Đồ án truyền động điện - TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 4800MW11kV

Võ Duy Luyện – Châu Thành Hiển

TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG
CƠ 4800MW-11kV
1.

Lý do chọn đề tài .
1.1 Đặt vấn đề .
1.2 Các Phương pháp khởi động
a. Khởi động trực tiếp
b. Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato
c.

Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy

d. Mở máy bằng phương pháp đổi nối Y-∆
e. Khởi động động bằng cách thêm điện trở phụ vào rôto
f. Phương pháp khởi động bằng biến tần
g.

Khởi động mềm

h. Phương pháp khởi động động cơ bằng động cơ phụ
Kết luận .
Tính toán khởi động động cơ 4800MW.
2.1 Tính khởi động(dòng-moment-thời gian,…)
2.2 Thiết bị và các phương pháp khởi động động cơ 4800MW.
Tính toán chọn động cơ phụ khởi động
3.1 Tính toán chọn động cơ phụ.
3.2 Thiết bị điều khiển động cơ phụ.
Chương trình điều khiển khởi động động cơ dùng PLC S7-1200

- Viết chương trình dựa trên thời gian khởi động động cơ , dòng khởi
1.3
2.

3.

4.

5.

6.
7.

động , tốc độ quay cần đạt,…
Tủ điện điều khiển động cơ.
- Chọn Thiết bị đóng ngắn cho động cơ chính
- Tủ điều khiển động cơ chính.
Mô phỏng
Hướng phát triển đề tài


Võ Duy Luyện – Châu Thành Hiển


Võ Duy Luyện – Châu Thành Hiển


Võ Duy Luyện – Châu Thành Hiển

1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo yêu cầu của sản phẩm, động cơ điện lúc làm việc thường phải khởi
động và dừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lưới
mà yêu cầu về khởi động đối với động cơ điện khác nhau. Có khi yêu cầu
mômen khởi động dòng lớn, có khi cần hạn chế dòng điện khởi động và có
khi cần cả 2. Những yêu cầu trên đòi hỏi phải có tính năng khởi động thích
ứng.
Trong nhiều trường hợp do phương pháp khởi động hay do chọn động cơ
có tính năng khởi động không thích đáng nên thường gây nên những sự cố
không mong muốn.
Nói chung khi khởi động một được cần xét đến để thích ứng với đặc
tính cơ của tải.
-

Phải có mômen khởi động đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải

-

Dòng điện khởi động càng nhỏ càng tốt


Võ Duy Luyện – Châu Thành Hiển

- Phương pháp khởi động và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc
chắn ,...
- Tổn hao công suất trong quá trình khởi động càng thấp càng
tốt.
Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau, khi yêu cầu dòng điện

khởi động nhỏ thường làm cho mômen khởi động giảm theo hoặc cần các
thiết bị phụ tải đắt tiền. Vì vậy căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn
phương pháp khởi động thích hợp.


Với động cơ không đồng bộ hiện nay có các phương pháp sau :
•
•
•
•
•
•
•

Khởi động trực tiếp.
Phương pháp khởi động sử dụng cuộn kháng.
Phương pháp sử dụng biến áp tự ngẫu.
Phương pháp khởi động đổi nối Sao- Tam giác.
Khởi động bằng biến tần.
Khởi động mềm .
Khởi động bằng động cơ phụ.

Phương trình cân bằng mômen trong quá trình khởi động

M – Mc =J
Trong đó:
o
o
o

M - Mômen điện từ của động cơ f1(ω);
MC - Mômen cản của tải: f2(ω);
J - Mômen quán tính.

o
o
o

Tăng tốc độ thuận lợi khi dω/dt > 0 → M > MC
(M - MC) càng lớn thì tốc độ tăng càng nhanh.
Máy có quán tính lớn thì thời gian khởi động tk lớn.

Ta thấy:

Dòng điện khởi động Ik:

Ik =
Thông thường: Ik = (4 ÷ 7)Iđm ứng với điện áp Uđm .
Mômen khởi động Mk:

Mk =
Yêu cầu khi khởi động động cơ :
• Mômen khởi động Mk phải lớn để thích ứng với đặc tính tải.
• Dòng khởi động Ik càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
• Thời gian khởi động tk cần nhỏ để máy có thể làm việc được ngay.
• Thiết bị khởi động đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng lượng.


