Hệ thống máy nén khi

1. Khởi động mềm

1.1. Tổng quan

Khởi động mềm (Soft start) là thiết bị được sử dụng hỗ trợ quá trình khởi động của động cơ điện AC, giúp bảo vệ động cơ khỏi bị hư hại do dòng điện lớn đột ngột khi khởi động và tránh sụt áp hệ thống lưới điện bằng cách tăng dần điện áp cấp vào động cơ từ một mức điện áp định trước lên đến điện áp định mức (để dừng mềm thì ngược lại) bằng cách điều khiển góc kích SCR, thường dùng cho động cơ vừa và lớn.

Hình 1. Cấu tạo bộ khởi động mềm.

Cấu tạo của khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor (SCR) đấu song song ngược. Ở trạng thái ngắt điện, thyristor ngăn không cho dòng điện chạy qua, khi ở trạng thái mở, thyristo mở dần góc kích (góc mở của các van bán dẫn) cho phép dòng điện chạy qua từ từ, động cơ bắt đầu khởi động và tăng tốc dần. Điện áp được điều khiển bằng cách điều khiển góc mở của van. Khi van mở hoàn toàn, điện áp đạt đến giá trị điện áp định mức và lúc đó động cơ sẽ đạt đến tốc độ tối đa cho phép. Vì momen động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, momen gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp.

1.2. Ứng dụng

- Khởi động mềm thường được sử dụng trong các ứng dụng như:

• Yêu cầu động cơ tăng tốc và tăng momen xoắn từ từ khi khởi động hoặc dừng động cơ
• Hạn chế dòng khởi động cao cho các động cơ lớn để tránh các vấn đề về sụt áp lưới điện hoặc hư hỏng động cơ
• Kiểm soát tốc độ khởi động để tránh momen xoắn hoặc lực căng đột ngột gây hư hỏng cho các hệ thống cơ khí như băng tải, hệ thống dẫn động bằng dây đai, bánh răng, khớp nối
• Ứng dụng động cơ bơm để tránh tăng áp đột ngột khi bắt đầu bơm, gây hiện tượng “búa nước” làm vỡ đường ống.

- Lợi ích của bộ khởi động mềm:

• Hỗ trợ quá trình khởi động, giảm sụt áp điện lưới
• Bảo vệ động cơ khi có sự cố quá dòng, quá áp, mất pha, lỗi pha đầu vào và đầu ra, non tải, bảo vệ ngắn mạch cho tải, bảo vệ quá tải
• Tăng tuổi thọ động cơ và các chi tiết thiết bị cơ khí

1.3. Ưu điểm

• Có thể tự điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng, có thể dừng mềm, tăng tốc từ từ,…
• Giúp điều chỉnh tốc độ của động cơ dễ dàng mà không ảnh hưởng gì đến các yêu cầu về công nghệ, cấu tạo thiết bị, máy móc hay hệ thống mạng lưới điện.
• Có đầy đủ tính năng bảo vệ động cơ và mạng lưới điện khi xảy ra hiện tượng như quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha,… giúp động cơ bền bỉ hơn, bảo vệ các thiết bị kết nối với hệ thống điện.
• Có thể dùng kết hợp với động cơ để điều chỉnh tốc độ động cơ.
• Tiết kiệm năng lượng, chi phí hóa đơn điện hiệu quả.
• Nhỏ gọn hơn, tiết kiệm chi phí đầu tư hơn nếu so với biến tần cùng công suất.

1.4. Nhược điểm

• Vì sử dụng theo nguyên lý thay đổi điện áp đầu vào để thay đổi tốc độ động cơ nên có thể khiến momen khởi động yếu, nên cần biết cách lựa chọn khởi động mềm phù hợp.
• Không phù hợp lắm với các động cơ lớn, khởi động nặng nề, khởi động quá khó khăn, vì khoảng điều chỉnh thời gian tăng – giảm tốc tương đối hẹp.
• Khởi động mềm chỉ có chức năng chính là giúp động cơ trong quá trình khởi động chứ không đảo chiều và điều chỉnh được tốc độ của động cơ.

2. Dự án mẫu

2.1. Mô tả yêu cầu

Các xưởng gia công cơ khí sử dụng máy cắt CNC laser, plasma, … các loại máy này thường có tiêu chuẩn bảo vệ an toàn cho máy rất cao. Trong các công đoạn gia công cơ khí cần sử dụng máy nén khí công suất lớn để làm sạch bề mặt kim loại bằng Phương pháp phun cát/bi áp lực lớn. Khi máy nén khí khởi động gây hiện tượng sụt áp dẫn đến các máy CNC dừng đột ngột do nguồn điện không đủ điều kiện hoạt động làm ảnh hưởng đến sản xuất.​

• Công suất máy nén khí: 75kW​.
• Dùng khởi động mềm cho động cơ 3 phase, 6 đầu dây​.
• Hệ thống có các đèn chỉ thị phase, đèn báo trạng thái hoạt động, alarm​.

Hình 2. Hệ thống máy nén khí.

Dòng điện định mức của bơm:

2.2. Danh sách thiết bị

STT	Mã thiết bị	Mô tả	Số lượng	Hãng SX
1	SVA30-3-0200-02	MCCB Master 3P-200A 35kA	1	IEK
2	SFB-33-75-A-00	Khởi động mềm 75 kW	1	IEK
3	BLS10-ADDS-230-K04	Đèn báo màu đỏ	2	IEK
4	BLS10-ADDS-230-K05	Đèn báo màu vàng	1	IEK
5	BLS10-ADDS-230-K06	Đèn báo màu xanh	2	IEK
6	BBG40-ANE-K04	Nút dừng khẩn cấp, 1NO, 1NC	1	IEK
7	KKM41-095-230-11	Contactor 3P 95A, coil 220VAC, 1NO,1NC	2	IEK
8	ORM-1-2C-AC220V-L-B	Relay trung gian 14 chân	4	IEK
9	ORS-M-1-2-G	Đế relay trung gian 14 chân	4	IEK
10	DF81	Vỏ cầu chì	3	Schneider
11	DF2BA0200	Ruột cầu chì	3	Schneider

2.3. Bản vẽ nguyên lý

Hình 3. Bản vẽ nguyên lý.

Xem chi tiết bản vẽ tại đây.

2.4. Layout 3D

Hình 4. Layout 3D bên trong và ngoài mặt tủ điều khiển.

Hình 5. Layout 3D hệ thống máy nén khí.

2.5. Video mô phỏng nguyên lý của hệ thống