Motor Điện Là Gì? Các Phương Pháp Khởi Động Động Cơ Điện 3 Pha

Bạn đã bao giờ tự hỏi điều gì tạo nên sức mạnh cho những cỗ máy khổng lồ trong các nhà máy, xí nghiệp? Bí mật nằm ở trái tim của chúng - Động cơ điện 3 pha, một "cánh tay" vô hình nhưng vô cùng mạnh mẽ, góp phần vận hành cả thế giới công nghiệp hiện đại.

Nhưng bạn có biết:

• Khởi động động cơ điện 3 pha không hề đơn giản như cắm điện và chạy.
• Việc khởi động sai cách có thể gây ra nguy hiểm và ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ.

Đừng lo lắng! Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn tất tần tật những thông tin cần thiết về các phương pháp khởi động động cơ điện 3 pha.

1. Khái niệm động cơ điện

Trước khi đi vào tìm hiểu về các phương pháp khởi động động cơ điện 3 pha, bạn cần nắm được động cơ điện là gì? Động cơ điện là các máy điện dùng để chuyển đổi từ năng lượng điện trở thành năng lượng cơ học. Hầu hết động cơ điện có hoạt động tuân theo hiệu ứng điện từ. Một số ít chính là động cơ áp điện hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng điện áp, và nó thông thường là động cơ sở hữu công suất nhỏ hoặc siêu nhỏ.

Động cơ điện - một phát minh vĩ đại của nhân loại

Các động cơ điện thường được sử dụng trong gia đình như: các loại quạt điện, tủ lạnh, máy điều hòa, máy giặt, các loại máy hút bụi, motor bơm nước,… Ngược lại với động cơ điện chính là máy phát điện, chiếc máy này thường dùng để chuyển đổi từ hình thức cơ sang dòng điện. Máy phát điện gồm có 2 loại cơ bản là máy phát điện xoay chiều (gọi là alternator) và máy phát điện 1 chiều (còn gọi là dynamo).

2. Các phương pháp khởi động động cơ điện 3 pha, ưu - nhược điểm của từng phương pháp

a) Mở máy trực tiếp để tiến hành khởi động động cơ điện

Đặc điểm: Đây được xem là 1 trong những phương pháp đơn giản nhất để khởi động cho động cơ điện. Khi mở máy trực tiếp, lúc này dòng điện mở máy sẽ lớn, kéo theo mô men mở máy cũng lớn.

Ưu điểm: Đơn giản, tiện lợi, dễ thực hiện, chi phí thấp.

Nhược điểm: Đối với các loại động cơ trung bình và cỡ lớn thì quán tính của tải lớn sẽ dẫn đến thời gian mở máy khởi động kéo dài. Điều này có thể làm động cơ điện phát nóng, ảnh hưởng không tốt đến điện áp lưới điện vì thời gian giảm áp kéo dài quá lâu.

Sơ đồ mở máy trực tiếp để tiến hành khởi động động cơ điện

Biện pháp khắc phục như sau:

• Nối nối tiếp dòng điện với điện kháng ở mạch của stato.

♣Ưu điểm: Thiết bị có kết cấu đơn giản.

♣Nhược điểm: Khi giảm dòng điện để mở máy thì mô men mở máy sẽ giảm xuống bình phương lần.

• Có thể dùng biến áp tự ngẫu để giảm điện áp mở máy.

♣Ưu điểm: Dòng điện khi mở máy nhỏ nhưng lại cho mô men mở máy lớn.

♣Nhược điểm: Giá thành thiết bị mở máy sẽ đắt tiền hơn phương pháp khởi động dùng điện kháng.

• Nối thêm một điện trở phụ vào Roto

♣Ưu điểm: Dòng điện khi mở máy nhỏ nhưng lại cho mô men mở máy lớn.

♣Nhược điểm: Động cơ roto dây quấn được chế tạo phức tạp hơn là động cơ roto lồng sóc. Do đó, khi bảo quản, vận hành sẽ khó khăn hơn. Hiệu suất thấp hơn loại động cơ roto lồng sóc.

• Biến đổi sao - tam giác: Động cơ ban đầu hoạt động ở chế độ nối dây kiểu sao (ký hiệu Y) nhưng sau một thời gian sẽ chuyển sang chế độ nối dây kiểu hình tam giác (ký hiệu D).

• Khởi động động cơ điện bằng biến đổi sao - tam giác

♣ Ưu điểm: Giảm thiểu dòng mở máy xuống bằng 3 lần so với phương pháp mở máy trực tiếp. Đồng thời, giảm mô men khởi động xuống mức khoảng 25%. Chi phí, giá thành không quá cao, hơn nữa động cơ vận hành và lắp đặt đều dễ dàng.