Những yêu cầu trên là trái ngược nhau, vì thế tùy theo yêu cầu sử dụng và công
suất của lưới điện mà ta chọn phương pháp khởi động thích hợp.

1.2 Các Phương pháp khởi động
a . Khởi động trực tiếp
Khởi động là quá trình đưa động cơ đang ở trạng thái nghỉ (đứng im) vào
trạng thái làm việc quay với tốc độ định mức.
Khởi động trực tiếp, là đóng động cơ vào lưới không qua một thiết bị phụ
nào. Việc cấp một điện áp định mức cho stato động cơ dị bộ rô to lồng sóc hoặc
động cơ dị bộ ro to dây quấn nhưng cuộn dây rô to nối tắt, khi rô to chưa kịp
quay, thực chất động cơ làm việc ở chế độ ngắn mạch. Dòng động cơ rất lớn, có
thể gấp dòng định mức từ 4 đến 8 lần. Tuy dòng khởi động lớn như vậy nhưng
mô men khởi động lại nhỏ do hệ số công suất cos0 rất nhỏ (cos0 = 0,1- 0,2),
mặt khác khi khởi động, từ thông cũng bị giảm do điện áp giảm làm cho mô men
khởi động càng nhỏ.
Dòng khởi động lớn gây ra 2 hậu quả quan trọng:
- Nhiệt độ máy tăng vì tổn hao lớn, nhiệt lượng toả ra ở máy nhiều (đặc
biệt ở các máy có công suất lớn hoặc máy thường xuyên phải khởi động).
- Vì thế trong sổ tay kỹ thuật sử dụng máy bao giờ cũng cho số lần khởi
động tối đa, và điều kiện khởi động.


- Dòng khởi động lớn làm cho sụt áp lưới điện lớn, gây trở ngại cho các phụ
tải cùng làm việc với lưới điện.
- Vì những lý do đó khởi động trực tiếp chỉ áp dụng cho các động cơ có công
suất nhỏ so với các công suất của nguồn, và khởi động nhẹ (moment cản
trên trục động cơ nhỏ). Khi khởi động nặng người ta không dùng phương
pháp này.
Ưu điểm:
o Thiết bị khởi động đơn giản.
o Mômen khởi động Mk lớn,
o Thời gian khởi động tk nhỏ

Nhược điểm:
o Dòng khởi động Ik lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
o Phương pháp này dùng cho những động cơ công suất nhỏ và công
suất của nguồn lớn hơn nhiều lần công suất động cơ.


b. Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato
Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stator:
Mục đích của phương pháp này là giảm dòng điện mở máy nhưng đồng thời
mômen mở máy cũng giảm xuống, do đó đối với những tải yêu cầu có mômen mở
máy lớn thì phương phap này không dùng được .Tuy vậy đối với những thiết bị
yêu cầu mômen mở máy nhỏ thì phương pháp này rât thích hợp. Các phương pháp
sau đây nhằm mục đích giảm dòng điện khởi động. Nhưng khi giảm điện áp thì
mômen khởi động cũng giảm theo.
o Khởi động dùng cuộn kháng mắc nối tiếp vào mạch stator.
o Khởi động dùng mba tự ngẫu.
o Khởi động bằng cách đổi nối Y → Δ.
Khi mở máy trong mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng .Sau khi mở máy
song bằng cách đóng cầu dao D2 thì điện kháng này bị nối ngắn mạch. Điều
chinh trị số của điện kháng thì có thể có được dòng điện mở máy cần thiết .Do có
điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đầu cực động cở điện U’k
sẽ nhỏ hơn điện áp lưới U1.
Gọi:
o Dòng điện mở máy khi mở máy trực tiếp là Ik
o Mômen mở máy khi mở máy trực tiếp Mk.
Sau khi thêm điện kháng vào, dòng điện mở máy còn lại :
I’k = k Ik’ (k< 1)
Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy, tham số của máy điện vẫn giữ không đổi thì
khi dòng điện mở máy nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ sẽ bằng :
U’k=kU1.

Vì mômen mở máy tỉ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó mômen mở máy


bằng:
M’k = k Mk’.
Ví dụ: nối điện kháng vào phần ứng với k = 0,6 thì
I’k = 0,6Ik & M’k = 0,36Mk
Nghĩa là chỉ bằng 0,36 lần mômen mở máy lúc Uđm.
Ưu điểm: của phương pháp này là thiết bị đơn giản.
Nhược điểm: là làm giảm dòng điện mở máy thì mômen giảm xuống bình phương
lần. Phương pháp này dùng trong động cơ có công suất nhỏ và trung bình .
Sơ đồ:
o Các cầu dao CD1 và CD2, cuộn điện kháng CK.
Nguyên lý hoạt động:
o Khi khởi động: CD2 mở, CD1 đóng, stato nối vào lưới điện qua điện kháng
CK.
o Khi động cơ quay ổn định: đóng CD2, ngắn
mạch điện kháng CK, stato nối trực tiếp vào
lưới.


c. Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy
Sơ đồ mở máy như ỏ hình 2.3 trong đó TN là biến áp tự ngẫu ,bên cao áp nối với
lưới điện , bên hạ áp nối với động cơ điện. Trước khi khởi động :Cắt CD2 và đóng
CD3 MBA TN để ở vị trí điện áp đặt vào động cơ khoảng (0.6÷0.8)Uđm Đóng
CD1 để nối dây quấn stato vào lưới điện thông qua MBA TN sau khi động cơ
quay ổn định đóng cầu dao CD2 và mở cầu dao CD3ra. Gọi tỉ số biến đổi điện áp
của biến áp tự ngẫu là kT (kT<1) thì U’k = kTU1. do đó dòng điện mở máy và
mômen mở máy của động cơ điện sẽ là:
I’k = kTIk.

M’k = k2TMk.
Gọi dòng diện lấy từ lưới vào là I1 (dòng điện sơ cấp của máy biến áp tự ngẫu)
thì dòng điện đó bằng:
I1 = kTIk = k2T I’k.
So với phương pháp trên ta thấy, khi chọn kT = 0,6 thì mômen mở máy vẫn
bằng M’k = 0,36Mk nhưng dòng điện mở máy lấy từ lưới vào nhỏ hơn nhiều:
I1 = k2T Ik = 0,36Ik.
Ngược lại khi lấy từ lưới vào một dòng điện mở máy bằng dòng điện mở máy
của phương pháp trên thì với phương pháp này ta có mômen mở máy lớn hơn.
Ưu điểm:
- Dùng biến áp tự ngẫu đảm bảo mômen mở máy lớn nhất ở một giới hạn dòng
điện đã cho do đó quy trình mở máy diễn ra nhanh.hơn .Phương pháp này rất ít
hao phí điện năng và có hiệu suất đạt cao hơn.
Nhược điểm:
- Dùng biến áp có giá thành cao, không kinh tế.

d. Mở máy bằng phương pháp đổi nối Y-∆


Phương pháp mở máy Y-∆ thích ứng với những máy khi làm việc bình thường đấu
tam giác .Khi mở máy ta đổi thành Y, như vậy điện áp dưa vào hai đầu mỗi pha
chỉ còn U1/ .Sau khi máy đã chạy rồi, đấu lại thành cách đấu tam giác. Sơ đồ đấu
dây như ở hình2.4, khi mở máy thì đóng cầu dao D1, còn cầu dao D2 thì đóng về
phía dưới, như vậy máy đấu Y. khi máy đã chạy rồi thì đóng cầu dao D2 về phía
trên, máy đấu theo tam giác. Theo phương pháp Y - ∆ thì khi dây quấn đấu Y, điện
áp pha trên dây quấn là:
Ukf = U1.
I’kf = Ik.

M’k = Mk.
Do khi đấu Y để mở máy thì dòng điện 3 pha bằng dòng điện dây mà khi mở
máy trực tiếp thì máy đấu tam giác (khi ấy Ukf = U1 và Ik = Ikf) cho nên khi mở
máy đấu Y thì dòng điện bằng:
I1 = I’kf = Ikf = Ik.
Nghĩa là dòng điện và mômen mở máy đều bằng 1/3 dòng điện và mômen khi ở
máy trực tiếp .trên thực tế trường hợp này tương tự như dùng một biến áp tự ngẫu
để mở máy mà tỷ số biến đổi điện áp kT = .Phương pháp mở máy Y - ∆ Tương đối
đơn giản nên được dùng rộng rãi đối với những động cơ điện khi làm việc đấu
tam

giác.

Ưu điểm:
o Phương pháp này khởi độn đơn giản, dùng với thiết bị đóng cắt thông
thường.
Nhược điểm:
o Mômen khởi động giảm đi 3 lần không thích hợp cho máy yêu cầu mômen
khởi động lớn. Sự thay đổi dòng điện đột ngột khi chuyển từ mạch Y sang
∆ có thể làm bộ bảo vệ tác động .Khi đổi nối có khoảng thời gian dòng điện
bị gián đoạn.


o

e. Khởi động động bằng cách thêm điện trở phụ vào rôto :
Phương pháp này chỉ thích dụng với những động cơ điện rôto dây quấn


vì đặc điểm của loại động cơ này là có thể thêm điện trở vào cuộn dây rôto

Để mở máy động cơ điện không đồn bộ rôto dây quấn, người ta giảm dòng điện
trực tiếp trong rôto .
Khi khởi động dây quấn rôto được mắc nối tiếp với các điện trở phụ R pk (hình
2.5) .Đầu tiên K1 và K2 mở, động cơ khởi động qua điện trở phụ lớn nhất, sau
đó đóng K1 rồi K2 giảm dần điện trở phụ về không . Khi tốc độ động cơ gần
bằng tốc độ định mức, ta loại điện trở phụ ra khỏi mạch rôto . Đường đặc tính
mômen ứng với các điện trở phụ khởi động R p1 và Rp2 (Hình 2.5 b) . Lúc khởi
động n = 0 thì s =1 Muốn mômen khởi động Mk = Mmax thì Sth = 1.

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp khởi động:
Ưu điểm:
o Mômen khởi động Mk lớn.
o Dòng điện khởi động Ik nhỏ.


Nhược điểm:
o Chỉ áp dụng được với động cơ KĐB rô to dây quấn.
o Động cơ rôto dây quấn chế tạo phức tạp hơn rôto lồng sóc nên giá thành đắt
hơn, bảo quản khó khăn hơn và hiệu suất cũng thấp hơn.
f. Phương pháp khởi động bằng biến tần :
Do sự phát triển của công nghệ điện tử, ngày nay người ta đã chế tạo được các bộ
biến tần có tính chất kỹ thuật cao và giá thành rẻ, do đó ta có thể áp dụng phương
pháp khởi động bằng tần số. Thực chất của phương pháp này như sau: Động cơ
được cấp điện từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp nguồn cung cấp có giá
trị rất nhỏ, sau khi đóng động cơ vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần số và điện
áp nguồn cung cấp cho động cơ, tốc độ động cơ tăng dần, khi tần số đạt giá trị
định mức, thì tốc độ động cơ đạt giá trị định mức. Phương pháp khởi động này
đảm bảo dòng khởi động không vượt quá giá trị dòng định mức.
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.

g.

Khởi động mềm

Khởi động mềm (soft start ) là khởi động dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều để
điều khiển điện áp stato bằng cách điều khiển góc kích SCR.Thường dùng cho
động cơ vừa và lớn, động cơ nhỏ có thể dùng phương pháp đổi sao – tam giác.
Công dụng của khởi động mềm?
Đặc trưng của khởi động mềm khác với các phương pháp khởi động khác. Khởi
động mềm có các thysistor trong mạch chính, và điện áp đặt vào động cơ được
điều chỉnh với một bảng mạch in. Bộ khởi động mềm sử dụng trong thực tế là khi
trong quá trình bắt đầu khởi động thì điện áp đặt vào động cơ thấp. Dòng khởi
động và mô men khởi động cũng thấp.
Trong phần đầu của khởi động, điện áp đặt vào động cơ là thấp …

Nói một cách khác, loại bỏ dao động là không cần thiết trong quá trình khởi động.
Dần dần, điện áp và mô men tăng lên để động cơ bắt đầu tăng tốc.

Một trong những lợi ích của phương pháp khởi động mềm này là khả năng để điều
chỉnh mô men chính xác khi cần thiết cho dù ứng dụng là tải hay không.


Khởi động mềm giúp tránh đi những ảnh hưởng nhiều hơn cho các thiết bị máy
móc, và kết quả là chi phí bảo trì thấp hơn.
Một tính năng của bộ khởi động mềm là chức năng dừng mềm, chức năng này thực
sự hữu ích khi dừng bơm, nơi mà xảy ra hiện tượng búa nước khi dừng trực tiếp
như trong khởi động sao- tam giác và khởi động trực tiếp.
Chức năng dừng mềm cũng rất hữu ích khi dừng băng tải vận chuyển các vật liệu
dễ vỡ, có thể bị hư hỏng khi các vành đai dừng quá nhanh.
Ứng dụng khởi động mềm vào thực tiễn?
•
•
•
•
•

Động cơ điện cho chuyên chở vật liệu.
Động cơ bơm.
Động cơ vân hành non tải lâu dài.
Động cơ có bộ chuyển đổi (ví dụ hộp số, băng tải ..)
Động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy,
máy nghiền, máy ep, máy khuấy, máy dệt …

Ưu điểm của khởi động mềm:

•

Có thể điều chỉnh trơn.
Phạm vi điều chỉnh rộng.
Có thể sử dụng dừng mềm.
Hiện nay với phát triển của điện tử công suất thì giá cũng không cao lắm và

•

hoạt động cũng khá ổn định.
Có thể dùng kết hợp để điều chỉnh tốc độ động cơ.

•
•
•

Nhược điểm của khởi động mềm:
•
•
•
•

Khó thi công.
Khó bảo trì bảo dưỡng.
Điện áp và dòng điện sau điều chỉnh không sin hoàn toàn.
Càng điều chỉnh càng bị méo và biên độ sóng hài củng cao hơn.
h. Phương pháp khởi động động cơ bằng động cơ phụ

Đây là phương pháp áp dụng cho những động cơ lớn .Những động cơ cần khởi
động đảm bảo tốc độ thời gian và Mômen. Ngăn được quá dòng đối với động cơ.

Phương pháp : dùng động cơ phụ kéo động cơ chính quay đúng bằng tốc độ


định mức , cơ cấu cơ khí ngắt cơ cấu truyền động giữa động cơ chính và động cơ
phụ và đóng điện động cơ chính . Thường thì phương pháp này được áp dụng đối
với những động cơ lớn yêu cầu về dòng khởi động thấp từ I kd= 11.3Idm. Để đảm
bảo về thời gian và dòng khởi động chúng ta dùng thêm PLC để giám sát hệ thống
một cách toàn vẹn nhất.
Ưu điểm :
• Dòng khởi động nhỏ.
• Tính chính xác về thời gian cao.
• Giảm sụt áp đáng kể .
• Tăng tuổi thọ cho dây dẫn ,thiết bị,..
Nhược điểm :
• Chi phí lớn .
• Cơ cấu cơ khí chuyển động cũng là một vấn đề cần chú trọng kỹ lưỡng.
• Tính toán chi tiết.
• Chỉ dùng với những động cơ lớn .

1.3 Kết Luận
Như vậy với những phương pháp trình bày ở trên ta thấy được ưu và nhược
điểm của từng loại . Các phương pháp trên ứng với từng ứng dụng cụ thể
trong công nghiệp , trong đời sống thực tế. Đề tài này đưa qua để khởi động
động cơ lớn cực lớn những động cơ trung thế hoặc hạ thế cần dòng khởi
động lớn . Yêu cầu đặt ra là vẫn đáp ứng được dòng khởi đông lớn nhưng
Moment khởi động không giảm , thêm vào đó yêu cầu tối cần thiết là phải
tránh sụt áp lưới điện, tránh quá dòng cho dây dẫn trong và ngoài động cơ .
Nhằm đảm bảo những yêu cầu khắc khe phía trên ta cần có một phương
pháp thích hợp nhất . Phương pháp khởi động bằng động cơ phụ và kết hợp
với PLC trong khởi động là phương pháp tối ưu nhất nên ta dùng phương

pháp đó .


CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ
Tính toán các thông số khởi động

I.

Yêu cầu khi khởi động một động cơ cần chú ý các đặc điểm sau
+ Momen khởi động phải lớn để thích ứng với đặc tính tải
+ Dòng khởi động càng nhỏ càng tốt để tránh ảnh hưởng đến phụ tải khác
+ Thời gian khởi động cần nhỏ để máy có thể hoạt động được ngay
+ Thiết bị khởi động đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng lượng
+ Phương pháp khởi động phải phù hợp với yêu cầu sử dụng, công suất động cơ và
công suất lưới điện
Phương trình cân bằng mômen trong quá trình khởi động:
M − Mc = J

dω
dt

Trong đó: M - Mômen điện từ của động cơ f1(ω); MC - Mômen cản
của tải: f2(ω); J - Mômen quán tính.
Ta thấy:
+ Tăng tốc độ thuận lợi khi dω/dt > 0 → M > MC
+(M - MC) càng lớn thì tốc độ tăng càng nhanh.
+ Máy có quán tính lớn thì thời gian khởi động tk lớn.
1.

Khởi động trực tiếp

Công thức để xác định dòng khởi động :


IK =

U1
(r1 + C1r2' ) 2 + ( x1 + C1 x2' ) 2

Dòng khởi động Ik thường bằng 7 ~ 10 lần Iđm ứng với điện áp định mức
khởi động được tính toán theo công thức :

mi
U12 r2'
Mk =
ω1 (r1 + C1r2' ) 2 + ( x1 + C1 x2' ) 2
Dòng khởi động Ik bằng phương pháp khởi động trực tiếp theo lí thuyết được
tính toán ước lượng như sau :

I k = 7 ÷ 10 I dm
I dm =

P
4800000
=
U dm cos ϕ 11000 × 0,92

= 474 (A)

I k = 7 ÷ 10 I dm = (7 ÷ 10) × 474 = 3318 ÷ 4740( A)


Do dòng khởi động quá lớn để có thể điều khiển và bảo vệ, đồng thời khi khởi
động với dòng Ik quá lớn sẽ gây sụt áp trong toàn lưới điện ảnh hưởng đến các thiết
bị khác trong lưới.
Thời gian khởi động động cơ chính nếu được khởi động trực tiếp sẽ tốn thời
gian lớn để có thể đưa động cơ vào hoạt động ổn định. Vì công suất động cơ rất
lớn, moment khởi động của động cơ cũng phải lớn để có thể kéo trục động cơ
quay, nhưng do hạn chế tác hại của dòng khởi động lớn thì phải hạn chế moment


khởi động để làm giảm dòng khởi động xuống nhiều nhất có thể nên sẽ tốn thời
gian khởi động cho động cơ chính.
Khi chọn khởi động bằng động cơ phụ, ta đã giảm tối đa dòng khởi động I k của
động cơ chính xuống tới bằng định mức I dm. Nhờ động cơ phụ được khởi động
trước kéo theo rotor động cơ chính quay đạt đến ổn định n = 1493 rpm thì mới tiến
hành đóng điện cho động cơ chính. Lúc này xem như động cơ chính đang hoạt
động ở định mức, quán tính rotor đang quay với tốc độ định mức nên dòng cấp vào
cũng chính là dòng Idm.
Phương pháp khởi động gián tiếp này được áp dụng khá phổ biến ở các nhà
máy công nghiệp nặng với các motor có công suất lớn, dòng khởi động là quá lớn
so với mức có thể điều khiển thì người ta áp dụng phương pháp khởi động gián tiếp
như thế này để làm giảm dòng định mức và có thể dễ dàng kiểm soát được dòng
điện cấp, dòng sự cố và tránh ảnh hưởng tới các thiết bị khác trong lưới khi khởi
động động cơ công suất lớn.
2.

Khởi động bằng động cơ phụ

Do động cơ chính được kéo quay trước bằng động cơ phụ, sau khi động cơ
chính đạt tốc độ ổn định thì mới đóng máy cắt cấp điện cho động cơ chính nên
dòng khởi động của động cơ chính sẽ bằng dòng định mức của nó. Hay nói cách
khác, thời gian động cơ chính quay từ n = 0 cho đến khi n = 1493 rpm thì động cơ
chưa được cấp điện, lúc đóng máy cắt cấp điện thì động cơ đã hoạt động ở tốc độ
định mức, dòng điện cấp vào lúc đó được gọi là I k cũng chính là dòng Idm của động
cơ.

