Bộ khởi động mềm là thiết bị điều khiển động cơ có các chức năng khởi động mềm, dừng mềm, tiết kiệm năng lượng khi tải nhẹ và bảo vệ đa dạng. Nó chủ yếu bao gồm bộ chỉnh lưu điều khiển bằng thyristor song song ba pha và mạch điều khiển điện tử, được nối tiếp giữa nguồn điện và động cơ cần điều khiển. Bằng cách điều khiển góc dẫn của thyristor song song ba pha, điện áp đầu vào của động cơ được thay đổi theo yêu cầu khác nhau để thực hiện các chức năng tương ứng.
Bộ biến tần chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng cần điều chỉnh tốc độ. Đầu ra của nó không chỉ thay đổi điện áp mà còn thay đổi cả tần số; trong khi đó, bộ khởi động mềm chỉ là một bộ điều chỉnh điện áp, được dùng khi khởi động động cơ, đầu ra chỉ thay đổi điện áp mà không thay đổi tần số. Biến tần có tất cả các chức năng của bộ khởi động mềm, nhưng giá thành cao hơn và cấu trúc phức tạp hơn.
Bộ khởi động mềm được sử dụng trong các trường hợp cần giảm điện áp khi khởi động hoặc dừng. Lúc này, tốc độ động cơ không thay đổi; còn biến tần chủ yếu dùng để điều chỉnh tốc độ, trong đó tốc độ được xác định bởi tần số. Sự khác biệt lớn nhất giữa hai thiết bị là biến tần có thể đặt tần số làm việc tùy ý, trong khi bộ khởi động mềm chỉ thực hiện chức năng khởi động và dừng mềm.
1. Định nghĩa và chức năng của bộ khởi động mềm
Bộ khởi động mềm được nối tiếp giữa nguồn điện và động cơ điều khiển, và các thyristor bên trong được điều khiển bởi vi máy tính để kích hoạt góc dẫn, nhằm điều chỉnh điện áp xoay chiều. Nhờ đó, điện áp đầu vào của động cơ tăng dần từ 0 theo một đường cong đã đặt trước cho đến khi hoàn tất quá trình khởi động, đạt điện áp định mức — đây chính là quá trình khởi động mềm. Trong quá trình này, mô-men khởi động của động cơ tăng dần, tốc độ cũng tăng dần cho đến khi thyristor dẫn hoàn toàn, giúp động cơ hoạt động ổn định ở đặc tính cơ của điện áp định mức, đạt được khởi động êm và giảm dòng khởi động, tránh sự cố ngắt mạch do quá dòng. Khi động cơ đạt đến tốc độ định mức, quá trình khởi động kết thúc và động cơ được cấp điện áp định mức để vận hành bình thường.
Bộ khởi động mềm là một thiết bị điều khiển động cơ mới, tích hợp các chức năng khởi động mềm, dừng mềm, tiết kiệm năng lượng khi tải nhẹ và bảo vệ đa dạng. Ở nước ngoài, thiết bị này được gọi là Soft Starter. Bộ khởi động mềm sử dụng thyristor song song ba pha như một bộ điều chỉnh điện áp, được kết nối giữa nguồn điện và stato của động cơ, hình thành mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần.
Khi sử dụng bộ khởi động mềm để khởi động động cơ, điện áp đầu ra của thyristor tăng dần, động cơ tăng tốc dần cho đến khi thyristor dẫn hoàn toàn. Khi đó, động cơ hoạt động ổn định ở đặc tính cơ của điện áp định mức, đạt khởi động êm, giảm dòng khởi động và tránh hiện tượng ngắt mạch do quá dòng. Khi động cơ đạt tốc độ định mức, quá trình khởi động kết thúc, bộ khởi động mềm tự động thay thế thyristor đã hoàn thành nhiệm vụ bằng một công tắc tơ nối tắt, giúp cung cấp điện áp định mức cho hoạt động bình thường của động cơ, giảm tổn thất nhiệt của thyristor, kéo dài tuổi thọ của bộ khởi động mềm, nâng cao hiệu suất làm việc và giảm nhiễu hài cho lưới điện. Bộ khởi động mềm cũng có chức năng dừng mềm, hoạt động ngược lại với khởi động mềm, tức là điện áp giảm dần và tốc độ quay giảm dần đến 0, giúp tránh va đập mô-men do dừng tự do.
2. Định nghĩa và chức năng của bộ biến tần
Bộ chuyển đổi có khả năng biến đổi dòng điện xoay chiều với điện áp và tần số cố định thành dòng điện xoay chiều có điện áp và tần số thay đổi được gọi là bộ biến tần. Nó giúp giảm tải va đập khi khởi động động cơ, điều chỉnh tốc độ quay, kéo dài thời gian khởi động, làm mượt dòng điện, đạt được mục đích khởi động mềm, đồng thời cải thiện hiệu suất của lưới điện và động cơ. Bộ biến tần chủ yếu được sử dụng trong tiết kiệm năng lượng, bằng cách điều chỉnh điện áp, dòng điện và tần số đầu ra. Thông thường, các động cơ cần điều chỉnh tốc độ sẽ sử dụng bộ biến tần.
3. Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần
Bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện xoay chiều tần số công nghiệp (50Hz hoặc 60Hz) thành nguồn điện xoay chiều có tần số khác nhau để điều khiển tốc độ biến đổi của động cơ. Trong đó, mạch điều khiển thực hiện việc điều khiển mạch chính; mạch chỉnh lưu biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều; mạch trung gian DC làm phẳng và lọc đầu ra của mạch chỉnh lưu; mạch nghịch lưu chuyển đổi dòng một chiều thành dòng xoay chiều (mạch điều khiển trung tâm thực hiện quá trình AC–DC–AC). Công nghệ biến tần ra đời để đáp ứng nhu cầu điều chỉnh tốc độ vô cấp của động cơ xoay chiều.
