Ứng dụng khởi động mềm Siemens trong sản xuất

Trong môi trường sản xuất công nghiệp hiện đại, mọi dây chuyền, máy móc đều được thiết kế để đạt hiệu suất tối đa và độ tin cậy cao nhất. Trái tim của các hệ thống này chính là các động cơ điện xoay chiều. Tuy nhiên, việc khởi động các động cơ này, đặc biệt là các động cơ công suất lớn, theo phương pháp truyền thống (như khởi động trực tiếp hoặc sao-tam giác) luôn là một bài toán nan giải. Chúng gây ra những cú sốc lớn cho cả hệ thống điện và cơ khí, dẫn đến sụt áp lưới, hao mòn thiết bị và tăng chi phí bảo trì. Để giải quyết triệt để vấn đề này, Khởi động mềm Siemens đã trở thành một giải pháp tiêu chuẩn, cung cấp một phương pháp khởi động và dừng êm ái, thông minh, giúp bảo vệ toàn diện động cơ và máy móc, góp phần nâng cao sự ổn định cho toàn bộ nhà máy.

Giới thiệu về khởi động mềm Siemens là gì?

Khởi động mềm Siemens (Siemens SIRIUS Soft Starter) là một thiết bị điện tử công suất được thiết kế chuyên dụng để điều khiển quá trình khởi động và dừng của động cơ điện xoay chiều (AC) ba pha.

Chức năng cốt lõi của nó không phải là điều khiển tốc độ (như biến tần), mà là kiểm soát điện áp đầu ra cấp cho động cơ. Thay vì đóng điện đột ngột 100% như contactor, khởi động mềm sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất gọi là Thyristor (hay SCR). Bằng phương pháp điều khiển góc pha, thiết bị sẽ từ từ nâng điện áp cấp cho động cơ từ một mức điện áp mồi ban đầu (ví dụ 30% điện áp định mức) lên đến điện áp lưới đầy đủ (100%) trong một khoảng thời gian (gọi là thời gian tăng tốc) do người dùng cài đặt.

Quá trình tăng điện áp một cách từ từ này giúp mô-men xoắn của động cơ được tăng lên êm ái, kéo theo dòng điện khởi động được giới hạn ở một mức an toàn (thường chỉ 2-4 lần dòng định mức). Tương tự, khi dừng, nó thực hiện quá trình dừng mềm (soft stop) bằng cách giảm dần điện áp về không, loại bỏ các cú sốc cơ khí khi dừng đột ngột. Các dòng khởi động mềm hiện đại của Siemens còn tích hợp sẵn contactor bypass (tiếp điểm rẽ mạch) bên trong, giúp tối ưu hiệu suất và tăng độ bền cho thiết bị.

Xem thêm: Tổng quan về khởi động mềm Siemens chi tiết nhất

Tại sao khởi động mềm lại phù hợp trong sản suất

Khởi động mềm Siemens là giải pháp lý tưởng cho sản xuất công nghiệp hiện đại vì chúng giải quyết đồng thời nhiều vấn đề cốt lõi mà các phương pháp khởi động truyền thống không thể làm được.

Giảm dòng khởi động, bảo vệ lưới điện

Một động cơ công nghiệp khi khởi động trực tiếp (DOL – Direct On-Line) sẽ tạo ra một dòng điện vọt lố (inrush current) rất lớn, có thể cao gấp 6 đến 8 lần dòng điện định mức. Dòng điện đột ngột này gây ra hiện tượng sụt áp nghiêm trọng trên toàn bộ lưới điện của nhà máy. Hậu quả là đèn chiếu sáng bị nhấp nháy, các thiết bị điện tử nhạy cảm như PLC, máy tính có thể bị treo hoặc khởi động lại, và các thiết bị đóng cắt khác có thể bị ngắt.

Khởi động mềm Siemens giải quyết triệt để vấn đề này. Bằng cách cho điện áp tăng từ từ, nó giới hạn dòng điện khởi động ở một mức an toàn có thể cài đặt trước (ví dụ: 3 lần dòng định mức). Điều này giúp lưới điện nhà máy luôn ổn định, cho phép các thiết bị khác hoạt động mà không bị gián đoạn. Hơn nữa, nó cho phép các kỹ sư thiết kế hệ thống điện (máy biến áp, cáp động lực, thiết bị đóng cắt) ở mức sát hơn với tải vận hành thực tế thay vì phải dự phòng quá lớn cho dòng khởi động.

