Khởi động mềm

Khi nào thì nên sử dụng khởi động mềm? Những tính năng nâng cao có trên khởi động mềm

Hiện nay, khởi động mềm đang được sử dụng khá phổ biến để hỗ trợ động cơ vận hành ổn định ngay từ lúc bắt đầu chạy. Việc dùng thiết bị này giúp hạn chế hư hỏng cho động cơ, đồng thời bảo vệ hệ thống điện trong nhà máy, phân xưởng hay các khu công nghiệp khỏi tình trạng sụt áp do dòng điện tăng quá nhanh. Nhờ vào chức năng cho phép dòng điện tăng dần lên đến mức định mức, khởi động mềm giúp toàn bộ hệ thống vận hành an toàn hơn, đặc biệt là ở những nơi có nhiều thiết bị công suất lớn cùng hoạt động.

Vậy cụ thể khởi động mềm là thiết bị gì? Cấu tạo của nó gồm những phần nào? Nguyên lý hoạt động ra sao và ứng dụng trong thực tế như thế nào? Tất cả sẽ được giải thích chi tiết trong phần nội dung dưới đây.

Khởi động mềm là gì?

Khi một động cơ bắt đầu vận hành, dù là loại nhỏ hay lớn, dòng điện cấp vào sẽ thường tăng mạnh từ 5 đến 9 lần so với dòng điện khi động cơ chạy ổn định. Việc tăng đột ngột như vậy có thể gây quá tải cho hệ thống điện cục bộ, làm sụt áp, ngắt điện bất ngờ và gây áp lực lớn lên động cơ, từ đó ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của thiết bị.

Khởi động mềm, còn gọi là soft starter, được tạo ra để xử lý tình trạng này. Thiết bị này hỗ trợ cho động cơ khởi động êm hơn bằng cách điều chỉnh dòng điện tăng dần từ từ đến giá trị định mức. Nhờ đó, hệ thống điện trong nhà máy hoặc xưởng sản xuất hoạt động ổn định hơn, giảm rủi ro và hạn chế hư hỏng cho thiết bị.

Một số lợi ích dễ thấy của khởi động mềm bao gồm khả năng điều chỉnh mô men xoắn phù hợp với từng giai đoạn vận hành, giảm áp lực cho toàn bộ hệ thống điện và động cơ, từ đó góp phần tiết kiệm chi phí bảo trì. Ngoài ra, khởi động mềm còn cho phép dừng động cơ một cách từ từ, tránh hiện tượng búa nước thường xảy ra với hệ thống bơm khi dừng đột ngột, điều mà các kiểu khởi động truyền thống như sao tam giác hay trực tiếp thường không xử lý được.

Khi nào nên sử dụng khởi động mềm?

Khởi động mềm là thiết bị phù hợp để sử dụng trong một số trường hợp nhất định liên quan đến động cơ. Trước hết, thiết bị này chỉ dùng cho một động cơ duy nhất trong mỗi lần lắp đặt. Nó đặc biệt hữu ích khi cần hỗ trợ quá trình khởi động hoặc dừng động cơ, cũng như điều chỉnh tốc độ tăng hoặc giảm trong thời gian động cơ bắt đầu vận hành. Tuy nhiên, khởi động mềm không có khả năng đảo chiều hoạt động của động cơ.

Thiết bị này còn giúp bảo vệ động cơ khỏi các sự cố bất ngờ như quá dòng, quá áp, mất pha, quá tải hoặc ngắn mạch. Ngoài ra, trong những môi trường cần hạn chế tình trạng sụt áp trên lưới điện, việc sử dụng khởi động mềm sẽ giúp hệ thống điện ổn định hơn. So với việc đầu tư biến tần, khởi động mềm là một giải pháp tiết kiệm hơn về chi phí ban đầu, đồng thời giúp kéo dài tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì định kỳ.

Đặc điểm của khởi động mềm

Khởi động mềm có khả năng điều khiển quá trình dừng của động cơ một cách nhẹ nhàng. Khi được trang bị thiết bị này, điện áp cấp cho động cơ sẽ giảm dần đều trong khoảng thời gian từ 1 đến 20 giây, thay vì ngắt đột ngột. Trong trường hợp mất điện cấp đột ngột, động cơ vẫn có thể dừng lại từ từ theo quán tính vòng quay hiện có, giúp bảo vệ cả thiết bị và hệ thống.

Ngoài ra, khởi động mềm còn giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể khi động cơ chạy ở chế độ không tải hoặc tải nhẹ. Nhờ khả năng giảm điện áp động cơ về mức U0, thiết bị giúp hạn chế điện năng tiêu thụ và giảm dòng điện chạy qua động cơ, từ đó góp phần cắt giảm chi phí vận hành.

Tính năng nâng cao

Khởi động mềm không chỉ hỗ trợ khởi động êm mà còn được trang bị nhiều tính năng chuyên biệt giúp thiết bị vận hành tối ưu hơn trong nhiều điều kiện khác nhau. Một trong những tính năng quan trọng là khả năng bảo vệ động cơ khi xảy ra quá tải. Thiết bị có thể nhận biết hiện tượng quá dòng và kích hoạt chức năng khóa Rotor nhằm ngăn động cơ tiếp tục hoạt động, từ đó giảm thiểu nguy cơ hư hại.

