BTB Electric / Tin tức / Kiến thức ngành điện / Kiến thức Tủ điện / So sánh biến tần và khởi động mềm: Chọn giải pháp nào?

So sánh biến tần và khởi động mềm: Chọn giải pháp nào?

Tin Trung

Biến tần và khởi động mềm đều đang là các giải pháp khởi động động cơ nhằm tối ưu hóa công suất động cơ và tiết kiệm năng lượng (giảm dòng điện vào), hạn chế rủi ro vận hành (giảm mô-men xoắn). Vậy hai thiết bị này có những ưu điểm, nhược điểm gì và trường hợp nào nên sử dụng. Theo dõi ngay bài so sánh sau từ BTB Electric.

Biến tần và lợi ích khi sử dụng

Biến tần làm thay đổi tần số và điện áp của dòng điện vào động cơ, từ đó điều chỉnh tốc độ động cơ vô cấp khi khởi động và vận hành động cơ.

bien tan la gi

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguồn điện AC hoặc DC, 1 pha hoặc 3 pha khi đưa qua biến tần được chỉnh lưu và lọc qua bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Sau đó hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) sẽ biến đổi điện áp thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng thông qua phương pháp điều chỉnh chế độ rộng xung (PWM). 

nguyen ly hoat dong bien tan 1

Điện áp đầu ra đã được thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp phù hợp với yêu cầu, từ đó điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tương ứng trong suốt quá trình hoạt động.

Lợi ích và ứng dụng của biến tần

Biến tần được ứng dụng trong:

  • Động cơ yêu cầu giá trị điện áp và tần số riêng biệt khi hoạt động.
  • Hệ thống cần được bảo vệ trước rủi ro quá tải, quá áp, mất pha,…
  • Thay thế cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống.
  • Động cơ thay đổi tốc độ, cường độ, đảo chiều quay,… liên tục khi hoạt động.

Sử dụng biến tần trong hệ thống giúp:

  • Giảm mài mòn động cơ, tăng tuổi thọ.
  • Thay đổi tốc độ động cơ theo yêu cầu công nghệ và hệ thống.
  • Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ các thiết bị vận hành phía sau.
  • Bảo vệ động cơ trước các sự cố điện áp, dòng điện,..

Khởi động mềm và lợi ích khi sử dụng

Khởi động mềm được sử dụng để hỗ trợ quá trình khởi động động cơ đầu vào AC, bảo vệ động cơ trước hư hại khi dòng khởi động lớn đột ngột và hạn chế sụt áp trên lưới điện bằng cách tăng dần điện áp cấp vào động cơ đến điện áp định mức và ngược lại, giảm dần điện áp vào động cơ khi dừng.

khoi dong mem la gi 1

Nguyên lý hoạt động của khởi động mềm

Khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor (SCR) đấu song song ngược. Khi ngắt điện thyristor ngăn dòng điện chạy qua. Khi đóng điện thyristo mở dần góc kích (góc mở van bán dẫn) cho dòng điện qua từ từ, làm động cơ khởi động và tăng tốc dần. 

Góc mở của van tương ứng với điện áp. Khi van mở hoàn toàn, điện áp đạt giá trị định mức và tốc độ của động cơ đạt tối đa cho phép. Vì mô-men của động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp nên mô-men gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp.

nguyen ly hoat dong khoi dong mem 1

Khi động cơ đạt tới tốc độ tối đa, contactor bypass trong khởi động mềm đóng lại, hệ thống tự động bypass qua mạng điện lưới, không cần qua bộ thyristo.

Lợi ích và ứng dụng của khởi động mềm

Các hệ thống yêu cầu sử dụng khởi động mềm:

  • Động cơ cần tăng/giảm tốc và mô-men xoắn từ từ khi khởi động hoặc dừng.
  • Hạn chế dòng khởi động cao đột ngột, tránh sụt áp hoặc tổn hại động cơ.
  • Kiểm soát tốc độ khi khởi động/dừng để tránh mômen xoắn hoặc lực căng đột ngột gây hư hỏng hệ thống thiết bị phía sau.
  • Máy bơm tăng áp từ từ khi bơm/dừng, tránh tạo búa nước làm vỡ đường ống.

Khi sử dụng khởi động mềm, lợi ích nhận được là:

  • Hỗ trợ khởi động động cơ, giảm rủi ro điện áp.
  • Bảo vệ động cơ trước các sự cố điện cơ bản.
  • Tăng tuổi thọ động cơ và các thiết bị vận hành phía sau.

Ưu nhược điểm của biến tần và khởi động mềm

Để lựa chọn biến tần hay khởi động mềm để khởi động động cơ, cần căn cứ nhiều yếu tố như yêu cầu của động cơ, điện áp, chi phí đầu tư, số lượng động cơ,…. Tham khảo bảng so sánh khởi động mềm và biến tần sau đây:

Yếu tố so sánh Biến tần Khởi động mềm
Chức năng chính Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số và điện áp Giảm dòng khởi động và momen xoắn, khởi động/dừng mềm
Điều khiển tốc độ Điều khiển liên tục, thời gian tăng giảm tốc linh hoạt, dải điều chỉnh rộng Chỉ hoạt động khi khởi động và dừng động cơ, thời gian tăng giảm tốc hẹp, khó khăn khi khởi động động cơ lớn
Đảo chiều động cơ Có thể Không thể
Khi khởi động Kiểm soát dòng điện và  mô-men xoắn rất tốt, nhiều chế độ khởi động. Giảm dòng điện khởi động, có thể điều chỉnh thời gian tăng/giảm tốc.
Khi dừng Dừng mềm có kiểm soát Dừng mềm hoặc dừng theo quán tính
Bảo vệ động cơ Đa dạng: quá dòng, quá áp, quá nhiệt, lỗi pha,… Bảo vệ cơ bản
Số lần khởi động Tùy ý mà không ảnh hưởng đến động cơ và hệ thống cơ khí Có thể bị giới hạn số lần khởi động
Tác động tới mô-men Không ảnh hưởng mô-men Có thể làm yếu mô-men
Số động cơ điều khiển Nhiều động cơ cùng lúc Chỉ 1 động cơ
Cấu trúc Kích thước lớn hơn, kết cấu phức tạp, nhiều linh kiện Nhỏ gọn hơn, cấu tạo cơ bản, ít linh kiện
Giá thành Cao hơn Thấp hơn
Yêu cầu vận hành Người lắp đặt và vận hành cần có kiến thức nhất định Dễ dàng lắp đặt và thao tác hơn

Về tổng quan, biến tần là thiết bị khởi động động cơ đa năng hơn, hoạt động xuyên suốt quá trình động cơ chạy, nhiều tính năng vận hành và bảo vệ hơn, cấu trúc phức tạp hơn đồng nghĩa yêu cầu kỹ thuật cao hơn và giá thành cao hơn. Tuy nhiên khởi động mềm tính năng đơn giản hơn, chỉ sử dụng để khởi động và dừng động cơ, yêu cầu kỹ thuật và giá thành thấp hơn. 

bien tan khoi dong mem

Do vậy, biến tần phù hợp cho hệ thống động cơ công suất lớn, đặc điểm hoạt động phức tạp và yêu cầu cao về chức năng, khả năng bảo vệ. Khởi động mềm phù hợp cho động cơ chỉ yêu cầu giới hạn dòng điện, ổn định điện áp và không có các yêu cầu khắt khe khác. 

Bạn có thể tìm đọc thêm các bài viết khác về hai dòng thiết bị này tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tu-dien/ 

Bài viết mới