Khởi động và dừng êm ái, giảm sốc cơ khí

Khi động cơ khởi động trực tiếp, mô-men xoắn được tạo ra gần như tức thời ở mức rất cao, gây ra một cú sốc cơ khí cực lớn lên toàn bộ hệ thống truyền động. Giống như việc bạn đạp ga hết cỡ trên một chiếc xe hơi, nó gây ra lực giật mạnh, làm mòn và hỏng các chi tiết.

Khởi động mềm cung cấp một quá trình khởi động êm ái. Mô-men xoắn được tăng lên từ từ, giúp động cơ tăng tốc mượt mà. Lợi ích trực tiếp là bảo vệ toàn diện hệ thống cơ khí:

• Băng tải: Hàng hóa, chai lọ trên băng tải không bị xô đổ, trượt ngã. Dây băng tải và hộp số không bị giật, tránh bị rách hoặc vỡ bánh răng.
• Máy bơm: Loại bỏ hiện tượng búa nước (water hammer) khi khởi động. Chức năng dừng mềm (giảm áp từ từ) cũng loại bỏ hiện tượng búa nước khi dừng bơm, bảo vệ đường ống, van một chiều và các khớp nối khỏi bị vỡ.
• Quạt: Giảm tải đột ngột lên cánh quạt và bạc đạn, ngăn ngừa hiện tượng trượt, mòn và đứt dây curoa.

Tiết kiệm năng lượng và chi phí bảo trì

Lợi ích về năng lượng của khởi động mềm đến từ hai yếu tố. Thứ nhất, việc loại bỏ các đỉnh dòng khởi động giúp giảm tổn thất điện năng trên lưới và giảm chi phí phạt công suất đỉnh. Thứ hai, các dòng khởi động mềm Siemens hiện đại đều được tích hợp contactor bypass. Nghĩa là các linh kiện bán dẫn (Thyristor) chỉ làm việc trong vài giây khi khởi động và dừng. Khi động cơ đã chạy ổn định, một tiếp điểm cơ khí bên trong sẽ tự động đóng lại, cho dòng điện chạy qua, loại bỏ hoàn toàn tổn hao nhiệt trên linh kiện bán dẫn.

Về chi phí bảo trì, lợi ích là rất rõ ràng. Bằng cách loại bỏ sốc cơ khí, tuổi thọ của các bộ phận như bạc đạn, hộp số, dây curoa, khớp nối… được kéo dài đáng kể, giảm tần suất và chi phí cho việc dừng máy để sửa chữa, thay thế.

Nâng cao độ tin cậy và ổn định của dây chuyền sản xuất

Sự ổn định của dây chuyền sản xuất phụ thuộc vào sự ổn định của từng thiết bị. Một hệ thống khởi động bằng Sao-Tam giác truyền thống có một “điểm chết” khi chuyển mạch từ Sao sang Tam giác, gây sụt mô-men xoắn và sụt áp lần thứ hai. Khởi động mềm Siemens cung cấp một đường đặc tính tăng tốc liên tục, không có điểm gián đoạn, đảm bảo động cơ đạt tốc độ định mức một cách mượt mà.

Ngoài ra, các dòng khởi động mềm Siemens còn tích hợp bộ bảo vệ động cơ điện tử toàn diện (quá tải, mất pha, kẹt rô-to, thấp dòng…). Chúng bảo vệ động cơ chính xác hơn rơ le nhiệt cơ học, giúp phát hiện sớm các sự cố và ngắt động cơ an toàn, giảm thiểu thời gian dừng máy ngoài kế hoạch.

Dễ tích hợp và điều khiển tự động

Khởi động mềm Siemens được thiết kế để dễ dàng thay thế cho các hệ thống contactor truyền thống. Chúng hỗ trợ các kiểu đấu dây điều khiển 2 dây (duy trì tín hiệu) hoặc 3 dây (nhấn-thả) tiêu chuẩn, dễ dàng kết nối với các nút nhấn đơn giản hoặc ngõ ra rơ le từ PLC.

