[Kiến thức] Soft Starter – Bộ khởi động mềm là gì?

Trong bài này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về bộ khởi động mềm. Bao gồm khái niệm và cách nó hoạt động.

Có nhiều phương pháp khác nhau để khởi động một động cơ điện, chẳng hạn như “Chạy trực tiếp” (DOL-Direct on Line), “Sao – Tam giác”, hoặc sử dụng các thiết bị được cấu tạo từ linh kiện điện tử như VFD hoặc khởi động mềm . Mỗi phương pháp đều có những ứng dụng và lợi ích cụ thể của riêng nó.

 

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp hoạt động của Soft Starter. Sau đó, nếu được thì Itudong.com sẽ giới thiệu các phương pháp còn lại trong các bài viết tương lai.

Bộ khởi động mềm – Soft Starter.

Motor khi hoạt động thường yêu cầu một lượng điện lớn trong quá trình tăng tốc đến tốc độ định mức. Vì vậy, bộ khởi động mềm được sử dụng để hạn chế sự tăng đột biến của dòng điện, hay được gọi là “dòng khởi động” và mô-men xoắn của động cơ điện. Làm cho động cơ hoạt động an toàn hơn, mượt mà hơn và khởi động dần dần.

Bộ khởi động mềm sẽ bảo vệ động cơ điện của bạn khỏi những hư hỏng có thể xảy ra, đồng thời kéo dài tuổi thọ của động cơ điện và toàn bộ hệ thống bằng cách giảm nhiệt do khởi động / dừng thường xuyên, giảm áp lực cơ học trên động cơ, trục của nó và giảm ứng suất điện động trên dây cáp điện.

 

 

Trong trường hợp sử dụng dòng trực tiếp để chạy động cơ, dòng điện qua dây sẽ rất lớn yêu cầu hệ thống cung cấp điện phải có kích thước dây tương ứng, dẫn đến chi phí tăng thêm. Vì vậy, bộ khởi động mềm thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp có tải quán tính cao đòi hỏi phải có dòng khởi động lớn.

Một số ví dụ cần dùng Soft starter

1. Hệ thống làm mát/hút bụi bằng không khí

Như phần trên mình có nói, Soft starter dùng cho các hệ thống mà có tải quán tính cao, đòi hỏi dòng khởi động lớn. Vì vậy, ở trường hợp này, hệ thống làm mát/hút bụi bằng không khí sẽ cần dòng khởi động khá lớn để có thể quay các quạt bên trong. Khi quạt đã quay ổn định, lúc này dòng điện hoạt động sẽ giảm xuống mức thấp.

Chính vì vậy, Soft starter sẽ giúp các quạt quay khởi động từ từ lên tốc độ định mức mà không cần phải tốn dòng khởi động cao.

2. Hệ thống cung cấp nước

Như chúng ta biết, chất lỏng nói chung và nước nói riêng có độ quán tính khá cao. Chúng ta cần rất nhiều lực để bắt đầu đẩy lượng nước đi, nhưng khi dòng nước đã chảy ổn định rồi thì chỉ cần một lực vừa phải để duy trì dòng chảy ấy. Chính vì vậy Soft starter được dùng trong trường hợp này.

Mặc khác, khi sử dụng máy bơm trong một quy trình, bạn phải đưa lượng nước lên từ từ. Nếu không, bạn sẽ gây ra sự gia tăng áp lực trong đường ống có thể dẫn đến các điều kiện nguy hiểm.

3. Hệ thống băng tải nặng

Bộ Soft starter trong trường hợp này sẽ làm cho giảm quán tính trên băng chuyền. Vì vậy động cơ sẽ cần dùng một dòng khởi động vừa phải để có thể di chuyển vật nặng đi.

Cách điều khiển Soft starter

Bộ Soft starter có thể được điều khiển bằng cách khởi động / dừng bằng nút nhấn trực tiếp hoặc, nó có thể được điều khiển qua mạng Ethernet/Profibus… Cả hai phương pháp điều khiển đều có ưu điểm và nhược điểm của nó.

Khi chúng ta dùng nút khởi động / dừng trực tiếp thì sẽ không cần PLC, vì vậy sẽ ít tốn kém hơn. Còn ở phương pháp điều khiển qua mạng Ethernet thì cần có PLC. Phương pháp này có ưu điểm là có phản hồi về hệ thống, từ đó kiểm soát và giám sát dễ dàng hơn nhưng sẽ đắt tiền hơn.

 

Cơ chế làm việc của bộ Soft starter

OK, phần bên trên chúng ta đã đi qua các ví dụ ứng dụng của Soft starter và làm thế nào để kết nối Soft starter vào hệ thống. Bây giờ, chúng ta sẽ đi sâu một chút nhé, cùng tìm hiểu bên trong một bộ Soft starter sẽ có gì.

