Bộ khởi động mềm. Chúng còn được gọi là bộ điều khiển động cơ thông minh, những bộ khởi động này chủ động điều chỉnh điện áp để điều khiển dòng điện khởi động và dừng và mô-men xoắn để tăng cường các đặc tính cơ và điện của động cơ, vận hành máy và mạch động cơ.
Khởi động mềm soft starter là kinh tế cho những ứng dụng cần điều khiển động cơ khi khởi động và dừng vì chúng có kiểm soát nâng cao hơn so với các phương pháp khởi động trực tiếp.
Khởi động mềm là gì?
Bộ khởi động mềm động cơ là một thiết bị được sử dụng với động cơ điện xoay chiều để tạm thời giảm tải và mô-men xoắn trong hệ truyền động và tăng dòng điện của động cơ trong quá trình khởi động. Điều này làm giảm ứng suất cơ học trên động cơ và trục, cũng như ứng suất điện động trên cáp điện và mạng phân phối điện kèm theo, kéo dài tuổi thọ của hệ thống.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động khởi động mềm
Về cơ bản, một bộ khởi động mềm hoạt động bằng cách kiểm soát lượng điện áp chạy qua các mạch động cơ. Nó làm điều này bằng cách hạn chế mô-men xoắn trong động cơ. Điều này lần lượt cho phép bộ khởi động mềm giảm điện áp và cho phép dòng điện gia tăng một cách trơn tru.
Ngoài ra, một số kiểu máy khởi động mềm nhất định có thể sử dụng các thiết bị trạng thái rắn. Các thiết bị này là một phương tiện khác để kiểm soát lượng dòng điện được phép chạy qua động cơ. Điều này cho phép bộ khởi động mềm điều khiển dòng điện theo ba giai đoạn riêng biệt để cho phép mức độ điều khiển chính xác hơn.
Khởi động mềm điện tử
Một bộ khởi động mềm ba pha điển hình sử dụng sáu thyristor hoặc SCR, được sắp xếp theo cấu hình song song để khởi động động cơ điện một cách trơn tru.
Một thyristor được tạo thành từ 3 phần:
– Cổng logic
– Cathode
– Cực dương
Khi một xung bên trong được áp dụng cho cổng, nó cho phép dòng điện chạy từ Anode đến Cathode, sau đó gửi dòng điện tới động cơ của chúng ta.
Khi các xung bên trong không áp dụng cho cổng, SCR (Bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon) ở trạng thái TẮT và do đó chúng hạn chế dòng điện tới động cơ.
Các xung bên trong này giới hạn điện áp đặt vào động cơ làm chậm dòng vào.
Khi bạn cấp nguồn cho máy, các SCR này sẽ kích hoạt, hạn chế điện áp và sau đó ổn định khi máy đạt được công suất tối đa. Điều này giữ cho nhiệt độ động cơ thấp và giảm sốc động cơ.
Mặc dù bộ khởi động mềm bằng điện là một ví dụ về giải pháp khởi động mềm, nhưng chúng không phải là giải pháp duy nhất có sẵn. Ngoài ra còn có các tùy chọn cơ học ít phụ thuộc vào dòng điện mà dùng các giải pháp vật lý, cơ học.
Bộ khởi động mềm cơ học dựa vào bộ ly hợp và các khớp nối khác nhau sử dụng chất lỏng, lò xo thép hoặc lực từ để giảm lượng mô-men xoắn trong động cơ. Điều này giới hạn điện áp cho phép tăng qua động cơ và cho phép nó tăng công suất nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
Các cách khởi động động cơ
- Khởi động trực tiếp
- Đấu mạch sao tam giác hoặc dùng khởi động mềm
- Dùng máy biến áp
- Dùng biến tần
Về mặt kỹ thuật, bộ khởi động mềm có thể là bất kỳ thiết bị nào làm giảm mô-men xoắn áp dụng cho động cơ điện. Nó thường bao gồm các thiết bị trạng thái rắn như thyristor để điều khiển ứng dụng điện áp cung cấp cho động cơ. Bộ khởi động mềm hoạt động trên thực tế là mô-men xoắn tỷ lệ với bình phương của dòng điện khởi động, lần lượt tỷ lệ với điện áp đặt vào. Do đó mô-men xoắn và dòng điện có thể được điều chỉnh bằng cách giảm điện áp tại thời điểm khởi động động cơ.