Đối với các nhà máy thông minh, các dòng cao cấp hỗ trợ các module truyền thông cắm rời cho phép giao tiếp qua PROFINET, PROFIBUS, Modbus TCP/RTU, EtherNet/IP. Điều này cho phép hệ thống SCADA/PLC trung tâm có thể ra lệnh chạy/dừng, cài đặt thông số, và quan trọng nhất là thu thập dữ liệu vận hành (dòng điện, điện áp, công suất, trạng thái lỗi) từ xa, phục vụ cho việc giám sát hiệu suất và bảo trì dự đoán.

Giảm tiếng ồn và nâng cao môi trường làm việc

Một lợi ích thường bị bỏ qua là giảm thiểu tiếng ồn. Các cú sốc cơ khí khi khởi động trực tiếp hoặc tiếng “cạch” lớn khi chuyển mạch Sao-Tam giác tạo ra ô nhiễm tiếng ồn đáng kể trong nhà máy. Quá trình khởi động êm ái của khởi động mềm giúp loại bỏ các tiếng ồn này. Đồng thời, việc loại bỏ hiện tượng búa nước trong hệ thống bơm cũng làm cho toàn bộ hệ thống đường ống vận hành êm ái hơn.

Xem thêm: Lợi ích của khởi động mềm Siemens trong hệ thống công nghiệp

Các ứng dụng của khởi động mềm Siemens trong sản xuất

Khả năng khởi động và dừng êm ái giúp khởi động mềm Siemens trở thành giải pháp lý tưởng cho hàng loạt ứng dụng công nghiệp.

Trong dây chuyền sản xuất tự động

Trong một dây chuyền sản xuất tự động, ví dụ như dây chuyền đóng chai hoặc đóng gói thực phẩm, nhiều động cơ băng tải, máy móc phải khởi động và dừng đồng bộ. Việc sử dụng khởi động mềm đảm bảo các băng tải tăng tốc và giảm tốc cùng một nhịp, giữ cho sản phẩm không bị xô đẩy, lật đổ giữa các công đoạn. Nó cũng cho phép hệ thống PLC trung tâm kiểm soát trạng thái của từng động cơ, đảm bảo toàn bộ dây chuyền hoạt động như một thể thống nhất.

Trong hệ thống băng tải công nghiệp

Hệ thống băng tải, đặc biệt là băng tải dài trong ngành xi măng, khai khoáng hoặc băng tải gầu (băng tải thẳng đứng), có quán tính rất lớn. Khởi động mềm là giải pháp bắt buộc để cung cấp một mô-men khởi động đủ lớn nhưng tăng từ từ, giúp động cơ thắng được lực cản ban đầu mà không làm giật, trượt hoặc rách dây băng tải. Chức năng giới hạn dòng điện cũng bảo vệ động cơ trong trường hợp băng tải bị kẹt cơ khí.

Trong hệ thống bơm và quạt công nghiệp

Đây là ứng dụng phổ biến nhất. Hầu hết các nhà máy đều có các hệ thống bơm nước làm mát, bơm cứu hỏa, bơm xử lý nước thải, và hệ thống quạt thông gió, quạt hút bụi công suất lớn.

• Đối với bơm: Khởi động mềm loại bỏ hoàn toàn hiện tượng búa nước, bảo vệ đường ống, van một chiều, đồng hồ đo và các khớp nối. Các dòng khởi động mềm cao cấp của Siemens còn có chức năng dừng bơm chuyên dụng, kiểm soát mô-men xoắn khi dừng để quá trình giảm áp diễn ra êm ái nhất.
• Đối với quạt: Các quạt ly tâm công nghiệp có quán tính rất lớn. Khởi động mềm cho phép thời gian tăng tốc dài (ví dụ 30 giây), giúp động cơ khởi động từ từ, bảo vệ bạc đạn và dây curoa khỏi bị phá hủy do lực giật đột ngột.

Trong máy nén khí và thiết bị quay tốc độ cao

Các loại máy nén khí trục vít, máy nén piston và bơm chân không vòng nước đều là các tải có mô-men khởi động cao và quán tính lớn. Phương pháp khởi động Sao-Tam giác truyền thống thường gặp thất bại (không đủ mô-men xoắn để vượt qua điểm chuyển mạch) khi máy nén phải khởi động có tải. Khởi động mềm Siemens (đặc biệt là các dòng điều khiển 3 pha) cung cấp một đường đặc tính mô-men xoắn mạnh mẽ và liên tục, đảm bảo động cơ khởi động thành công và êm ái.

