiều chức năng điều khiển khác nhau để cải tiến công nghệ và tăng năng suất
Lợi ích của khởi động mềm:
Biến tần là gì? Những lợi ích của việc bắt đầu với một biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị thay đổi tần số của dòng điện cấp vào cuộn dây bên trong của động cơ, qua đó tốc độ động cơ có thể được điều khiển liên tục không chỉ khi động cơ khởi động mà còn trong quá trình động cơ hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của biến tần:
Nguyên lý hoạt động của biến tần rất đơn giản. Đầu tiên, dòng điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện thành một dòng điện một chiều phẳng. Do đó, hệ số công suất cosphi của biến tần không phụ thuộc vào tải và có giá trị nhỏ nhất là 0,96. Điện áp một chiều này sau đó được chuyển đổi (đảo ngược) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng bằng phương pháp Điều chế độ rộng xung (PWM) thông qua hệ thống IGBT (Bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách ly).
Hệ thống điện áp xoay chiều ba pha ở đầu ra có thể thay đổi liên tục giá trị biên độ và tần số theo bộ điều khiển, để thay đổi tốc độ yêu cầu của động cơ khi nó đang chạy.
Lợi ích của việc sử dụng biến tần:
Vậy khi nào dùng biến tần và khi nào dùng khởi động mềm?
Để chọn được phương pháp khởi động phù hợp cho ứng dụng của mình, bạn cần làm rõ nhu cầu, mục đích sử dụng và cân đối đầu tư để đạt hiệu quả tốt nhất. Trước khi lựa chọn khởi động mềm hay khởi động mềm, bạn hãy tham khảo bảng so sánh khởi động mềm và khởi động mềm dưới đây để có đánh giá khách quan hơn:
Do đó, đặc điểm chung của khởi động mềm và biến tần là đều dùng để điều khiển động cơ (chủ yếu là tốc độ) theo hướng tiết kiệm năng lượng mềm, trong khi khởi động mềm chỉ dùng để “làm mềm” quá trình khởi động hoặc dừng máy, Biến tần cho phép điều khiển tốc độ động cơ trong quá trình vận hành, đảo chiều quay động cơ và nhiều chức năng điều khiển linh hoạt khác. Điều này không chỉ giúp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong nhiều trường hợp mà còn giúp tiết kiệm năng lượng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
So với khởi động mềm, biến tần có kích thước lớn hơn và chi phí đầu tư cao hơn, đặc biệt trong các ứng dụng công suất lớn. Do đó, nếu ứng dụng của bạn chỉ yêu cầu giới hạn dòng điện khi khởi động, lưới điện ổn định, không cần thay đổi tốc độ động cơ và các điều kiện vận hành không yêu cầu khác, khởi động mềm có thể là một giải pháp hiệu quả. Tuy nhiên, trong khi đầu tư ban đầu cho một biến tần có thể đắt hơn, nhưng trong nhiều trường hợp, nó có thể tiết kiệm năng lượng tới 50%, từ đó có thể tiết kiệm chi phí vận hành trong suốt vòng đời của thiết bị. .
Tóm lại, việc chọn khởi động mềm hay biến tần thường phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, yêu cầu hệ thống và chi phí (đầu tư ban đầu và chi phí vòng đời hệ thống). Việc chọn sai thiết bị có thể dẫn đến lãng phí và hư hỏng động cơ cũng như các thiết bị khác trong nhà máy, vì vậy người dùng nên cân nhắc các yếu tố trước khi quyết định, hoặc gọi cho chuyên gia dat ngay hôm nay để được tư vấn giải pháp hiệu quả nhất.
