Khởi động mềm là gì? Nguyên lý hoạt động và cấu tạo

Lê Hồng Phong

Khởi động mềm giúp động cơ khởi động với hiệu suất tốt, an toàn và bền bỉ hơn so với phương pháp khởi động trực tiếp. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp, nông nghiệp và các tòa nhà thương mại. Đây là sự lựa chọn ưu tiên của các doanh nghiệp vì phù hợp công năng và chi phí đầu tư. Tìm hiểu chi tiết về phương pháp khởi động động cơ này cùng KTH ELECTRIC qua bài viết sau.

Khởi động mềm là gì?

Soft Starter là thiết bị điện hỗ trợ động cơ AC, giúp cho quá trình khởi động và dừng động cơ diễn ra suôn sẻ và an toàn hơn. Thay vì cấp điện áp một chiều một cách đột ngột, bộ khởi động mềm sẽ điều chỉnh dần điện áp, giúp động cơ tăng tốc êm ái, tránh bị sốc cơ hoặc tăng dòng điện. Nhờ cơ chế này, khởi động mềm giúp giảm áp lực lên hệ thống điện, hạn chế sụt áp đột ngột và bảo vệ động cơ khỏi những hao mòn không cần thiết.

Khi động cơ khởi động bình thường, dòng điện thường tăng cao gấp 5-10 lần giá trị định mức gây nguy cơ quá tải, hư hỏng, giảm tuổi thọ. Bộ khởi động mềm khắc phục vấn đề này bằng cách kiểm soát dòng điện, đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ.

Ngoài chức năng cơ bản, nhiều dòng khởi động mềm hiện đại còn tích hợp thêm tính năng như điều chỉnh thời gian khởi động/dừng, điện áp đầu vào động cơ hay kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm.

Bộ khởi động mềm đặc biệt phù hợp với động cơ công suất vừa và lớn, khi phương pháp khởi động sao-tam giác không còn hiệu quả, ảnh hưởng đến các thiết bị khác.

Cấu tạo của bộ khởi động mềm

Cấu trúc khởi động mềm bao gồm các phần sau:

• Bộ điều khiển: Màn hình và phím điều khiển
• Điều khiển kỹ thuật số: rơle thông báo, quá nhiệt, bảo vệ quá tải, kiểm soát thời gian khởi động, Profibus, cổng giao tiếp Modbus
• Thyristor (SCR) điều khiển và chuyển mạch dòng điện
• Quạt làm mát và tản nhiệt
• Vỏ bảo vệ

Nguyên lý hoạt động của khởi động mềm

Bộ khởi động mềm điều khiển điện áp đi qua mạch động cơ bằng cách hạn chế mô-men xoắn trong động cơ. Khi dòng điện đầu vào tăng hoặc giảm dần, việc khởi động hoặc dừng động cơ trở nên mượt mà hơn.

Bộ khởi động mềm có 3 cặp thyristor (SCR) mắc song song ngược. Khi tắt, thyristor không cho dòng điện chạy qua và khi bật, thyristor mở dần góc mở để cho dòng điện chạy chậm. Góc mở càng lớn nghĩa là dòng điện có điện áp cao chạy vào động cơ và động cơ khởi động dần dần. Khi van mở hoàn toàn, điện áp đầu vào của động cơ đạt giá trị định mức và động cơ đạt tốc độ tối đa cho phép.

Mô-men xoắn của động cơ tỷ lệ với bình phương điện áp và dòng điện tỷ lệ với điện áp. Vì vậy, việc điều chỉnh giá trị hiệu dụng của điện áp sẽ hạn chế mô men tăng tốc và dòng điện khởi động.

Thông số kỹ thuật khởi động mềm

Không giống như biến tần (thiết bị điều chỉnh liên tục cả tần số và điện áp), bộ khởi động mềm chỉ điều khiển điện áp cung cấp cho động cơ khi khởi động và dừng bằng cách tăng/giảm dần giá trị. Với cơ chế này, người vận hành có thể tùy chỉnh chính xác lực khởi động thích hợp, bất kể động cơ đang chạy không tải hay đầy tải.

• Coating Stop: Khi mất điện đột ngột, động cơ sẽ dừng theo quán tính. Tuy nhiên, với các hệ thống có mô men quán tính thấp, thời gian dừng có thể quá nhanh, dẫn đến nguy cơ hư hỏng cơ học hoặc dừng tải đột ngột.
• Dừng mềm: Giảm điện áp đến động cơ từ từ trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 1–20 giây), giúp động cơ giảm tốc êm ái, bảo vệ hệ thống truyền động và tránh tình trạng dừng đột ngột gây hư hỏng tải.

Khi động cơ hoạt động ở mức tải thấp hoặc không tải, khởi động mềm có thể giảm điện áp đầu vào, từ đó giảm mức tiêu thụ dòng điện mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với phương pháp khởi động trực tiếp truyền thống.

Xem thêm: So sánh biến tần và khởi động mềm: Chọn giải pháp nào?

Lợi ích của việc sử dụng khởi động mềm

Khởi động mềm mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khởi động truyền thống:

• Tiết kiệm năng lượng: Điện áp được tăng dần thay vì đột ngột, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong giai đoạn khởi động.
• Chống quá tải điện: Hạn chế dòng điện tăng vọt trong quá trình khởi động, bảo vệ hệ thống điện và động cơ khỏi bị hư hỏng.
• Điều chỉnh thời gian tăng tốc (tùy chọn): Cho phép bạn đặt thời gian khởi động thích hợp để tương thích với động cơ công suất cao hoặc có tuổi thọ cao.
• Tăng tần suất khởi động: Giảm tải cho động cơ, cho phép khởi động nhiều lần trong thời gian ngắn mà không gây quá nhiệt hay tiêu tốn nhiều năng lượng.
• Nâng cao hiệu quả vận hành: Hạn chế các vấn đề như quá tải, mất cân bằng điện áp xảy ra trên động cơ sử dụng lâu dài, giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn.
• Kéo dài tuổi thọ động cơ: Giảm thiểu hao mòn cơ và điện, bảo vệ động cơ trong suốt quá trình sử dụng.

Ứng dụng khởi động mềm

Lắp đặt khởi động mềm như một giải pháp tiên tiến giúp động cơ khởi động và dừng êm ái hơn, đồng thời tiết kiệm chi phí bảo trì.

Vì vậy, khởi động mềm được sử dụng cho nhiều loại động cơ khác nhau:

• Máy bơm: Ngăn máy bơm tăng công suất đột ngột khi khởi động và không xảy ra các sự cố khác.
• Băng tải: Ngăn chặn tình trạng dây đai bị lệch hoặc bị giật khi khởi động đột ngột, thậm chí còn ngăn ngừa những sự cố nghiêm trọng hơn ở bộ phận dẫn động dây đai.
• Quạt và hệ thống thông gió: Đảm bảo sự ổn định trong hoạt động của quạt và các hệ thống truyền động khác.
• Trực thăng điện: Ngăn chặn trực thăng điện bị giật, tránh xảy ra sự cố nguy hiểm.
• Động cơ chịu tải lâu ngày: Duy trì ngưỡng điện áp khởi động phù hợp cho động cơ, hạn chế nguy cơ hư hỏng do thiếu tải.

Việc lắp đặt khởi động mềm không chỉ giúp quá trình khởi động động cơ hiệu quả hơn mà còn góp phần tăng tuổi thọ động cơ và giảm thiểu rủi ro khi hệ thống vận hành. Ngoài khởi động mềm, bạn có thể tìm hiểu các phương pháp khởi động động cơ khác như biến tần hay sao delta tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tu-dien/.