Trong máy nghiền, trộn, ép và khuấy

Đây là một trong những ứng dụng nặng nề nhất. Các máy nghiền đá, máy xay, máy trộn cao su, máy khuấy hóa chất đặc… thường phải khởi động khi đang có đầy tải bên trong. Chúng đòi hỏi một mô-men khởi động cực lớn và phải được duy trì. Các dòng khởi động mềm 3 pha cao cấp của Siemens với chức năng điều khiển mô-men xoắn và giới hạn dòng điện thông minh là giải pháp bắt buộc để đảm bảo động cơ khởi động thành công mà không bị quá tải hay dừng đột ngột.

Trong hệ thống nâng hạ và vận chuyển hàng hóa

Cần làm rõ ứng dụng này. Đối với các cơ cấu nâng hạ theo phương thẳng đứng (như thang máy, pa-lăng của cẩu trục) đòi hỏi điều khiển tốc độ chính xác và khả năng giữ tải ở tốc độ bằng không, biến tần (VFD) là giải pháp bắt buộc.

Tuy nhiên, khởi động mềm Siemens vẫn có một ứng dụng rất quan trọng trong hệ thống cẩu trục. Đó là dùng để điều khiển động cơ di chuyển ngang (xe lớn di chuyển dọc nhà xưởng, và xe con di chuyển ngang cầu). Việc sử dụng khởi động mềm cho các chuyển động này giúp cẩu trục tăng tốc và giảm tốc êm ái, loại bỏ hiện tượng lắc lư, dao động của tải, giúp việc định vị tải chính xác và an toàn hơn nhiều so với khởi động trực tiếp.

Xu hướng ứng dụng khởi động mềm Siemens trong các dự án sản xuất công nghiệp tại Việt Nam

Tại Việt Nam, khởi động mềm Siemens được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nhà máy và hệ thống công nghiệp. Trong các nhà máy chế biến thủy sản, thiết bị này giúp các băng tải và máy bơm khởi động êm, giảm dòng khởi động và bảo vệ động cơ, từ đó tăng tuổi thọ thiết bị. Ở các nhà máy sản xuất giấy, xi măng hay gỗ, khởi động mềm được dùng cho quạt công nghiệp, máy nghiền và máy ép, giúp giảm sốc cơ khí, tiết kiệm điện năng và đảm bảo vận hành liên tục. Ngoài ra, các trạm bơm công nghiệp và hệ thống trong khu công nghiệp cũng sử dụng khởi động mềm Siemens để khởi động các động cơ bơm lớn một cách êm ái, hạn chế sụt áp lưới điện và nâng cao độ ổn định cho hệ thống.

Xem thêm: Hướng dẫn chọn khởi động mềm Siemens cho động cơ

Mua khởi động mềm Siemens uy tín chính hãng ở đâu?

Để đảm bảo chất lượng và hiệu suất, việc mua khởi động mềm Siemens chính hãng là yếu tố quan trọng. CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG tự hào Đại lý uy tín của Siemens tại Việt Nam, cung cấp đầy đủ CO, CQ, giá cả cạnh tranh và dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ kỹ sư hơn 10 năm kinh nghiệm.

Lời kết

Khởi động mềm Siemens đã chứng minh là một giải pháp không thể thiếu trong các hệ thống công nghiệp hiện đại. Chúng không chỉ giải quyết triệt để vấn đề sụt áp lưới và sốc cơ khí khi khởi động động cơ, mà còn tích hợp các chức năng bảo vệ thông minh và khả năng kết nối hệ thống. Việc ứng dụng các thiết bị này mang lại lợi ích kép: vừa kéo dài tuổi thọ của thiết bị cơ khí, giảm chi phí bảo trì, vừa đảm bảo sự ổn định cho lưới điện nhà máy. Bằng cách lựa chọn đúng dòng khởi động mềm cho từng ứng dụng, các doanh nghiệp đang đầu tư vào sự vận hành liên tục và hiệu quả lâu dài cho dây chuyền sản xuất của mình.

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.