Có hai loại điều khiển bằng cách sử dụng bộ khởi động mềm:
Điều khiển mở
Điện áp khởi động được áp dụng theo thời gian, không phụ thuộc vào dòng điện được rút ra hoặc tốc độ của động cơ. Đối với mỗi pha, hai SCR được kết nối ngược và SCR hoạt động ban đầu với độ trễ 180 độ trong các chu kỳ nửa sóng tương ứng (trong đó mỗi SCR hoạt động). Độ trễ này giảm dần theo thời gian cho đến khi điện áp ứng dụng tăng lên đến điện áp cung cấp đầy đủ. Điều này còn được gọi là hệ thống dốc điện áp thời gian.
Điều khiển vòng kín
Bất kỳ đặc tính đầu ra nào của động cơ như dòng điện được rút ra hoặc tốc độ được theo dõi và điện áp khởi động được điều chỉnh tương ứng để có được đáp ứng yêu cầu. Dòng điện trong mỗi pha được theo dõi và nếu vượt quá một điểm đặt nhất định, đường nối điện áp thời gian bị dừng lại.
Do đó, nguyên tắc cơ bản của bộ khởi động mềm là bằng cách điều khiển góc dẫn của SCR, ứng dụng của điện áp cung cấp có thể được kiểm soát.
Ưu điểm của khởi động mềm
Một số ưu điểm nổi trội của bộ khởi động mềm mà chúng ta có thể thấy như:
- Cải thiện hiệu quả khởi động động cơ.
- Khởi động có kiểm soát: Dòng khởi động có thể được điều khiển trơn tru bằng cách dễ dàng thay đổi điện áp khởi động và điều này đảm bảo khởi động trơn tru của động cơ mà không có bất kỳ cú giật nào.
- Kiểm soát gia tốc: Gia tốc động cơ được điều khiển trơn tru.
- Chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn: Điều này được đảm bảo với việc sử dụng các công tắc trạng thái rắn.
Nhược điểm của khởi động mềm
Bên cạnh những ưu điểm của khởi động mềm mà chúng ta đã thảo luận ở trên. Thì khởi động mềm cũng tồn tại không ít những nhược điểm như:
- Khởi động mềm không thay đổi được tốc độ và tần số của động cơ sau khi khởi động
- Khởi động mềm không đảo chiều được động cơ
- Dòng điện không chuẩn sin
- Biên độ sóng hài cao
- Lắp đặt đòi hỏi nắm vững kỹ thuật
Cách chọn khởi động mềm sao cho đúng
Như đã biết, mục đích của bộ khởi động mềm là để khởi động động cơ. Vậy khi chọn bộ khởi động mềm, chúng ta cần lưu ý các vấn đề sau:
- Biết được đặc tính ứng dụng
- Nắm được công suất động cơ
- Vị trí lắp đặt
- Chi phí đầu tư
Ứng dụng của khởi động mềm
Khởi động mềm thường được sử dụng để khởi động các động cơ có công suất trung bình lớn không đòi hỏi thay đổi được tốc độ hay đảo chiều động cơ trong quá trình hoạt động.
Các bộ khởi động mềm được sử dụng trong các ứng dụng chỉ yêu cầu kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn trong khi khởi động. Hoặc khi có yêu cầu giảm dòng khởi động lớn liên quan đến động cơ lớn.
Khởi động mềm có thể được thiết lập theo yêu cầu của từng ứng dụng. Một số bộ khởi động mềm bao gồm quá trình “học” để tự động điều chỉnh cài đặt điều khiển theo các đặc điểm của tải động cơ, để giảm yêu cầu khởi động nguồn khi bắt đầu.
Trong các ứng dụng bơm, khởi động mềm có thể tránh tăng áp.
Hệ thống băng tải có thể được khởi động trơn tru, tránh giật và căng thẳng cho các bộ phận truyền động.
Quạt hoặc các hệ thống khác có ổ đĩa vành đai có thể được khởi động chậm để tránh trượt đai.
Khởi động mềm được nhìn thấy trong các máy bay trực thăng R/C điện, và cho phép các cánh quạt quay tự động một cách trơn tru, có kiểm soát thay vì tăng đột ngột.
Trong tất cả các hệ thống, khởi động mềm sẽ hạn chế dòng vào và do đó cải thiện tính ổn định của nguồn điện và sụt áp thoáng qua có thể ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
Khởi động mềm thay thế cho các cách khởi động trực tiếp hoặc mạch sao tam giác.
Lời kết
Qua bài viết, chúng ta đã nắm được như thế nào là một bộ khởi động mềm rồi đúng không nào?
Các bạn còn thắc mắc hay muốn góp ý cho bài viết, hãy để lại trong phần bình luận trên các trang mạng xã hội nơi mà bài viết này được chia sẻ nhé.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết.