♣ Nhược điểm: Đối với những động cơ lớn, khi bị dừng đột ngột rất dễ phá hỏng các thành phần cơ khí. Nếu tải trọng của động cơ là quá lớn thì tiến hành phương pháp này sẽ không đủ mô men xoắn để có thể đẩy nhanh tốc độ của động cơ trước khi tiến hành chuyển sang chế độ đấu nối hình tam giác. Mô men tải cũng cao hơn 50%. Đồng thời, mô men danh định của động cơ cũng sẽ không thể sử dụng để khởi động bằng hình thức đổi đấu nối sao thành đấu nối tam giác.

b) Phương pháp đổi đầu dây quấn

Trong quá trình vận hành, khi khởi động động cơ điện, chúng ta cần quan tâm đến các vấn đề sau:

• Giảm thấp dòng điện khởi động xuống (thông qua hệ thống dây dẫn chính chạy vào dây quấn stato của động cơ) ngay vào thời điểm khởi động.
• Phương pháp làm giảm thấp dòng điện trong khi khởi động thực chất là giảm thấp điện áp cung cấp vào bên trong động cơ tại thời điểm khởi động. Theo lý thuyết mà nói, chúng ta có được quan hệ mô men (hay ngẫu lực) khởi động sẽ tỷ lệ thuận với bình phương giá trị điện áp hiệu dụng do nguồn cung cấp vào động cơ. Như vậy sẽ làm giảm giá trị dòng điện khởi động, điều này dẫn tới hậu quả là làm giảm thấp giá trị của mô men khởi động.

Trong thực tế, các biện pháp để làm giảm dòng khởi động có thể được chia làm 2 dạng như sau:

• Giảm điện áp của nguồn cấp vào dây quấn stato bằng cách: biến áp giảm áp, hay lắp đặt các phần tử hạn áp (còn gọi là cầu phân áp) sử dụng điện trở hoặc điện cảm.
• Sử dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha kết hợp dùng linh kiện điện tử để điều chỉnh 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 (soft start) thường dùng cho động cơ.
• Các phương pháp ra dây được thực hiện trên stato của động cơ không đồng bộ 3 pha, chẳng hạn như: Động cơ 3 pha 6 đầu dây ra (có cách đấu vận hành theo 1 trong 2 cấp điện áp nguồn 3 pha), sao cho tương ứng với sơ đồ đấu nối hình chữ Y hay đấu nối tam giác. 

c) Mở máy động cơ bằng khởi động mềm

Đặc điểm: Thiết bị khởi động mềm thường hay sử dụng thyristor để điều khiển điện áp cung cấp vào cho động cơ. Do vậy sẽ làm giảm thiểu dòng khởi động và làm cho gia tốc của động cơ cũng sẽ không bị tăng lên đột ngột, đồng thời còn hạn chế được hiện tượng sụt áp của máy biến áp khi khởi động động cơ.

Ưu điểm: 

• Hạn chế được dòng khởi động, đồng thời điều chỉnh được mô men mở máy 1 cách dễ dàng, hợp lý. Hiện nay, hầu như tất cả các hình thức khởi động mềm đều có tích hợp sẵn cùng với các chức năng để bảo vệ cho động cơ. 
• Đồng thời, còn có chức năng dừng mềm tương tự như biến tần, nó sẽ giúp động cơ loại trừ được các ảnh hưởng xấu như xung áp lực của nước, làm tăng vọt áp suất ở trong hệ thống bơm lên. 
• Mặt khác, giúp động cơ tránh các hư hỏng cho các vật liệu có tính chất dễ vỡ khi được tải ở trên băng chuyền. Điều này có thể  làm gia tăng tuổi thọ của các chi tiết truyền dẫn lực. Khởi động mềm còn giúp điều chỉnh tốc độ động cơ khi khởi động một cách mượt mịn và êm.

Mở máy động cơ bằng khởi động mềm

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, chức năng khởi động mềm trên vẫn chưa đủ. Khi đó, người ta phải dùng bộ khởi động mềm nhằm mục đích điều khiển được mô men, từ đó làm giảm lực và dừng được động cơ theo cách tối ưu nhất, như vậy sẽ tránh hoàn toàn được hiện tượng búa nước.

d) Giảm dòng khởi động bằng cách dùng điện trở giảm áp cấp vào đầu dây quấn

Một trong các biện pháp để giảm áp cho động cơ khi khởi động là đấu nối tiếp điện trở Rmm vào bộ dây quấn stator tại thời điểm khởi động. Tác dụng của Rmm trong trường hợp này chính là làm giảm điện áp đặt vào từng pha của dây quấn stator.

Tương tự như phương pháp làm đổi sơ đồ đấu dây để có thể giảm dòng khởi động, phương pháp giảm áp cho nguồn cấp vào dây quấn stator cũng giúp cho động cơ giảm được mô men mở máy.

