So sánh biến tần và khởi động mềm: Những ưu nhược điểm

Chu Văn An

Nội dung bài viết

Đây là hai thiết bị có cùng chức năng trong hệ thống, tuy nhiên biến tần và khởi động mềm có ứng dụng khác nhau. Cách phân biệt biến tần và khởi động mềm, ưu nhược điểm của 2 thiết bị này có trong bài viết dưới đây của Trường Chu Văn An.

Tìm hiểu về biến tần

Biến tần là một thiết bị điện tử có khả năng chuyển đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay chiều với tần số và điện áp có thể điều chỉnh được. Bằng cách thay đổi tần số dòng điện cấp vào cuộn dây bên trong động cơ, biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ liên tục mà không cần sử dụng hộp số cơ. Về bản chất, biến tần là một thiết bị hiệu chỉnh nguồn điện.

bien-tan-schneider

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Giai đoạn 1: Biến tần nhận nguồn điện đầu vào từ nguồn điện (có thể là 1 pha hoặc 3 pha nhưng sẽ có điện áp và tần số cố định, ví dụ 3 pha 220V 50Hz). Nguồn điện sau đó được chỉnh lưu và lọc thành nguồn DC phẳng. Bước này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
Giai đoạn 2: Điện áp một chiều sẽ được nghịch thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Bước này được thực hiện bởi bộ chuyển đổi IGBT (bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện) bằng phương pháp điều chế độ rộng xungPWM.

Nguyễn-ly-hoạt-dong-cua-biên-tân

Lợi ích của biến tần

Kiểm soát tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh tần số đầu vào, tăng độ chính xác và linh hoạt của tốc độ máy và dây chuyền sản xuất.
Đảo chiều quay của động cơ khi máy hết hành trình hoặc khi xảy ra sự cố.
Bảo vệ động cơ khi gặp các vấn đề quá tải, quá áp, sụt áp, mất pha,…
Giảm thiểu dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, phương pháp khởi động sao-tam giác, hạn chế sụt áp hoặc khó khởi động.
Hỗ trợ điều khiển và giám sát động cơ từ xa nhờ các module truyền thông được tích hợp trong biến tần.
Hạn chế khởi động đột ngột các động cơ mang tải lớn, tránh hư hỏng các bộ phận cơ khí và vòng bi, tăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí bảo trì.
Tiết kiệm năng lượng tới 40% so với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.
Giảm thiểu công suất phản kháng của động cơ, giảm chi phí lắp đặt tụ điện và giảm thiểu tổn thất điện năng trên đường dây.
Giảm tiếng ồn và độ rung động cơ, cải thiện môi trường làm việc và sức khỏe người lao động.

Xem thêm Nhảy cb điện là gì? Nguyên nhân và cách khắc phục

Tìm hiểu về khởi động mềm

Khởi động mềm là thiết bị khởi động dùng để hỗ trợ quá trình khởi động của động cơ điện xoay chiều, giúp bảo vệ động cơ khỏi bị hư hỏng do dòng điện lớn đột ngột khi khởi động và tránh sụt áp lưới điện bằng cách tăng dần điện áp cung cấp cho động cơ trong khoảng 2 đến 5 giây.

bo-khoi-dong-mem

Bằng cách điều chỉnh tốc độ tăng điện áp, bộ khởi động mềm đảm bảo khả năng tăng tốc êm ái, giảm mô men xoắn cho động cơ từ 1 pha xuống 3 pha.

Bộ khởi động mềm được tạo thành từ các linh kiện điện tử như thyristor và bộ chỉnh lưu, được điều khiển bằng silicon để giảm dòng điện chạy qua động cơ.

Thyristor: Chất bán dẫn điều khiển dòng điện một chiều và xoay chiều, được sử dụng trong điều khiển công suất.
Bộ chỉnh lưu: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, được sử dụng trong bộ nguồn và bộ sạc pin.

Nguyên lý hoạt động của khởi động mềm

Bộ khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor (SCR) mắc song song ngược.

