Khởi động mềm và biến tần đều có thể được sử dụng để giảm dòng vào và hạn chế mô-men xoắn để bảo vệ các thiết bị cơ khí. Vậy sự khác nhau giữa khởi động mềm và biến tần là gì? Cùng Hoàng Ngân TEC tìm hiểu ngay qua bài viết dưới đây nhé!

Bài viết này có gì?

Tổng quan về Khởi động mềm

Khởi động mềm là gì?

Khởi động mềm là thiết bị bán dẫn được sử dụng để hỗ trợ quá trình khởi động hoặc dừng động cơ của động cơ điện AC. Thiết bị giúp bảo vệ động cơ khỏi bị hư hại do dòng điện lớn đột ngột khi khởi động và tránh sụt áp hệ thống lưới điện bằng cách tăng dần điện áp câp vào động cơ từ một mức điện áp định trước lên đến điện áp định mức (để dừng mềm thì ngược lại). Từ đó, động cơ hoạt động trơn tru và mượt mà hơn.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của bộ khởi động mềm

Khởi động mềm được cấu tạo gồm 3 cặp thyristor (SCR) đấu song song ngược. Khi 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.

Điều khiển góc mở của van là cách để điều kiển điện áp. Điện áp đạt đến giá trị điện áp định mức và lúc đó động cơ sẽ đạt đến tốc độ tối đa cho phép khi van mở hoàn toàn. 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.

Khởi động mềm thường được ứng dụng nhiều trong công nghiệp nhằm hỗ trợ máy móc, nâng cao hiệu suất làm việc:

Thiết bị động cơ tăng tốc và tăng momen xoắn từ từ khi khởi động hoặc dừng động cơ
Máy hỗ trợ tránh các vấn đề về sụt áp lưới điện hoặc hư hỏng động cơ nhở hạn chế dòng khở động cao cho các động cơ lớn.
Khởi động mềm giúp tránh mômen xoắn hoặc lực căng đột ngột gây hư hỏng cho các hệ thống cơ khí như băng tải, hệ thống dẫn động bằng dây đai, bánh răng, khớp nối nhờ kiểm soát tốc độ khởi động.
Thiết bị còn ứng dụng động cơ bơm để tránh tăng áp đột ngột khi bắt đầu bơm, gây búa nước làm vỡ đường ống.

Cột 1	Cột 2

Ưu nhược điểm của khởi động mềm

Ưu điểm	Nhược điểm
Hỗ trợ khởi động và dừng động cơ nhẹ nhàng, có sự điều khiển.	Không điều chỉnh được tốc độ hoạt động
Có các chức năng bảo vệ động cơ quá tải, ngược pha, mất pha …
Giá thành thấp hơn so với biến tần
Có khả năng bảo vệ động cơ khi có sự cố như quá tải, ngược pha, mất pha
Giúp tăng tuổi thọ động cơ và các chi tiết thiết bị cơ khí
Thích hợp ứng dụng băng tải, máy bơm và các ứng dụng truyền động bằng dây đai khác.

Tổng quan về biến tần

Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị bán dẫn chủ yếu được sử dụng để làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ. Qua đó, nó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp trong suốt quá trình khởi động và hoạt động của thiết bị bằng cách sử dụng VFD.

Xem thêm bài viết chuyên sâu: Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của biến tần

So với khởi động mềm, nguyên lý hoạt động của biến tần đơn giản hơn. Trước tiên, nhờ bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Do vậy, hệ số công suất cosphi của biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là 0.96.

Sau đó, bằng phương pháp điều chỉnh chế độ rộng xung (PWM) điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly)

Để có thể thay đổi tốc độ động cơ theo yêu cầu trong suốt quá trình hoạt động thì hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển.

Ưu nhược điểm của biến tần

Ưu điểm	Nhược điểm
Thiết bị cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều.	Đòi hỏi người lắp đặt và vận hành thiết bị phải có kiến thức nhất định.
Máy có hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau Thiết bị điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng
Máy ứng dụng được nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: thang máy, thang cuốn, máy nghiền, máy trộn
Biến tần phù hợp với các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc (dệt, băng tải,…).
Máy có đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ: quá dòng , quá áp , mất pha , đảo pha …
Máy có khả năng kết nối mạng với hệ thống điều khiển trung tâm
Tiết kiệm điện
Bảo vệ quá tải nâng cao.