Ngoài ra, khởi động mềm còn có khả năng điều khiển mô men một cách chính xác nhờ vào chức năng kiểm soát điện áp phù hợp với tải trọng thực tế. Điều này giúp hạn chế tình trạng dòng điện thay đổi đột ngột, vốn là nguyên nhân gây ra mất ổn định trong hệ thống điện.

Thiết bị cũng có thể hoạt động tốt trong những môi trường khắc nghiệt như khu vực có nhiều hơi ẩm, hóa chất, khí thải hoặc chất thải dễ gây kẹt cho động cơ. Trong trường hợp tải nặng, làm việc trong môi trường chứa nhiều bùn, rác, khởi động mềm được tích hợp tính năng khởi động nhanh (Kick Start) để giúp động cơ bắt đầu vận hành hiệu quả hơn.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của khởi động mềm dựa trên khả năng điều khiển điện áp đầu vào cấp cho động cơ trong giai đoạn khởi động và dừng máy. Cụ thể, thiết bị điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. Do mô men của động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, nên việc thay đổi điện áp sẽ kéo theo sự thay đổi của mô men, từ đó kiểm soát được tốc độ và dòng điện khi động cơ bắt đầu hoạt động.

Bên trong thiết bị, mỗi khởi động mềm đều được lắp đặt ba cặp thyristor (SCR) mắc nối ngược song song. Khi thiết bị ở trạng thái chờ hoặc tắt, các cặp thyristor này sẽ ngắt hoàn toàn dòng điện. Khi bắt đầu hoạt động, thyristor sẽ lần lượt mở ra bằng cách điều chỉnh góc kích của các van bán dẫn. Dòng điện nhờ đó được đưa vào một cách từ từ thay vì truyền đồng thời với cường độ lớn. Nhờ vậy, động cơ được cấp điện ổn định và bắt đầu tăng tốc một cách nhẹ nhàng mà không gây sụt áp trên lưới điện.

Phần góc mở của các van bán dẫn chính là yếu tố quyết định điện áp được đưa vào động cơ ở mỗi thời điểm. Khi các van này mở dần cho đến khi mở hoàn toàn, điện áp sẽ đạt mức định mức lớn nhất, cũng là lúc động cơ đạt tốc độ tối đa và đi vào hoạt động ổn định.

Khi động cơ đã đạt đến tốc độ ổn định theo thiết kế, chức năng Contactor Bypass trong khởi động mềm sẽ tự động được kích hoạt. Lúc này, toàn bộ dòng điện sẽ đi qua Contactor mà không còn phải đi qua bộ thyristor nữa, giúp giảm tiêu hao năng lượng và hạn chế nhiệt phát sinh không cần thiết trong thiết bị.

Ứng dụng của khởi động mềm

Khởi động mềm ngày nay được sử dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực nhờ khả năng hỗ trợ vận hành động cơ hiệu quả và ổn định hơn. Thiết bị này thường xuất hiện trong các hệ thống có sử dụng quạt công suất lớn hoặc các loại máy có độ quán tính cao. Những ví dụ dễ thấy bao gồm quạt bơm không khí, máy nén khí, băng chuyền trong nhà máy, hệ thống thang máy, máy khuấy công nghiệp và các dây chuyền dệt may.

Trong lĩnh vực xử lý nước và chất lỏng, khởi động mềm cũng là lựa chọn quen thuộc cho hệ thống máy bơm. Từ bơm cấp nước, bơm xử lý nước thải đến các loại máy bơm bùn, bơm tạp chất hoặc bơm thực phẩm, thiết bị đều đảm bảo động cơ hoạt động êm ái, tránh va đập mạnh khi khởi động. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong các loại máy đùn thức ăn chăn nuôi, máy khuấy chất thải để giảm thiểu rủi ro hư hỏng trong môi trường làm việc khắc nghiệt.

Một ứng dụng khác rất đáng chú ý là trong các loại động cơ cần thay đổi tốc độ nhanh hoặc làm việc ở chế độ không tải trong thời gian dài. Có thể kể đến như các loại động cơ chuyên dùng để vận chuyển vật liệu, động cơ gắn với hộp số, động cơ dùng cho hệ thống băng tải, máy nghiền, máy ép và nhiều thiết bị cơ khí khác trong nhà máy sản xuất.

Kết luận:

Hy vọng những thông tin vừa rồi đã giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị khởi động mềm, từ nguyên lý hoạt động, tính năng, cho đến ứng dụng thực tế. Nếu bạn đang tìm giải pháp phù hợp cho dây chuyền sản xuất của mình hoặc cần tư vấn cụ thể hơn, đừng ngần ngại liên hệ với EMIN. Chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành và hỗ trợ bạn, thông qua fanpage EMIN Vietnam hoặc hệ thống phân phối trên toàn quốc.