Ở trạng thái tắt, SCR ngăn dòng điện chạy qua.
Ở trạng thái mở: Thyristor mở dần góc kính cho dòng điện chạy qua. Động cơ khởi động và tăng tốc dần dần. Điện áp được điều khiển bằng cách điều chỉnh góc mở van.
Khi thyristor mở hoàn toàn: Động cơ đạt tốc độ tối đa cho phép khi điện áp đạt giá trị định mức.
Khi động cơ đạt tốc độ định mức: công tắc tơ rẽ nhánh đóng, hệ thống sẽ tự động nối tắt nguồn điện lưới, không qua bộ thyristo.

Xem thêm Thế Hệ Mới – Cửa hàng thiết bị điện Phường Thuận Giao (Bình Dương)

Nguyễn-ly-hoạt-dong-cua-khoi-dong-mem

Lợi ích của khởi động mềm

Hỗ trợ quá trình khởi động, giảm sụt áp lưới điện.
Bảo vệ động cơ khi có hiện tượng quá dòng, quá áp, mất pha, lỗi pha đầu vào và đầu ra, thiếu tải, bảo vệ ngắn mạch cho tải, bảo vệ quá tải.
Tăng tuổi thọ động cơ và các chi tiết thiết bị cơ khí.

Sự khác biệt giữa biến tần và khởi động mềm

Có cùng chức năng khởi động động cơ, tuy nhiên về bản chất khởi động mềm chỉ có tác dụng “làm mềm” quá trình khởi động hoặc dừng động cơ, còn biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ trong quá trình vận hành, đồng thời hỗ trợ đảo chiều động cơ và nhiều tính năng khác.

yếu tố so sánh	Biến tần	Khởi động mềm
Chức năng	Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra. Cung cấp khả năng kiểm soát năng động về tốc độ, mô-men xoắn và công suất	Chỉ giới hạn dòng điện và mô-men xoắn của động cơ trong giai đoạn khởi động
Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ	Thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đảo chiều động cơ trong quá trình vận hành thiết bị	Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ động cơ trong quá trình khởi động, động cơ không thể đảo chiều
Khả năng điều chỉnh thời gian tăng tốc và giảm tốc	Điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc linh hoạt hơn, dải điều chỉnh rộng giúp động cơ khởi động êm ái	Khoảng điều chỉnh thời gian tăng tốc hẹp, động cơ khởi động nặng hơn, đặc biệt động cơ công suất lớn khởi động khá khó khăn.
Chức năng bảo vệ động cơ	Nhiều chức năng bảo vệ động cơ và toàn bộ hệ thống	Chỉ có chức năng bảo vệ cơ bản
Số lần bắt đầu định mức	Có thể khởi động theo ý muốn trong ngày, không giới hạn số lần khởi động trong suốt vòng đời của thiết bị	Số lần khởi động có thể bị giới hạn tùy thuộc vào công suất động cơ và nhà máy
Khả năng làm việc liên tục	Có khả năng cho phép động cơ làm việc liên tục ở nhiều cấp độ khác nhau. Biến tần còn có thể điều chỉnh tốc độ và “dừng mềm” cho nhiều động cơ	Khởi động mềm không có khả năng này và chỉ dùng cho một động cơ duy nhất
Kích thước lắp đặt	Cấu trúc phức tạp nên kích thước lớn hơn và chiếm nhiều không gian hơn. Biến tần yêu cầu vỏ bọc gắn trên sàn/tường	Kích thước nhỏ gọn hơn vì chỉ cần các thành phần khởi động cơ bản. Có thể được gắn trên tường hoặc Din-rail.
Giá	Cao hơn	Thấp hơn

Xem thêm Tụ bù cos phi là gì? Hệ số cos phi là gì? Ý nghĩa và cách tính

Xem thêm: Phân biệt biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp

Dựa trên sự khác biệt giữa biến tần và khởi động mềm so sánh ở trên, bạn nên cân nhắc lựa chọn thiết bị theo yêu cầu hệ thống, ứng dụng cụ thể và chi phí lắp đặt. Bởi việc lựa chọn sai thiết bị không chỉ gây lãng phí mà còn ảnh hưởng đến động cơ và hệ điều hành. Tìm thông tin liên quan đến các thiết bị điện khác có tại website của Trường Chu Văn An: https://etinco.vn/tin-tuc/.

Kiến thức ngành điện