I dm =

P
4700000
=
= 474 A
U dm cos ϕ 11000 × 0,92


I k = I dm = 474 A
Dòng khởi động của động cơ chính khi được khởi động bằng phương pháp này
nhỏ hơn nhiều so với khởi động bằng phương pháp trực tiếp, giúp giảm tối thiểu
ảnh hưởng khi khởi động đối với các thiết bị khác trong lưới điện chung. Khi dòng
khởi động nhỏ thì ta sẽ dễ dàng điều khiển và bảo vệ thiết bị hơn, ít tốn kém và
tăng độ tin cậy của thiết bị khởi động. Vì vậy ưu tiên sử dụng phương pháp khởi
động động cơ công suất lớn bằng động cơ phụ khá phổ biến.
Thời gian khởi động động cơ chính tk phụ thuộc vào công suất và thời gian khởi
động của động cơ phụ.
Tính toán dòng khởi động cho động cơ phụ - pony motor :
Nếu động cơ phụ được khởi động trực tiếp thì dòng khởi động theo lí thuyết
được tính toán như sau :

I dm. phu =

P
258000
=
= 406 A
U dm cos ϕ 690 × 0,92

Dòng khởi động Ik.phu nếu được khởi động trực tiếp thì sẽ có giá trị từ 7 đến 10
lần dòng định mức

I K . phu = (7 ÷ 10) I dm. phu = (7 ÷ 10) × 406 = 2842 ÷ 4060 A
Dòng khởi động bằng phương pháp này rất lớn xấp xỉ với giá trị của I k động cơ
chính khi khởi động bằng phương pháp này. Với dòng khởi động cực lớn thì sẽ dễ
dẫn đến sụt áp toàn lưới điện khi khởi động động cơ, gây ảnh hưởng đến các thiết
bị khác cũng như ảnh hưởng đến hiệu quả công việc.


Phương pháp khởi động Động cơ phụ - pony motor bằng biến tần, dòng điện
khởi động Ik sẽ tăng dần từ 0 cho đến Idm và có thể thay đổi bằng phương pháp điều
khiển thông qua biến tần.

I dm. phu =

P
258000
=
= 406 A
U dm cos ϕ 690 × 0,92

Ưu điểm của việc sử dụng biến tần để điều khiển động cơ phụ :
Bảo vệ động cơ khỏi mài mòn cơ khí.
Khi khởi động động cơ trực tiếp từ lưới điện, vấn đề shock và hao mòn cơ khí
là không thể kiểm soát. Biến tần giúp khởi động êm động cơ, dù cho quá trình khởi
động - ngắt động cơ diễn ra liên tục, hạn chế tối đa hao mòn cơ khí.
Tiết kiệm điện, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.
Khi khởi động trực tiếp, dòng khởi động lớn gấp nhiều lần so với dòng định
mức, làm cho lượng điện tiêu thụ tăng vọt. Biến tần không chỉ giúp khởi động êm,
mà còn làm cho dòng khởi động thấp hơn dòng định mức, tiết kiệm lượng điện ở
thời điểm này. Đồng thời, không gây sụt áp (thậm chí gây hư hỏng) cho các thiết bị
điện khác trong cùng hệ thống. Ngoài ra đối với tải bơm, quạt, máy nén khí…hoặc
những ứng dụng khác cần điều khiển lưu lượng/áp suất, biến tần sẽ giúp ngừng
động cơ ở chế độ không tải, từ đó tiết kiệm tối đa lượng điện năng tiêu thụ.
Đáp ứng yêu cầu công nghệ
Đối với các ứng dụng cần đồng bộ tốc độ, như ngành giấy, dệt, bao bì nhựa, in,
thép,…hoặc ứng dụng cần điều khiển lưu lượng hoặc áp suất, như ngành nước, khí
nén…hoặc ứng dụng như cẩu trục, thang máy…Việc sử dụng biến tần là điều tất
yếu, đáp ứng được yêu cầu về công nghệ, cải thiện năng suất.