Thành phần chính của bộ khởi động mềm – Soft starter chính là Triac. Chúng được dùng để giới hạn điện áp đặt vào động cơ. Một con Triac sẽ bao gồm hai thyristor hoặc SCR lắp ngược nhau. Khi xung nội bên trong được kích thì nó sẽ mở cổng cho phép dòng điện chạy qua và sau đó đẩy dòng điện tới động cơ của chúng ta.

Các xung này được kích dựa trên thời gian tăng tốc đã cài đặt nên dòng điện sẽ được chạy qua từ từ đến động cơ. Điều này sẽ cho phép động cơ của chúng ta bắt đầu từ từ khởi động, giúp giảm mô-men xoắn và dòng khởi động.

Khởi động dùng Soft starter so với khởi động trực tiếp (DOL-Direct On Line)

Lợi ích của bộ Soft starter chúng ta đã thấy rồi. Vậy các bạn hãy cùng xem qua các thông số tối ưu như thế nào so với khi dùng khởi động trực tiếp.

1. So sánh các đồ thị

DOL là viết tắt của Direct On Line. Bộ khởi động DOL là cách đơn giản nhất bạn có thể tưởng tượng để đến với bộ khởi động động cơ cơ bản.

Bộ khởi động DOL thường bao gồm Circuit Breaker, Contactor và rơle quá tải để bảo vệ. Rất đơn giản, phải không nào?

 

Khi động cơ đạt tốc độ tối đa, bộ khởi động mềm và DOL hoạt động như nhau. Sự khác biệt là cách nó diễn ra trong quá trình đạt tới tốc độ tối đa.

Sự khác biệt nằm ở trong giai đoạn khởi động này. Vì vậy, chúng ta sẽ lần lượt đi qua các đồ thị về điệp áp, dòng điện và momen tải để so sánh 2 phương pháp khởi động này nhé.

• Điện áp:

Khi so sánh điện áp giữa bộ Soft starter và DOL, chúng ta có thể thấy rằng có sự vọt lên nhanh chóng vào điện áp trên DOL. Trong khi bộ soft starter kéo dài thời gian hơn để lên được điện áp định mức.

• Dòng điện

Dòng điện được trải đều hơn khi sử dụng bộ Soft stater. Trong khi đó, ở phương pháp DOL, chúng ta thấy dòng điện sẽ có các xung lớn khi động cơ bắt đầu. Điều này yêu cầu thiết bị phải đáp ứng được các dòng lớn này và sẽ làm giảm tuổi thọ các linh kiện trong hệ thống.

• Mô-men tải

Với bộ Soft starter, động cơ sẽ tăng tốc chậm hơn và được kiểm soát nhiều hơn. Trong khi với phương pháp DOL làm cho động cơ tăng tốc gần như ngay lập tức.

Điều này không tốt chút nào, khi động cơ đang có tải mà tăng tốc đột ngột từ trạng thái dừng thì sẽ làm momen tải tăng lên rất lớn và có thể gây cháy động cơ.

Dựa vào hình phía trên, chúng ta thấy độ tăng của mô-men trong DOL so với Soft starter là rất lớn. Điều này sẽ gây hại và hao mòn cho thiết bị, trừ khi các bạn muốn tăng tốc thật là nhanh thì mới dùng cách này.

Kết luận

Bộ khởi động mềm – Soft starter sẽ có ưu điểm và khuyết điểm như sau:

Ưu điểm:

• Làm tăng tuổi thọ động cơ và các cơ cấu cơ khí chấp hành
• Giảm tổn thất điện năng và không làm ảnh hưởng đến chất lượng lưới điện, cái mà những phương pháp khởi động trực tiếp hay sao tam giác không có được
• Bảo vệ được quá dòng, quá áp, mất pha động cơ
• Kết nối, truyền thông với các hệ thống điều khiển trung tâm

Khuyết điểm:

• Chi phí đầu tư vẫn còn chưa phù hợp, cao hơn so với phương pháp truyền thống
• Mô ment cũng giảm ( không Full công suất) trong quá trình khởi động, điều này đặc biệt lưu ý với sử dụng lựa chọn tải.
• Khởi động mềm chỉ có chức năng giúp động cơ trong quá trình khởi động chứ không điều chỉnh được tốc độ và đảo chiều động cơ
• Quá trình vận hành và lắp đặt đòi hỏi người có chuyên môn vững vàng về sản phẩm

Như vậy đối với hệ thống cần giảm dòng khởi động hoặc hê thống có tải quán tính cao thì bộ khởi động mềm – Soft starter sẽ là lựa chọn rất tốt.

Ở bài sau, chúng ta sẽ làm quen với một thiết bị nhiều chức năng hơn Soft starter và cũng đắt tiền hơn. Đó là Biến tần – VFD. Hẹn các bạn ở bài sau nhé!