Khi nào nên sử dụng biến tần và khởi động mềm?

Để có thẻ sử dụng hiệu quả nhất khởi động mềm và biến tần cần phải xem xét các điều kiện thực tế một cách rõ ràng.

Khởi động mềm sẽ phù hợp khi ứng dụng vào những việc kiểm soát tốc độ không cần thiết hoặc mô-men xoắn ở mức trung bình – thấp. Ngoài ra, thiết bị phù hợp với mục đích giảm hao mòn trong quá trình khởi động và dừng, với mức chi phí thấp

Với sản phẩm biến tần sẽ được sử dụng nhiều trong các ứng dụng đề cao sự kiểm soát hoàn toàn về tốc độ hoặc mô -men xoắn cao. Tuy nhiên, cần phải chú ý về chi phí và kích thước của sản phẩm

Máy biến tần Inovance

So sánh sự giống và khác nhau của khởi động mềm và biến tần

Giống nhau

Khởi động mềm và biến tần đều hỗ trợ khởi động động cơ điện nhẹ nhàng từ đó làm tăng tuổi thọ động cơ và các cơ cấu cơ khí, giảm tổn thất điện năng và không ảnh hưởng chất lượng của lưới điện. Để có thể sử dụng được tối ưu nhất hai thiết bị cần phải xem xét yêu cầu và điều kiện thực tế

Khác nhau

Biến tần	Khởi động mềm
Trong suốt quá trình khởi động và hoạt động của thiết bị có thể thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đảo chiều động cơ	Chỉ có tác dụng tăng tốc hoặc giảm tốc trong quá trình khởi động và dừng động cơ để làm khởi động hoặc dừng lại, không thể đảo chiều động cơ
Điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc linh hoạt hơn, dải điều chỉnh rộng	Khoảng điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc hẹp, khởi động nặng nề hơn, đặc biệt với động cơ lớn việc khởi động khá khó khăn
Nhiều chức năng bảo vệ động cơ và hệ thống cơ khí hơn	Ít chức năng bảo vệ động cơ, chỉ có các chức năng bảo vệ cơ bản
Có thể khởi động bao nhiêu lần tùy ý mà không ảnh hưởng đến động cơ và hệ thống cơ khí	Tùy công suất động cơ và tùy nhà máy có thể bị giới hạn số lần khởi động
Thay đổi tốc độ động cơ bằng các thay đổi tần số nên không ảnh hưởng đến mô-men khởi động	Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp nên khiến mô-men khởi động yếu, cần lưu ý đến yếu tố tải khi lựa chọn khởi động mềm
Một biến tần có thể sử dụng để điều chỉnh tốc độ và “dừng mềm” cho nhiều động cơ	Một khởi động mềm chỉ sử dụng cho một động cơ duy nhất
Kích thước lớn hơn và chiếm nhiều không gian hơn	Nhỏ gọn hơn nếu so sánh với biến tần cùng công suất
Giá thành cao hơn	Giá thành thấp hơn

Lời khuyên khi lựa chọn biến tần và khởi động mềm

Khi lựa chọn biến tần và khởi động mềm, có một số yếu tố quan trọng cần xem xét để đảm bảo hiệu suất và ổn định của hệ thống.

Xác định yêu cầu ứng dụng: Hãy xác định rõ yêu cầu và tính chất của ứng dụng như thông số kỹ thuật của động cơ, dòng điện, tần số hoạt động mà bạn muốn sử dụng biến tần và khởi động mềm.

Chọn công suất phù hợp: Để có thể tối ưu hóa được hiệu suất hoạt động cần chọn biến tần và khởi động mềm có công suất phù hợp với động cơ. Công suất phải đủ lớn để đảm bảo động cơ hoạt động một cách ổn định và không quá lớn để tránh lãng phí năng lượng.
Xem xét tính năng tiết kiệm năng lượng: Chọn biến tần và khởi động mềm có tính năng tiết kiệm năng lượng là cách bạn tiết kiệm chi phí sản xuất.
Xem xét thương hiệu và độ tin cậy: Điều này đảm bảo rằng bạn sẽ có một sản phẩm chất lượng và hỗ trợ kỹ thuật tốt khi cần thiết.

Hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về biến tần và khởi động mềm. Nếu bạn còn bất kỳ thắc mắc gì vui lòng liên hệ Hoàng Ngân TECH để được tư vấn nhanh nhất nhé!