Khởi động mềm là gì? Đặc điểm cấu tạo của khởi động mềm?

1. Khởi động mềm là gì?

   Khởi động mềm (soft start) là khí cụ điện điện dùng để hỗ trợ quá trình khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha công suất trung bình và lớn. Giúp bảo vệ động cơ khỏi hư hại do dòng khởi động lớn và đột ngột, và tránh sụt áp hệ thống lưới điện làm hư hại các thiết bị điện khác trên cùng lưới và ảnh hưởng về cơ khí.

   Khởi động mềm (soft start) là khởi động dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều để điều khiển điện áp stator của động cơ bắng cách điều khiển góc kích SCR. Ưu điểm là điều chỉnh trơn, phạm vi điêu chỉnh rộng. Kết hợp khởi mềm và dừng mềm một cách linh hoạt.

2.Cấu tạo khởi động mềm

Đây là cấu tạo của soft starter một cách chi tiết nhất

• Bảng điều khiển, có thể là loại có màn hình và bàn phím điều khiển, hoặc điều khiển bằng vít, thao tác vặn biến trở,…
• Bộ phận điều khiển: là loại điều khiển số có nhiều ngõ ra chức năng: rơle báo trạng thái, điều khiển bảo vệ nếu quá nhiệt, điều khiển thời gian có thể khởi động bằng biến trở hoặc bằng màn hình, và các cổng kết nối truyền thông Profibus, Modbus.
• Thyristor hay SCR (Silicon controller rectifier) được sử dụng với nhiệm vụ chính là điều khiển và đóng ngắt dòng điện.
• Bộ phận tản nhiệt, quạt làm mát với chức năng giảm nhiệt cho thiết bị.
• Phần vỏ bảo vệ đạt các tiêu chuẩn tương ứng với môi trường sử dụng.

3.Cách đấu nối

a,Đấu kiểu trực tiếp

025 Đây là kiểu đấu thông dụng nhất, và tương đối đơn giản.

Bạn chỉ cần cấp nguồn điện 220Vac đấu trực tiếp vào thiết bị khởi động mềm để cung cấp điện, sau đó, đầu ra OUTPUT của thiết bị đấu nối với động cơ điện, có thể là dòng điện lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của motor, điện 3 pha, đầu vào INPUT của thiết bị sẽ đấu nối với motor tải, tiếp theo gắn thêm vào Contactor Bypass, Relay output tùy loại thiết bị.

b,Đấu kiểu song song

Motor sẽ đấu nối với thiết bị có 6 đầu dây, thì đấu 3 đầu dây vào khởi động mềm, 3 đầu còn lại đấu nối với dây motor, sau đó cùng với khởi động mềm nối vào điện lưới. 

Với cách đấu nối này, phải có 2 contactor, 1 dành cho Bypass (có thể tích hợp sẵn trong khởi động mềm) và 1 cho Contactor đấu  với Delta, và nên chọn thiết bị khởi động mềm có dòng bằng 58 % so với dòng tải định mức của motor động cơ. 

4,Nguyên lý hoạt động

Cấu tạo của khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor (SCR) đấu song song ngược. Ở trạng thái ngắt điện, thyristor ngăn không cho dòng điện chạy qua, khi ở trạng thái mở, thyristo mở dần góc kích (góc mở của các van bán dẫn) cho phép dòng điện chạy qua từ từ, động cơ bắt đầu khởi động và tăng tốc dần. Điện áp được điều khiển bằng cách điều khiển góc mở của van. Khi van mở hoàn toàn, điện áp đạt đến giá trị điện áp định mức và lúc đó động cơ sẽ đạt đến tốc độ tối đa cho phép. Vì mô-men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, mô-men gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. 

Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, contactor bypass trong khởi động mềm được đóng lại, hệ thống tự động bypass qua điện lưới mà không qua bộ thyristo.

5.Đặc điểm của khởi động mềm

• Dừng tự do theo quán tính: Nếu điện áp cấp bị cắt trực tiếp , động cơ chạy theo quán tính cho tới khi dừng trong khoảng thời gian xác định. Thời gian dừng với mômen quán tính nhỏ có thể rất ngắn, cần tránh trường hợp này đề phòng sự phá huỷ về cơ và sự dừng tải đột ngột không mong muốn
• Dừng mềm: Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng từ 1 – 20 giây (tuỳ thuộc vào yêu cầu) .
• Tiết kiệm năng lượng khi non tải: Nếu động cơ điện vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này khởi động mềm giúp tiết kiệm điện năng nhờ giảm điện áp động cơ, việc giảm điện áp do đó làm giảm dòng điện

6.Tác dụng của soft starter

• Một trong những công dụng lớn nhất của phương pháp khởi động aoft starter là khả năng để điều chỉnh mô men một cách rất chính xác khi cần thiết cho dù ứng dụng là tải hay không.
• Khởi động mềm giúp làm giảm đi những ảnh hưởng nhiều cho các thiết bị máy móc, từ đó giúp cho chi phí bảo trì được giảm một cách đáng kể.
• Ngoài ra một công dụng khá nổi bật của bộ soft starter là chức năng dừng mềm, chức năng này thực sự là hữu ích khi dừng bơm, nơi mà xảy ra các hiện tượng búa nước khi dừng trực tiếp như trong khởi động sao, khởi động tam giác và khởi động trực tiếp.

7.Ưu nhược điểm

Khởi động mềm có thể điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng, có thể sử dụng dừng mềm, hiện nay với phát triển của điện tử công suất thì giá cũng không cao lắm và hoạt động cũng khá ổn định, có thể dùng kết hợp để điều chỉnh tốc độ động cơ.

Khởi động mềm khó thi công, khó bảo trì bảo dưỡng, điện áp và dòng điện sau điều chỉnh không sin hoàn toàn, càng điều chỉnh càng bị méo và biên độ sóng hài củng cao hơn.

8.Ứng dụng thực tế của khởi động mềm

Hiện nay, phương pháp khởi động dùng khởi động mềm được ứng dụng vào một số lĩnh vực như động cơ điện cho việc chuyên chở vật liệu, động cơ bơm, động cơ vận hàng non tải lâu dài, động cơ có bộ chuyển đổi, độn cơ có quán tính lớn như băng chuyền, thang máy, máy ép, máy dệt, máy khuấy…

Ngoài ra, phương pháp còn bảo vệ nhiệt cho động cơ, bảo vệ máy móc quá tải, non tải với ngưỡng bảo vệ và khoảng thời gian được điều chỉnh, bảo vệ các rotor của động cơ khi đảo chiều quay của các động cơ