Khởi động động cơ 3 pha và các kiểu khởi động

► Những kiến thức quan trọng về tự động hoá

 

• Mạch khởi động sao và tam giác => Xem chi tiết
• Tìm hiểu tất cả về hệ thống SCADA => Xem chi tiết
• Kinh nghiệm khi thiết kế tủ điện => Xem chi tiết
• Tất cả kiến thức về PLC => Xem chi tiết
• Kiến thức về động cơ Servo => Xem chi tiết
• Những điều cần lưu ý về Encoder => Xem chi tiết 

Là kỹ sư tự động hóa, chúng ta thường viết các chương trình logic cho các hệ thống PLC và DCS để giám sát các biến số của quá trình, mở và đóng van, đặt chế độ vòng điều khiển cũng như khởi động và dừng động cơ cho máy bơm, máy nén và hệ thống băng tải. Hầu hết các đầu ra digital trên hệ thống điều khiển hoạt động trên 24 volt DC hoặc 120 volt AC. Vậy làm cách nào để khởi động và dừng động cơ công nghiệp xoay chiều ba pha ?

► Câu trả lời đơn giản là sử dụng bộ khởi động động cơ

1/ Các kiểu khởi động động cơ

Nhiều loại bộ điều khiển động cơ có sẵn, các loại và kiểu dáng khác nhau đều có những ứng dụng cụ thể trong điều khiển công nghiệp.

Tất cả các bộ điều khiển động cơ được thiết kế để giữ cho động cơ không hoạt động cho đến khi bộ điều khiển yêu cầu kích hoạt. Sau khi được kích hoạt, dòng điện có thể truyền đến động cơ, cung cấp năng lượng cho các cuộn dây của động cơ và bắt đầu quay động cơ.

Việc kích hoạt bộ điều khiển động cơ thường được thực hiện bằng một thiết bị cơ điện được tích hợp trong bộ điều khiển, còn được gọi là công tắc tơ. Phương pháp khác cũng có thể được sử dụng.

Bộ điều khiển động cơ còn được gọi là bộ khởi động động cơ. Các thiết bị này thường được lắp đặt như một đơn vị cùng với mạch ngắt tích hợp như công tắc tơ hoặc loại thiết bị truyền động động cơ khác, bảo vệ quá tải mạch và bảo vệ quá tải động cơ .

Bộ điều khiển động cơ có thể được phân theo phương pháp khởi động và theo kiểu khởi động

2.Phương pháp khởi động động cơ

Bộ điều khiển động cơ có thể được phân loại theo phương pháp khởi động.

2.1 Điện áp tối đa, không đảo chiều (FVNR)

Loại khởi động đầu tiên là bộ điều khiển động cơ với điện áp tối đa, không đảo chiều. Như tên của nó, khi một công tắc tơ của bộ điều khiển hoạt động ( loại bộ điều khiển động cơ này, còn được gọi là FVNR ) , cho phép cấp điện áp đường dây tối đa cho động cơ .

Với bộ điều khiển động cơ FVNR, vị trí của các pha đường dây là cố định và động cơ chỉ có thể hoạt động theo một hướng quay.
 

2.2/ Điện áp tối đa, đảo chiều

Trong bộ điều khiển này có hai trạng thái kích hoạt riêng biệt:

• Một là điều khiển động cơ theo hướng thuận
• Một trạng thái để cho phép động cơ hoạt động theo chiều ngược lại.

Điều này được thực hiện bằng cách thêm một công tắc tơ thứ hai .

• Công tắc tơ kích động cơ quay thuận giống như trong phương pháp FVNR
• Công tắc tơ kích động cơ quay ngược làm đổi vị trí của hai trong số các pha

Sự đảo ngược hai pha này làm cho từ trường trong các cuộn dây của động cơ bị đảo chiều, làm cho động cơ quay theo chiều ngược lại.

Các biện pháp bảo vệ vật lý đặc biệt được áp dụng để ngăn chặn tác động gây hại khi cả hai bộ tiếp điểm hoạt động cùng một lúc.

2.3/ Giảm điện áp

Loại thứ ba của phương pháp khởi động động cơ được gọi là khởi động với điện áp giảm đi. Động cơ lớn có thể có dòng khởi động rất cao có thể gây hại cho động cơ hoặc bản thân bộ điều khiển động cơ.
Loại bộ điều khiển động cơ này giới hạn lượng dòng khởi động bằng cách đặt điện áp giảm vào động cơ khi nó khởi động lần đầu.

Có một số cách để thực hiện điều này, chẳng hạn như máy biến áp tự động, sao- tam giác và bộ khởi động mềm. Những điều này sẽ được giải thích sau.

