Khi khởi động động cơ điện không đồng bộ 3 pha, chắc hẳn các bạn sẽ phân vân không biết nên sử dụng phương pháp khởi động nào là tối ưu nhất. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu một cách cụ thể, toàn diện nhất để giúp các bạn nắm rõ hơn về các phương pháp dùng để khởi động động cơ điện không đồng bộ 3 pha cũng như ưu - nhược điểm của từng phương pháp.
Nội dung
1. Khái niệm động cơ điện là gì?
Động cơ điện còn gọi là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ. Máy điện được dùng để chuyển đổi ngược lại (từ năng lượng cơ sang năng lượng điện) thì sẽ được gọi là máy phát điện hoặc là dynamo. Các phương pháp khởi động động cơ điện thường dùng cho các thiết bị điện trong gia đình, chẳng hạn như: tủ lạnh, máy giặt, quạt điện, máy bơm nước, máy hút bụi.
Sơ đồ hệ thống khởi động trên động cơ ô tô
Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện:
- Phần chính của động cơ điện bao gồm có phần đứng yên (phần tĩnh, còn gọi là stato) và phần chuyển động (phần quay, hay còn gọi rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hoặc sử dụng nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên của roto và stato được đấu nối với nguồn điện, xung quanh nó lúc này sẽ tồn tại các từ trường quay. Sự tương tác từ trường của phần rotor cũng như stator lúc này sẽ tạo ra chuyển động quay của phần rotor ở xung quanh trục hay xung quanh 1 mô men.
- Phần lớn các động cơ điện thường hoạt động căn cứ vào nguyên lý điện từ. Một số loại động cơ dựa trên nguyên lý hoạt động khác, chẳng hạn như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp, nhưng trên thực tế cũng ít được sử dụng.
- Nguyên lý cơ bản của các động cơ điện chính là có 1 lực cơ học tồn tại trên một cuộn dây đang có dòng điện chạy qua, chúng đang nằm trong 1 từ trường. Lực này hoạt động theo định luật của lực Lorentz và chúng chuyển động vuông góc với cuộn dây cũng như với từ trường.
- Phần lớn động cơ từ trường đều xoay nhưng cũng có 1 số động cơ tuyến tính. Trong động cơ xoay, phần chuyển động sẽ được gọi là rotor, còn phần đứng yên được gọi là stator.
Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của động cơ điện
2. Các phương pháp khởi động động cơ điện, ưu - nhược điểm của từng phương pháp
a) Phương pháp thay đổi đầu dây quấn
Trong quá trình vận hành của động cơ điện và khi khởi động, chúng ta cần quan tâm nhất là vấn đề: Giảm thấp dòng điện khởi động thông qua hệ thống dây dẫn chính vào dây quấn stato động cơ ngay trong thời điểm khởi động.
Phương pháp giảm thấp cho dòng điện khởi động thực chất chính là giảm thấp điện áp được cung cấp vào động cơ ngay tại thời điểm khởi động. Theo lý thuyết thì chúng ta có được quan hệ mô men (hay còn gọi là ngẫu lực) khởi động sẽ tỷ lệ thuận với bình phương của giá trị điện áp hiệu dụng cung cấp vào động cơ. Như vậy, quá trình giảm giá trị dòng điện khi động cơ khởi động sẽ dẫn tới hậu quả là làm giảm thấp giá trị của mô men khởi động.
Trong thực tế, các biện pháp làm giảm dòng khởi động sẽ được chia làm 2 dạng như sau:
- Giảm điện áp nguồn cấp vào trong dây quấn stato bằng cách sử dụng biến áp giảm áp hoặc tiến hành lắp đặt các phần tử hạn áp (còn gọi là cầu phân áp) dùng điện trở hoặc điện cảm.
- Sử dụng bộ biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều 3 pha, sử dụng linh kiện điện tử điều chỉnh nhằm thay đổi điện áp hiệu dụng của nguồn áp 3 pha cung cấp vào cho động cơ. Hệ thống khởi động này còn được gọi là phương pháp khởi động mềm (tiếng Anh là soft start) cho động cơ.