Do tính chất mô men về lý thuyết sẽ tỷ lệ với bình phương điện áp cấp vào cho động cơ, thông thường người ta sẽ chọn các cấp giảm áp lần lượt là: 80% ,64% , 50% cho động cơ điện.Tương ứng với các cấp độ giảm áp này, mô men mở máy cũng sẽ giảm nhưng chỉ khoảng 65% ;50% và 25% giá trị mô men mở máy khi tiến hành cấp nguồn trực tiếp bằng định mức vào bên trong dây quấn stator.

e) Sử dụng biến tần để khởi động động cơ điện 3 pha

Đặc điểm: Có thể nói, đây chính là là phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha có hiệu quả và toàn diện nhất.

Ưu điểm: 

• Không những hạn chế được dòng khởi động mà còn tích hợp được nhiều tính năng an toàn, với chế độ bảo vệ động cơ đặc biệt chẳng hạn như mất pha, quá nhiệt, quá tải, lệch pha, quá áp, thấp áp,…
• Chế độ khởi động vô cùng êm ái, giúp bảo vệ tốt nhất các chi tiết máy, chẳng hạn như hộp số, ổ bi, phanh tang trống,... cùng những công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất, chẳng hạn như bộ điều khiển PID, chế độ làm sạch đường ống, giám sát mô men tải, chế độ khởi động bám, chế độ bảo vệ toàn diện cho động cơ không đồng bộ 3 pha.

Sử dụng biến tần để khởi động động cơ điện 3 pha

• Các dòng biến tần hiện nay, đặc biệt là biến tần có khả năng tiết kiệm điện có thể lên đến 60% năng lượng điện tiêu thụ có tuổi thọ cao và giá thành sản phẩm cũng rất tương xứng với những giá trị mà nó mang lại cho động cơ. Cho nên biến tần đang được xem là giải pháp an toàn, hoàn hảo nhất cho việc khởi động các ứng dụng điện công nghiệp.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao.

Video đấu điện, đo ampe motor điện 90 kw 125 hp 4 cực

3. So sánh chi tiết các phương pháp khởi động:

Bảng dưới đây tóm tắt các ưu điểm, nhược điểm, chi phí và ứng dụng phù hợp của các phương pháp khởi động phổ biến:

4. Hướng dẫn chi tiết cách thực hiện:

4.1 Khởi động mềm:

• Sơ đồ đấu dây:

Sơ đồ đấu dây khởi động mềm: [[đã xoá URL không hợp lệ]]([đã xoá URL không hợp lệ])

• Cài đặt thông số:

• Dòng điện khởi động
• Thời gian tăng tốc
• Mô men khởi động
• Chế độ bảo vệ

• Lưu ý khi thực hiện:

• Chọn khởi động mềm phù hợp với công suất động cơ.
• Đấu dây đúng theo sơ đồ.
• Cài đặt thông số chính xác.

4.2 Biến tần:

• Sơ đồ đấu dây:

Sơ đồ đấu dây biến tần: [[đã xoá URL không hợp lệ]]([đã xoá URL không hợp lệ])

• Cài đặt thông số:

• Tần số khởi động
• Thời gian tăng tốc
• Mô men khởi động
• Chế độ bảo vệ

• Lưu ý khi thực hiện:

• Chọn biến tần phù hợp với công suất động cơ.
• Đấu dây đúng theo sơ đồ.
• Cài đặt thông số chính xác.

5. Giải đáp các câu hỏi thường gặp:

5.1 Cách chọn dòng điện khởi động phù hợp?

Dòng điện khởi động nên được chọn dựa trên công suất động cơ và mô men khởi động cần thiết. Tham khảo tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất động cơ hoặc sử dụng công cụ tính toán để lựa chọn chính xác.

5.2 Cách xử lý khi khởi động không thành công?

Kiểm tra các vấn đề sau:

• Nguồn điện
• Đấu dây
• Cài đặt thông số
• Tình trạng động cơ

Liên hệ với chuyên gia nếu không thể khắc phục sự cố.

5.3 Các biện pháp an toàn cần lưu ý khi khởi động động cơ điện?

• Sử dụng thiết bị bảo vệ phù hợp.
• Ngắt nguồn điện trước khi thực hiện thao tác.
• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng trước khi vận hành.

Kết luận:

Bài viết này đã cung cấp cho bạn thông tin đầy đủ về các phương pháp khởi động động cơ điện 3 pha phổ biến, giúp bạn lựa chọn phương pháp phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Hãy áp dụng những kiến thức này để khởi động động cơ điện 3 pha một cách dễ dàng, an toàn và hiệu quả!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Loan, Các Hãng, Các Công Suất
• Động Cơ Điện: Cấu Tạo, Nguyên Lý Làm Việc Và Công Dụng Trong Thực Tế
• Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
• Thông Số Kỹ Thuật  Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
• Khái Niệm Motor Điện. Các Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha