Vietnamese 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Trong các ngành công nghiệp quy mô lớn như sản xuất sắt thép, khai thác mỏ và hóa chất, động cơ điện xoay chiều (AC) với công suất từ vài trăm kilowatt đến vài megawatt được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, quá trình khởi động của chúng hiếm khi sử dụng phương pháp "khởi động trực tiếp bằng điện áp đầy đủ"; thay vào đó, bộ khởi động mềm thường được trang bị. Tại sao các động cơ AC công suất lớn như vậy không thể khởi động trực tiếp bằng cách cấp nguồn như các động cơ gia dụng nhỏ? Bộ khởi động mềm đóng vai trò quan trọng gì trong quá trình khởi động?
Lý do cốt lõi khiến các động cơ điện xoay chiều công nghiệp cỡ lớn cần bộ khởi động mềm nằm ở sự mâu thuẫn giữa đặc tính khởi động của chúng và hệ thống cung cấp điện công nghiệp. Bộ khởi động mềm giải quyết nhiều nguy hiểm do khởi động ở điện áp cao bằng cách điều chỉnh nhẹ nhàng các thông số khởi động, có thể được phân tích từ ba khía cạnh: bản thân động cơ, hệ thống cung cấp điện và quy trình sản xuất.
1. Giảm thiểu dòng điện khởi động đột ngột và bảo vệ cuộn dây động cơ và lớp cách điện.
Dòng khởi động (còn gọi là dòng xung kích) của động cơ điện xoay chiều gấp 5-7 lần dòng định mức. Đặc điểm này xuất phát từ nguyên lý điện từ tại thời điểm động cơ khởi động: khi khởi động, rôto chưa quay, tốc độ mà cuộn dây stato cắt từ trường bằng không, và sức điện động ngược chưa được thiết lập. Lúc này, các cuộn dây chỉ dựa vào điện trở của chính nó để hạn chế dòng điện, và điện trở DC của cuộn dây động cơ thường cực kỳ nhỏ, dẫn đến sự tăng đột biến dòng điện. Đối với các động cơ nhỏ (chẳng hạn như động cơ quạt vài trăm watt), dòng xung kích ngắn hạn này sẽ không gây ra hư hỏng rõ rệt. Tuy nhiên, dây quấn của các động cơ lớn dày hơn và có nhiều vòng hơn, và dòng xung kích lớn sẽ tạo ra lực điện mạnh, có thể gây biến dạng cuộn dây và phá vỡ cục bộ lớp cách điện. Đồng thời, hiệu ứng nhiệt của dòng điện sẽ làm cho nhiệt độ cuộn dây tăng lên tức thời, đẩy nhanh quá trình lão hóa cách điện và rút ngắn tuổi thọ của động cơ.
Bộ khởi động mềm tăng dần điện áp cấp vào cuộn dây stato động cơ thông qua các linh kiện điện tử công suất như thyristor và IGBT, làm cho tốc độ quay của rôto tăng chậm, và sức điện động ngược được thiết lập dần dần. Nhờ đó, dòng khởi động được kiểm soát trong phạm vi từ 1,5 đến 2,5 lần dòng điện định mức, tránh gây hư hại cho cấu trúc và lớp cách điện của động cơ do dòng điện đột ngột.
2. Ổn định điện áp lưới điện và tránh ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị khác.
Dòng khởi động toàn điện áp của các động cơ điện xoay chiều công nghiệp lớn có thể đạt đến hàng nghìn hoặc thậm chí hàng chục nghìn ampe. Dòng điện lớn như vậy sẽ gây ra sự sụt giảm điện áp đáng kể trên trở kháng của đường dây cung cấp điện. Theo định luật Ohm, độ sụt áp đường dây ΔU = I × R (I là dòng khởi động, R là trở kháng đường dây). Sự sụt giảm điện áp lớn trong thời gian ngắn sẽ gây ra sự giảm đột ngột điện áp lưới của toàn bộ xưởng hoặc thậm chí cả khu vực nhà máy. Sự dao động điện áp này sẽ gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến các thiết bị khác trong cùng lưới điện: các thiết bị đo chính xác có thể bị sai số đo hoặc ngừng hoạt động do điện áp không ổn định; hệ thống chiếu sáng sẽ mờ đi ngay lập tức; các động cơ khác có thể bị kẹt do điện áp không đủ, và sau đó bị cháy cuộn dây. Trong các kịch bản công nghiệp với tải nhạy cảm (như hệ thống điều khiển PLC và bộ biến tần), sự dao động nghiêm trọng của điện áp lưới cũng có thể gây ra sự cố hệ thống điều khiển và dẫn đến tai nạn sản xuất.
Bằng cách điều chỉnh điện áp đầu ra một cách mượt mà, bộ khởi động mềm làm cho dòng khởi động tăng dần chậm, giảm thiểu hiệu quả tác động của dòng khởi động lên lưới điện, kiểm soát sự sụt giảm điện áp lưới trong phạm vi cho phép (thường không vượt quá 10%), và đảm bảo sự ổn định của điện áp lưới và hoạt động bình thường của các thiết bị điện khác.
3. Giảm thiểu tác động cơ học và bảo vệ hệ thống truyền động cũng như quy trình sản xuất.
Các động cơ điện xoay chiều công suất lớn thường được sử dụng để vận hành các thiết bị tải nặng như quạt, máy bơm nước, máy nghiền và băng tải. Trong quá trình khởi động ở điện áp tối đa, tốc độ động cơ tăng đột ngột từ trạng thái đứng yên lên tốc độ định mức, gây ra tác động cơ học mạnh lên thiết bị tải. Tác động này ảnh hưởng đến các bộ phận truyền động như khớp nối, bộ giảm tốc và ổ bi, gây mài mòn nghiêm trọng, làm lỏng hoặc thậm chí làm hỏng các bộ phận, làm tăng chi phí bảo trì thiết bị và thời gian ngừng hoạt động. Đồng thời, tác động cơ học cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của quá trình sản xuất: ví dụ, trong sản xuất hóa chất, việc khởi động đột ngột của máy bơm nước có thể gây ra sự tăng áp suất đột ngột trong đường ống, dẫn đến vỡ đường ống hoặc rò rỉ môi chất; trong khai thác mỏ, tác động tức thời của máy nghiền có thể gây tắc nghẽn vật liệu và ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất.
Bộ khởi động mềm giúp tốc độ động cơ tăng dần từ 0 một cách mượt mà, và thiết bị tải khởi động chậm rãi theo đó, tránh xảy ra va đập cơ học, kéo dài tuổi thọ của hệ thống truyền động và đảm bảo tính liên tục và ổn định của quá trình sản xuất.
Bản tóm tắt
Bộ khởi động mềm của động cơ điện xoay chiều công nghiệp cỡ lớn không phải là thiết bị phụ trợ tùy ý mà là thiết bị cốt lõi giải quyết mâu thuẫn về sự phù hợp giữa đặc tính khởi động của động cơ và hệ thống công nghiệp. Thông qua ba chức năng chính là triệt tiêu xung điện, ổn định điện áp lưới và giảm thiểu tác động cơ học, nó không chỉ bảo vệ hoạt động an toàn của động cơ và các thiết bị liên quan mà còn đảm bảo sự ổn định của quá trình sản xuất. Đây là một sự đảm bảo quan trọng cho hoạt động an toàn và hiệu quả của động cơ điện xoay chiều trong các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn.
