Nội dung bài viết
Khi động cơ đủ lớn để việc khởi động trực tiếp gây sụt áp, giật cơ khí hoặc nhảy aptomat, có hai giải pháp phổ biến: khởi động mềm và biến tần. Cả hai đều giúp động cơ khởi động êm, nhưng khác nhau về khả năng điều khiển, chi phí và hiệu quả tiết kiệm điện. Chọn đúng giúp tránh đầu tư thừa, hoặc lắp xong mới thấy không đáp ứng được yêu cầu.
Nguyên lý khác nhau thế nào?
Khởi động mềm dùng linh kiện bán dẫn (thyristor, SCR) để tăng dần điện áp cấp cho động cơ trong vài giây, từ một mức ban đầu đến điện áp lưới. Tần số vẫn là 50 Hz, nên động cơ chỉ chạy đúng một tốc độ khi đã khởi động xong. Nhiều khởi động mềm dùng contactor bypass: sau khi khởi động xong, contactor đóng để dòng đi thẳng qua, giảm tỏa nhiệt cho bộ khởi động.
Biến tần chỉnh lưu điện lưới thành một chiều, rồi tạo lại điện xoay chiều có tần số và điện áp thay đổi được. Động cơ vì vậy khởi động từ tốc độ thấp với mô-men đầy đủ, và chạy được ở mọi tốc độ theo yêu cầu.
So sánh nhanh
| Tiêu chí | Khởi động mềm | Biến tần |
|---|---|---|
| Dòng khởi động | Giảm so với khởi động trực tiếp, phụ thuộc cài đặt và tải | Thấp, nằm trong khả năng quá tải của biến tần (ví dụ Megmeet MV800 chế độ HD: 150% trong 1 phút) |
| Mô-men khởi động | Giảm theo điện áp: tải nặng khó khởi động | Đầy đủ từ tốc độ thấp |
| Điều chỉnh tốc độ | Không | Có |
| Tiết kiệm điện (bơm, quạt) | Không | Có, khi giảm tốc theo nhu cầu |
| Dừng mềm | Có (theo điện áp) | Có (theo tốc độ, có thể hãm) |
| Sóng hài lên lưới | Chủ yếu trong lúc khởi động | Liên tục, có thể cần cuộn kháng hoặc bộ lọc |
| Kích thước, chi phí | Nhỏ gọn, rẻ hơn, nhất là ở công suất lớn | Lớn hơn, đắt hơn cùng công suất |
| Yêu cầu lắp đặt | Thường cần contactor bypass | Cần thông gió tủ; cáp động cơ dài cần lưu ý; chống dòng rò đúng loại |
Khi nào chọn khởi động mềm?
- Động cơ chạy một tốc độ cố định sau khi khởi động: bơm cấp nước đầy tải, máy nén, băng tải nhẹ, quạt không cần chỉnh lưu lượng.
- Mục tiêu chỉ là giảm dòng và giảm giật khi khởi động, thay cho khởi động sao – tam giác hoặc biến áp tự ngẫu.
- Công suất lớn, ngân sách hạn chế hoặc không gian tủ nhỏ.
Ví dụ khởi động mềm tại VITCO: Schneider ATS22 (có sẵn chức năng bypass, điều khiển theo mô-men TCS), ABB PSR, Tengen TGS3. Tengen TGS3 dùng cho động cơ 11–400 kW, điện áp khởi đầu chỉnh được 30–80% Ue, dừng mềm 0–60 s, và cần contactor bypass theo catalogue.
Khi nào chọn biến tần?
- Cần thay đổi tốc độ theo quy trình: băng tải chỉnh tốc, máy trộn, máy đùn, máy công cụ.
- Bơm, quạt chạy theo nhu cầu (áp suất, lưu lượng, nhiệt độ thay đổi). Theo định luật tương tự của bơm và quạt, công suất tỉ lệ gần với lập phương tốc độ: chạy ở 80% tốc độ chỉ tốn khoảng một nửa công suất. Đây là nguồn tiết kiệm điện lớn nhất.
- Tải khởi động nặng: cần mô-men lớn ngay từ tốc độ thấp.
- Cần dừng chính xác, hãm, đảo chiều thường xuyên, hoặc điều khiển qua truyền thông (PLC, SCADA).
Ví dụ biến tần tại VITCO: Megmeet MV810, MV820 và các biến tần khác. Cách chọn cỡ biến tần xem bài Cách chọn biến tần theo công suất và loại tải.
Bảng chọn nhanh
| Ứng dụng | Gợi ý |
|---|---|
| Bơm cấp nước chạy liên tục, lưu lượng cố định | Khởi động mềm |
| Bơm tăng áp, bơm tuần hoàn thay đổi theo nhu cầu | Biến tần |
| Quạt hút, quạt cấp gió chỉnh lưu lượng | Biến tần |
| Máy nén khí trục vít tốc độ cố định | Khởi động mềm (hoặc theo khuyến nghị của hãng máy nén) |
| Băng tải cần chỉnh tốc | Biến tần |
| Máy nghiền, máy trộn khởi động nặng | Biến tần |
| Động cơ rất lớn, chạy một tốc độ | Khởi động mềm |
Lưu ý chung
- Cả hai đều cần aptomat hoặc cầu chì bảo vệ ngắn mạch phía trước, chọn theo khuyến nghị của hãng.
- Không đóng cắt contactor ở đầu ra biến tần khi biến tần đang chạy.
- Biến tần tạo dòng rò tần số cao. Nếu dùng chống dòng rò, cần đúng loại theo hướng dẫn của hãng (xem bài RCCB và RCBO).
- Nếu đang dùng khởi động sao – tam giác và gặp vấn đề giật khi chuyển, khởi động mềm là phương án nâng cấp đơn giản (xem bài Khởi động sao – tam giác).
Bài viết mang tính hướng dẫn chung. Lựa chọn cho ứng dụng cụ thể cần dựa trên đặc tính tải, yêu cầu vận hành và khuyến nghị của nhà sản xuất. Kỹ sư VITCO có thể hỗ trợ chọn phương án qua trang yêu cầu báo giá.
Nguồn tham khảo
- Tengen, catalogue khởi động mềm TGS3.
- Schneider Electric, Altistart 22 và Altistart 48.
- ABB, Softstarters PSR, PSE, PSTX.
- Megmeet, MV800 Series Drive Brochure: khả năng quá tải HD/ND.
- IEC 60947-4-2 (khởi động mềm), IEC 61800 (hệ truyền động điều chỉnh tốc độ).