2.4/ Đa tốc độ

Loại cuối cùng của phương pháp khởi động động cơ là đa tốc độ. Bộ điều khiển động cơ nhiều tốc độ sử dụng linh kiện bán dẫn hoặc phương tiện biến đổi để cho phép điều khiển động cơ ở các tốc độ khác nhau. Hai trong số các phương pháp này, Biến tần cho Tốc độ và Điều khiển 2 tốc độ sẽ được mô tả ở phần sau.

3/ Các loại bộ điều khiển khởi động động cơ 

Chúng ta đã mô tả 4 phương pháp chính để khởi động động cơ, bây giờ là sáu cách chính để khởi động động cơ.

3.1/ Khởi động bằng tay 

Đầu tiên là khởi động động cơ bằng tay, yêu cầu người vận hành bật và tắt động cơ. Do các cân nhắc về an toàn, việc khởi động động cơ bằng tay được giới hạn ở động cơ từ 10 mã lực trở xuống và có thể được sử dụng cho các ứng dụng đơn hoặc ba pha.

3.2/ Bộ khởi động động cơ bằng từ tính 

Bộ khởi động động cơ từ tính, hoặc bộ khởi động trực tiếp trực tiếp , là loại bộ điều khiển tốc độ một cấp phổ biến nhất.

Đối với bộ khởi động từ tính, một nút ấn hoặc một công tắc để chọn, được kết nối với đầu vào digital PLC sau đó sử dụng để kích hoạt đầu ra digital PLC. Đầu ra PLC sẽ nối vào một cuộn dây,cuộn dây có từ tính giữ các tiếp điểm của bộ khởi động đóng lại, cho phép dòng điện đi qua động cơ.

Bộ khởi động động cơ từ được sử dụng với FVNR và bộ điều khiển động cơ điện áp tối đa có đảo chiều.

3.3/ Bộ khởi động động cơ biến áp tự động

Bộ khởi động động cơ biến áp tự ngẫu được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng khởi động giảm điện áp, đặc biệt là với các động cơ lớn.

1. Khi động cơ khởi động, có hai công tắc tơ được sử dụng . Một trong các công tắc tơ này cung cấp năng lượng cho mạch biến áp và công tắc tơ kia chuyển biến áp thành cấu hình hình sao. Đầu ra từ máy biến áp được kết nối với dây dẫn động cơ khi khởi động.
2. Khi động cơ đạt đến 85 đến 90 phần trăm điện áp tối đa, công tắc tơ hình sao sẽ mở ra, và sau đó biến áp hoạt động như một cuộn cảm để giới hạn điện áp và dòng điện vào động cơ
3. Công tắc tơ chính sau đó đóng lại và bộ điều khiển động cơ hoạt động như một FVNR với đầy đủ điện áp cho động cơ.

3.4/ Khởi động sao tam giác

Khởi động động cơ với điện áp giảm bằng sao-tam giác liên quan đến khởi động máy biến áp tự ngẫu trong đó ba công tắc tơ riêng biệt được sử dụng trong sơ đồ điều khiển động cơ.

1. Trong sao-tam giác, động cơ được khởi động ở cấu hình sao, khởi động động cơ ở khoảng một phần ba dòng điện danh định đầy đủ của động cơ.
2. Sau khi động cơ quay đến gần tốc độ tối đa, động cơ được chuyển sang cấu hình delta để chạy liên tục.

► Xem chi tiết hơn về mạch sao - tam giác: Xem tại đây 

3.5/ Khởi động mềm

Bộ khởi động mềm là một phương pháp khác được sử dụng để hạn chế dòng khởi động. Bộ khởi động mềm sử dụng linh kiện bán dẫn như Triac để hạn chế điện áp khởi động và dòng điện.

Một  bộ khởi động mềm  cho phép điện áp tăng dần trong quá trình khởi động động cơ. Điều này cho phép động cơ tăng tốc từ từ và đạt được tốc độ một cách có kiểm soát.

3.6/ Khởi động bằng biến tần (VFD)

Bộ biến tần, hoặc VFD , tương tự như bộ khởi động mềm nhưng cho phép thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số của đầu ra cho động cơ.

Bởi vì điện áp cũng được điều chỉnh trong quá trình này, dòng khởi động cũng giảm khi sử dụng VFD.

4/ Tóm lược

Bài viết này đã cung cấp một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về bốn loại kỹ thuật khởi động bộ điều khiển động cơ và sáu bộ khởi động động cơ.

Phương pháp khởi động bộ điều khiển động cơ

1. Điện áp tối đa, không đổi chiều (FVNR)
2. Điện áp tối đa, có đổi chiều
3. Giảm điện áp 
4. Đa tốc độ

Bộ điều khiển khởi động động cơ các loại

1. Thủ công (Manual)
2. Từ tính
3. Biến áp tự ngẫu
4. Dùng mạch sao - tam giác
5. Khởi động mềm
6. Biến tần (VFD)

Tham khảo: realpars