Thông tin ứng dụng kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu chế tạo bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dưới 132kW phục vụ tự động hóa công nghiệp thành phố Hải Phòng (11/08/2025)

Hải Phòng hiện có 11 khu công nghiệp, gồm nhiều nhà máy xí nghiệp. Trong các nhà máy, công ty, các dây truyền sản xuất đều có sự tham gia của động cơ điện, động cơ điện công suất lớn như: hệ thống bơm nước, hệ thống quạt gió, hệ thống máy nén khí, hệ thống chữa cháy tự động... Do vậy, nhu cầu sử dụng bộ khởi động mềm trên địa bàn thành phố là rất lớn. Bộ khởi động mềm có tác dụng giảm chi phí đầu tư thiết bị, giảm chi phí tư vấn, duy tu bảo dưỡng cho các cơ sở lắp đặt bộ khởi động mềm khởi động động cơ điện xoay chiều công suất lớn. Bên cạnh đó, cung ứng cho thị trường sản phẩm công nghiệp có tính chất nội địa hóa cao; góp phần nâng cao trình độ công nghiệp hóa của Việt Nam và thành phố Hải Phòng.

Để mở rộng sản phẩm, nhóm tác giả thuộc Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dƣới 132kW, phục vụ tự động hóa công nghiệp thành phố Hải Phòng”, PGS.TS. Phạm Tâm Thành làm chủ nhiệm.

Nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu tổng quan về khởi động mềm, từ đó thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dưới 132kW với việc nghiên cứu cấu trúc chung của hệ thống khởi động mềm; nghiên cứu yêu cầu, tính năng của bộ khởi động mềm với 4 chế độ (Start Ramp, Kick Start, Khởi động có giám sát dòng và Dừng mềm). Nghiên cứu tính toán, thiết kế bộ khởi động mềm gồm các bộ phận: mạch động lực của bộ khởi động mềm, mạch điều khiển phát xung, vi xử lý tín hiệu số và phần mềm lập trình, mạch vi điều khiển, chương trình điều khiển; đồng thời mô phỏng hoạt động bộ khởi động mềm trên máy tính và hoàn thiện kết quả mô phỏng.

Hình ảnh mặt ngoài của tủ khởi động mềm.

Từ việc nghiên cứu thiết kế bộ khởi động mềm, nhóm tác giả đề tài đã chế tạo bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dưới 132kW. Trong đó việc nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bộ khởi động mềm đã lựa chọn phương pháp chế tạo mạch công suất 2 nhánh van và 02 phương pháp chế tạo mạch điều khiển. Quy trình chế tạo bộ khởi động mềm được cụ thể hóa gồm quy trình chế tạo mạch công suất (chọn các thiết bị mạch công suất, thiết bị đóng cắt và bảo vệ, bố trí các thiết bị mạch công suất trên tủ điện); quy trình chế tạo mạch điều khiển (tính toán thiết kế mạch điều khiển phát xung, mạch vi điều khiển, thiết kế chương trình điều khiển, mô phỏng, chế tạo mạch và thử nghiệm); hoàn thiện quy trình chế tạo bộ khởi động mềm (đặt hàng các linh kiện, thiết bị cho bộ khởi động mềm; khoan cắt, lắp đặt vỏ bộ khởi động mềm; lắp ráp van, cánh tản nhiệt; lắp ráp bản mạch; nạp code cho vi điều khiển; nạp code cho HMI; lắp ráp các bảng mạch vào bộ khởi động mềm; vận hành thử nghiệm và kiểm tra). Việc thử nghiệm chế tạo mẫu bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dưới 132kW gồm: thử nghiệm chế tạo mạch lực của bộ khởi động mềm, mạch khuếch đại xung và cách ly, mạch điều khiển và cài đặt thuật toán điều khiển bộ khởi động mềm trong các Uc/uP. Kết quả vận hành thử nghiệm hoạt động tốt với dải điện áp hoạt động từ 380-440V. Dải điện áp đo được đạt độ chính xác cao từ 200V-440V. Giá trị này phù hợp với lưới điện và thiết bị điện ở Việt Nam. Dòng điện khởi động có thể đặt từ 1 tới 3 lần dòng định mức, khả năng chịu quá tải theo danh định gấp 5 lần dòng định mức với thời gian chịu tải tới 5s. Dòng tức thời tới 11 lần dòng định mức trong 1s. Bộ khởi động mềm có khả năng đo và bảo vệ quá điện áp, quá nhiệt trên cánh tản nhiệt, quá dòng đặt, cảnh báo mất pha. Bảo vệ dòng đặt được thiết kế theo hai cấp độ bao gồm: bảo vệ quá dòng bằng thiết bị phần cứng với mạch điện tử riêng; bảo vệ quá dòng bằng mạch điện tử kết hợp với phần mềm đo và đặt giới hạn dòng điện trên HMI. Bộ khởi động mềm hoàn thoàn phù hợp với loại tải bơm nước. Nhóm khách hàng tiềm năng là các hệ thống cứu hỏa tại các tòa nhà chung cư, các cơ sở công nghiệp.

Với kết quả nghiên cứu trên, nhóm tác giả đã xây dựng hồ sơ thiết kế mẫu, kèm tài liệu hướng dẫn vận hành bộ khởi động mềm cho động cơ điện ba pha công suất dưới 132kW. Sản phẩm bộ khởi động mềm với các thông số đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia như: điện áp hoạt động 380-400V, thời gian khởi động từ 0-300 giây, thời gian dừng mềm 0-300 giây, dòng khởi động từ 50-250A. 

Với kết quả nghiên cứu, đây là lần đầu tiên ở Việt Nam chế tạo được một sản phẩm bộ khởi động mềm hoàn thiện có khả năng thương mại với phần cứng, phần mềm được thiết kế, chế tạo bằng các nguồn lực trong nước do đội ngũ khoa học Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam kết hợp với Công ty Gia Khánh và đội ngũ khoa học của nhà trường thực hiện.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.