Phân biệt giữa biến tần và khởi động mềm

 Cả biến tần và khởi động mềm đều cho phép khởi động động cơ điện một cách nhẹ nhàng và “mềm” từ đó làm tăng tuổi thọ động cơ và các cơ cấu cơ khí, giảm tổn thất điện năng và không ảnh hưởng chất lượng của lưới điện điều mà các phương pháp khởi động truyền thống như khởi động trực tiếp hay khởi động sao/tam giác không thể có được. Tuy nhiên, tùy theo yêu cầu thực tế mà ta lựa chọn phương pháp khởi động động cơ dùng biến tần hoặc khởi động mềm. Sau đây, xin nêu ra các ưu nhược điểm của 2 phương pháp trên:

1. Biến Tần

Máy biến tần

Ưu điểm:

     + Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều.
     +Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau.
     + Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng.
     + Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
     + Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc (dệt, băng tải …).
     + Đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ: Quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha …

     + Có thể kết nối mạng với hệ thống điều khiển trung tâm.

Nhược điểm:

      + Đòi hỏi người lắp đặt và vận hành thiết bị phải có kiến thức nhất định.

      + Chi phí đầu tư ban đầu cao.

2. Khởi động mềm

Khởi động mềm

Ưu điểm:

      + Khởi động và dừng động cơ nhẹ nhàng, có điều khiển.

      + Có các chức năng  bảo vệ động cơ quá tải, ngược pha, mất pha …

      + Giá thành thấp (Thấp hơn so với biến tần)

Nhược điểm:

      + Không điều chỉnh được tốc độ hoạt động.

Từ những ưu nhược điểm trên, chúng ta thấy rằng tùy theo yêu cầu thực tế mà lựa chọn biến tần hay khởi động mềm.

Ví dụ:  Với một trạm bơm nước dù công suất lớn, để cho phép động cơ làm việc tại một thời điểm nhất định và dừng tại thời điểm nhất định một cách nhẹ nhàng ( tránh hiện tượng búa nước trong đường ống ) thì chỉ cần khởi động mềm là đủ. Ngược lại, việc cần điều khiển động cơ với các chế độ hoạt động khác nhau như cần tốc độ lúc nhanh, lúc chậm (làm việc ở các tốc độ khác nhau) tạo áp suất khác nhau trong đường ống thì nhất thiết cần sử dụng biến tần mới có khả năng làm điều này. Tóm lại khởi động mềm chỉ cho phép tăng dần vận tốc động cơ đến tốc độ làm việc nhưng không thể giúp động cơ vận hành ở các vận tốc khác. Việc lựa chọn biến tần hay khởi động mềm ảnh hưởng lớn đến giá thành đầu tư ban đầu của công trình do đó đòi hỏi người thiết kế cần khảo sát, đánh giá kỹ yêu cầu trước khi quyết định lựa chọn.

 Điểm giống nhau giữa biến tần và khởi động mềm

Máy biến tần SC

Khởi động mềm và biến tần đều cho phép khởi động động cơ điện một cách nhẹ nhàng và “mềm” từ đó làm tăng tuổi thọ động cơ và các cơ cấu cơ khí, giảm tổn thất điện năng và không ảnh hưởng chất lượng của lưới điện – điều mà các phương pháp khởi động truyền thống như khởi động trực tiếp hay khởi động sao/tam giác không thể có được. Tuy nhiên, tùy theo yêu cầu thực tế mà ta lựa chọn phương pháp khởi động động cơ dùng biến tần hoặc khởi động mềm.

Điểm khác nhau giữa biến tần và khởi động mềm

Khởi động mềm

Đặc điểm chung của khởi động mềm và biến tần là dùng điều khiển động cơ (chủ yếu là tốc độ) một cách mềm mại và tiết kiệm năng lượng,

Điểm khác nhau cơ bản của khởi động mềm và biến tần đó là: Biến tần có khả năng cho phép động cơ làm việc liên tục ở các mức (tức tốc độ làm việc liên tục) khác nhau còn khởi động mềm thì không.

