Bộ khởi động mềm cho động cơ không đồng bộ ba pha hiệu quả và tiết kiệm năng lượng
Bộ khởi động mềm cho động cơ không đồng bộ ba pha hiệu quả và tiết kiệm năng lượng
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, sử dụng trực tiếp điện lưới nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, nếu không có biện pháp hợp lý trong quá trình khởi động - hãm dừng sẽ gây sụt áp trong lưới điện.
Phương pháp tối ưu hiện nay là sử dụng các bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc, an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ còn làm cho ddienj áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra phương pháp còn cung cấp những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mềm, phanh dòng trực tiếp, không phát sinh tia lửa điện, có thể áp dụng với nhiều dải công suất, vận hành an toàn và độ tin cậy cao, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bỏa vệ ngắn mạch, quá tải, mất pha. Kích thước bộ biến đổi gọn nhẹ và có giá thành thấp hơn nhiều so với dùng máy biến áp. Sơ đồ
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, sử dụng trực tiếp điện lưới nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, nếu không có biện pháp hợp lý trong quá trình khởi động – hãm dừng sẽ gây sụt áp trong lưới điện.
Phương pháp tối ưu hiện nay là sử dụng các bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc, an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra phương pháp còn cung cấp những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mêm, phanh dòng trực tiếp, không phát sinh tia lửa điện, có thể áp dụng với nhiều dải công suất, vận hành an toàn và độ tin cậy cao, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ ngắn mạch, quá tải, mất pha. Kích thước bộ biến đổi gọn nhẹ và có giá thành thấp hơn nhiều so với dùng máy biến áp.
Mạch lực của bộ khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha. Vì mô men mở máy của 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 bằng cách điều chỉnh số hiệu dụng của điện điện áp. Quy luật này điều chỉnh này trong thời gian khởi động và hãm dừng nhờ điều khiển pha kích mở 3 cặp thyristor song song ngược trong mạch lực. Như vậy hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi mở máy và hãm dừng. Nếu hãm dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại thời điểm qua giá trị không kế tiếp của điện áp nguồn. Nếu phát hiện động cơ đạt tốc độ yêu cầu trước khí hết thời gian đặt của bộ khởi động mềm. Bộ khởi động mềm không những thay đổi giá trị điện đặt vào động cơ mà còn đưa ra nhiêu cách khác nhau để điều khiển động cơ. Điều này giúp bộ khởi động mềm lựa chọn tối ưu đặc tính động cơ phù hợp với đặc tính của tải.
Những úng dụng điển hình của bộ khởi động mềm:
- Động cơ điện chuyên chở vật liệu, động cơ có bộ chuyển đổi.
- Động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, động cơ bơm, băng chuyền, thang máy, máy công cụ, máy nghiền, máy cắt gọt kim loại, máy dệt, máy ép, lò, mấy khuấy,..)
- Tiết kiệm điện năng : nếu động cơ vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này bộ khởi động mềm giúp tiết kiệm điện năng nhờ giảm điện áp cấp cho động cơ, do đó làm giảm dòng điện, dẫn đến giảm bớt cả tổn hao đồng và tổn hao sắt.
Những đặc điểm khác của bộ khởi động mềm :
- Bền vững, tiết kiệm không gian lắp đặt. phối hợp dễ dàng với nguồn điện động cơ.
- Nhiều chức năng khởi động, vận hành liên tục và hãm dừng rất phong phú.
- Cài đặt các chức năng dễ dàng, có chức năng điều khiển và bảo v
- Điện áp sử dụng 200 – 500 V, tần số 45 ÷ 65 Hz và có phần mềm chuyên dụng đi kèm.
Ths. Nguyễn Văn Định, Khoa Điện - Điện tử
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, sử dụng trực tiếp điện lưới nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, nếu không có biện pháp hợp lý trong quá trình khởi động - hãm dừng sẽ gây sụt áp trong lưới điện.
Phương pháp tối ưu hiện nay là sử dụng các bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc, an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ còn làm cho ddienj áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra phương pháp còn cung cấp những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mềm, phanh dòng trực tiếp, không phát sinh tia lửa điện, có thể áp dụng với nhiều dải công suất, vận hành an toàn và độ tin cậy cao, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bỏa vệ ngắn mạch, quá tải, mất pha. Kích thước bộ biến đổi gọn nhẹ và có giá thành thấp hơn nhiều so với dùng máy biến áp. Sơ đồ
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, sử dụng trực tiếp điện lưới nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, nếu không có biện pháp hợp lý trong quá trình khởi động – hãm dừng sẽ gây sụt áp trong lưới điện.
Phương pháp tối ưu hiện nay là sử dụng các bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc, an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới. Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra phương pháp còn cung cấp những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mêm, phanh dòng trực tiếp, không phát sinh tia lửa điện, có thể áp dụng với nhiều dải công suất, vận hành an toàn và độ tin cậy cao, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ ngắn mạch, quá tải, mất pha. Kích thước bộ biến đổi gọn nhẹ và có giá thành thấp hơn nhiều so với dùng máy biến áp.
Mạch lực của bộ khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha. Vì mô men mở máy của 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 bằng cách điều chỉnh số hiệu dụng của điện điện áp. Quy luật này điều chỉnh này trong thời gian khởi động và hãm dừng nhờ điều khiển pha kích mở 3 cặp thyristor song song ngược trong mạch lực. Như vậy hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi mở máy và hãm dừng. Nếu hãm dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại thời điểm qua giá trị không kế tiếp của điện áp nguồn. Nếu phát hiện động cơ đạt tốc độ yêu cầu trước khí hết thời gian đặt của bộ khởi động mềm. Bộ khởi động mềm không những thay đổi giá trị điện đặt vào động cơ mà còn đưa ra nhiêu cách khác nhau để điều khiển động cơ. Điều này giúp bộ khởi động mềm lựa chọn tối ưu đặc tính động cơ phù hợp với đặc tính của tải.
Những úng dụng điển hình của bộ khởi động mềm:
- Động cơ điện chuyên chở vật liệu, động cơ có bộ chuyển đổi.
- Động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, động cơ bơm, băng chuyền, thang máy, máy công cụ, máy nghiền, máy cắt gọt kim loại, máy dệt, máy ép, lò, mấy khuấy,..)
- Tiết kiệm điện năng : nếu động cơ vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này bộ khởi động mềm giúp tiết kiệm điện năng nhờ giảm điện áp cấp cho động cơ, do đó làm giảm dòng điện, dẫn đến giảm bớt cả tổn hao đồng và tổn hao sắt.
Những đặc điểm khác của bộ khởi động mềm :
- Bền vững, tiết kiệm không gian lắp đặt. phối hợp dễ dàng với nguồn điện động cơ.
- Nhiều chức năng khởi động, vận hành liên tục và hãm dừng rất phong phú.
- Cài đặt các chức năng dễ dàng, có chức năng điều khiển và bảo v
- Điện áp sử dụng 200 – 500 V, tần số 45 ÷ 65 Hz và có phần mềm chuyên dụng đi kèm.
Ths. Nguyễn Văn Định, Khoa Điện - Điện tử