Các phương pháp tiến hành ra dây trên stato của động cơ điện không đồng bộ 3 pha:
- Động cơ điện 3 pha có 6 đầu dây ra (đấu vận hành theo một trong hai cấp điện áp nguồn điện 3 pha tương ứng với sơ đồ đấu hình chữ Y hay đấu tam giác.
- Động cơ điện 3 pha có 9 đầu dây ra, tức là đấu nối vận hành theo 1 trong 2 phương pháp chính là đấu Y nối tiếp – Y song song, đấu tam giác nối tiếp - tam giác song song.
- Động cơ điện 3 pha có 12 đầu dây, tức là đấu vận hành theo 1 trong 4 cấp điện áp nguồn điện 3 pha, chúng tương ứng với 1 trong các sơ đồ đấu dây hình chữ Y nối tiếp, hình chữ Y song song, đấu hình tam giác nối tiếp, đấu hình tam giác song song.
Phương pháp thay đổi đầu dây quấn cho động cơ điện 3 pha
b) Giảm dòng khởi động dùng điện trở, giảm áp cấp vào dây quấn
Một trong các phương pháp giảm áp để khởi động cho động cơ điện nữa là đấu nối tiếp điện trở Rmm vào bộ dây quấn của stato ngay tại lúc khởi động. Tác dụng của điện trở Rmm trong trường hợp này chính là làm giảm áp được đặt vào từng pha của dây quấn stator.
Tương tự như phương pháp thay đổi sơ đồ đấu nối dây để làm giảm dòng khởi động, phương pháp làm giảm áp cung cấp vào dây quấn stator cũng có khả năng làm giảm cả mô men mở máy. Do tính chất của mô men luôn tỷ lệ với bình phương điện áp cung cấp vào trong động cơ.
Thông thường, chúng ta hay chọn các cấp giảm áp có giá trị: 80 %, 64%, 50%,... dành cho động cơ.Tương ứng với các cấp độ giảm áp này, mô men mở máy cũng chỉ vào khoảng 65%; 50% và 25% giá trị mô men mở máy khi tiến hành cấp nguồn trực tiếp bằng điện áp định mức vào trong dây quấn stator.
c) Mở máy bằng khởi động mềm
Đặc điểm của phương pháp này là thiết bị khởi động mềm sử dụng công cụ thyristors để điều khiển dòng điện áp được cấp cho động cơ. Do vậy nó sẽ làm giảm dòng khởi động, đồng thời làm gia tốc của động cơ cũng không bị tăng đột ngột, do đó hạn chế được hiện tượng sụt áp của máy biến áp trong khi động cơ đang khởi động.
Ưu điểm của phương pháp khởi động này là hạn chế được dòng khởi động, đồng thời điều chỉnh các momen lực mở máy 1 cách hợp lý. Hiện nay, hầu như tất cả các phương pháp khởi động mềm đều được tích hợp sẵn các chức năng để bảo vệ động cơ là vì vậy.
Phương pháp này còn có chức năng dừng mềm, chẳng hạn như biến tần, nó loại trừ được các hiện tượng xấu cho dòng điện như xung áp lực nước, hạn chế tình trạng tăng vọt áp suất trong hệ thống bơm và tránh được các hư hỏng cho các vật liệu dễ vỡ khi chúng được tải trên băng chuyền, từ đó làm tăng tuổi thọ cho các chi tiết truyền dẫn lực.
Đặc biệt, khởi động mềm điều chỉnh tốc độ động cơ khi khởi động hoạt động rất mịn mượt và êm. Tuy nhiên, đối với nhiều trường hợp, chức năng điều tốc như vậy vẫn chưa đủ. Khi đó, người ta sẽ phải dùng 1 bộ khởi động mềm để điều khiển được mô men nhằm làm giảm lực, đồng thời giúp dừng động cơ theo cách tối ưu nhất để có thể tránh được hiện tượng búa nước.