VD: Với một trạm bơm tưới tiêu dù công suất lớn, để cho phép động cơ làm việc tại một thời điểm nhất định và dừng tại thời điểm nhất định thì chỉ cần khởi động mềm là đủ. Ngược lại, việc cần điều khiển động cơ với các chế độ hoạt động khác nhau như cần tốc độ lúc nhanh, lúc chậm (làm việc ở các tốc độ khác nhau) Thì nhất thiết cần sử dụng biến tần mới có khả năng làm điều này. Tóm lại khởi động mềm chỉ cho phép tăng dần vận tốc động cơ đến tốc độ làm việc nhưng không thể giúp động cơ vận hành ở các vận tốc khác.

Cả biến tần và khởi động mềm dùng thay thế các điều khiển sao – tam giác truyền thống và rất thích hợp cho các ứng dụng bơm/quạt li tâm để hạn chế dòng khởi động. Đây là giải pháp kinh tế nhất để khởi động/dừng động cơ công suất lớn nhờ: Giảm tác hại do quá trình quá độ động học của lưu chất như triệt sự va đập nước khi khởi động/ dừng bơm. Bảo vệ tránh chạy không tải, mất hoặc ngược pha, quá tải động cơ, kẹt cơ khí. Giảm ảnh hưởng đến nguồn cung cấp (dòng đỉnh và sụt áp khi khởi động) Khả năng giao tiếp với mạng điều khiển.

Biến tần thay đổi tần số điện áp cấp nguồn cho động cơ nhằm điều chỉnh tốc độ phù hợp với các yêu cầu của hệ truyền động. Giá trị “tốc độ tham chiếu” lấy từ bộ điều khiển quá trình (lưu lượng hay áp suất). Đây là bộ điều khiển loại PI và có thể tách rời hay tích hợp sẵn trong biến tần. Các tốc độ tham chiếu và chức năng “tăng tốc/ giảm tốc” đôi khi còn được sử dụng để vận hành theo các tín hiệu điều khiển logic.

Ngoài các ưu điểm như khởi động mềm, biến tần còn có những tính năng ưu việt khác như: Điều chỉnh lưu lượng và áp suất ở mức yêu cầu hiệu suất cao hơn trong chế độ làm việc liên tục tự động hóa hoàn toàn, tiết kiệm điện năng đáng kế. Biến tần kết hợp động cơ không đồng bộ có thể thay thế giải pháp truyền thống sử dụng van điều khiển và cho phép tiết kiệm điện năng nhờ khả năng thay đổi tốc độ. Việc loại bỏ van tiết lưu sẽ đơn giản hóa đáng kể hệ thống đường ống và giảm thiểu việc tổn hao áp suất.

Như vậy, cả biến tần và khởi động mềm đều có thể thực hiện việc khởi động/ dừng động cơ tốt như nhau. Sự khác biệt cơ bản trong ứng dụng là biến tần có khả năng thay đổi tốc độ làm việc của động cơ nhưng khởi động mềm thì không thể.
Khởi động mềm và tiết kiệm điện năng

Về mặt công nghệ, có thể dễ dàng tích hợp vào khởi động mềm chức năng dịch lui pha của sóng điện áp để tiết kiệm điện năng khi động cơ làm việc ở chế độ nhẹ tải. Tuy nhiên, trên thực tế động cơ có thể tiêu tốn nhiều điện năng hơn khi sử dụng chức năng này.
Chức năng tiết kiệm điện năng của khởi động mềm, nếu có, thực chất là nhằm vào việc cải thiện hiệu suất động cơ. Thực tế chế độ làm việc ảnh hưởng đến phân nửa tổn hao của động cơ, nửa kia là tổn hao cơ (ma sát và thông gió). Như vậy, với động cơ có hiệu suất 95%, điện năng tiết kiệm được tối đa là 2.5%. Theo kết quả thực nghiệm, để đạt được mức tiết kiệm trên, động cơ phải giảm xuống dưới 50%.