Mở máy cho động cơ bằng khởi động mềm
d) Phương pháp dùng điện cảm để làm giảm áp cấp cho dây quấn
Phương pháp này khi thực hiện đúng sẽ có tác dụng làm giảm áp cấp vào trong dây quấn stator tại thời điểm khởi động. Chúng ta sẽ đấu nối tiếp bộ phận điện cảm (có giá trị điện kháng) ký hiệu là Xmm vào dây quấn stator.
Do tính chất mô men sẽ tỷ lệ bình thường với điện áp cấp vào cho động cơ nên chúng ta thường chọn các cấp giảm áp với các giá trị từ 80% giảm xuống 50% để khởi động cho động cơ. Tương ứng với các cấp độ giảm áp này, mô men mở máy lúc này sẽ chỉ còn khoảng từ 65 - 25% giá trị mô men mở máy khi động cơ cấp nguồn trực tiếp đúng bằng định mức dòng điện vào dây quấn stator.
e) Giảm dòng khởi động dùng máy biến áp tự ngầu giảm áp
Với các phương pháp làm giảm dòng mở máy có sử dụng điện trở Rmm hay Xmm, dòng điện mở máy chạy qua dây quấn lúc này cũng chính là dòng điện chạy qua dây nguồn. Khi sử dụng 1 cái máy biến áp nhằm giảm áp để đặt vào dây quấn stator trong lúc khởi động thì dòng điện mở máy chạy qua dây quấn sẽ giảm xuống thấp. Nhưng dòng điện lúc này sẽ chỉ xuất hiện ở phía thứ cấp của biến áp, còn dòng điện chạy qua dây nguồn lại chính là dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp biến áp.
Với cách dùng biến áp để giảm áp, dòng điện ở phía cuộn sơ cấp sẽ có giá trị thấp hơn là dòng điện ở phía thứ cấp. Tóm lại, khi sử dụng máy biến áp giảm áp để làm giảm dòng khởi động, lúc này dòng điện mở máy chạy qua dây nguồn sẽ thấp hơn là dòng điện mở máy được sử dụng khi tiến hành phương pháp làm giảm dòng cùng với điện trở Rmm hay Xmm.
Khi sử dụng biến áp giảm áp để giảm dòng khởi động thì thời gian hoạt động của máy biến áp cũng tồn tại rất ngắn. Khi đó, chúng ta có thể sử dụng 1 trong các dạng máy biến áp tự ngẫu sau đây:
- Biến áp tự ngẫu loại 3 pha và 3 trụ,
- Biến áp tự ngẫu loại 3 pha DO.
Tương tự trường hợp đã trình bày trong các danh mục ở trên, chiếc máy biến áp giảm áp sẽ được bố trí với nhiều cấp điện áp ra để có thể tương ứng với các mức 80 - 64 và 50% của giá trị mô men mở máy trực tiếp, lúc này chỉ còn khoảng 65 - 50 - 25% giá trị mô men mở máy trực tiếp giảm dần khi đang cung cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức được cung cấp vào trong stator.
Video đấu điện, đo ampe motor điện 90kw 125hp 4 cực
Kết luận
Bài viết trên đây đã cung cấp cho các bạn một số phương pháp khởi động động cơ điện, ưu - nhược điểm của từng phương pháp. Thông qua đó, các bạn có thể lựa chọn cho mình 1 phương pháp tối ưu mà không cần phải băn khoăn nhiều. Đồng thời, các bạn cũng biết cách lựa chọn loại động cơ điện phù hợp với điều kiện kinh tế cũng như mục đích sử dụng của mình.
Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:
- Động Cơ Điện 1 Chiều Là Gì? Nguyên Lý, Ứng Dụng Và Các Phương Pháp Khởi Động
- Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha Roto Lồng Sóc: Nguyên Lý Làm Việc Và Sơ Đồ Khởi Động
- Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
- Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
- Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
- Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsu Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc
