Biến Tần Inverter

BIẾN TẦN LÀ GÌ?

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor).

Công dụng của biến tần?

Ngày nay, máy biến tần được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó một trong những ứng dụng phổ biến của bộ biến tần ngày nay là được tích hợp trong hệ thống cung cấp nguồn điện liên tục, hay còn gọi là bộ lưu điện (UPS: Uninterruptible Power Supply) – thiết bị được dùng để cung cấp tạm thời điện năng nhằm duy trì sự hoạt động liên tục của các thiết bị sử dụng khi điện lưới gặp sự cố (như mất điện, tăng giảm điện áp, tần số quá giới hạn cho phép, sự cố khác…) trong một khoảng thời gian với công suất giới hạn theo khả năng của UPS.

dl-9600-series-inverter

Nguyên lý hoạt động chung của bộ biến tần trong hệ thống UPS ?

Khi không có nguồn điện (lưới): Ắc quy phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện một chiều DC thành nguồn xoay chiều AC cung cấp nguồn cho tải.

Đối với dạng UPS offline / line-interactive, một trong những dạng hoạt động cơ bản nhất của bộ lưu điện, nó có tác dụng bình ổn điện áp của mạch và dự trữ năng lượng cho ắc quy. Các thiết bị điện thông thường được nối trực tiếp với nguồn điện chính. Khi điện áp đi qua mạch dưới mức quy định hay xảy ra tình trạng mất điện lưới chính, thì nguồn UPS bật chức năng sử dụng bộ biến tần (Inverter) DC-AC, một thiết bị chủ yếu sử dụng năng lượng dự trữ trong ắc quy.

Sau đó UPS sẽ chuyển mạch cho các thiết bị kết nối với đầu ra bộ biến tần này. Tiếp theo, ắc quy sẽ phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện DC thành AC và cung cấp nguồn cho tải. Thời gian chuyển này có thể kéo dài đến khoảng nhỏ hơn 20 mili giây tùy thuộc vào thời gian cần thiết để UPS phát hiện ra các sự cố điện nêu trên.

Bằng phương pháp này, thiết bị hay hệ thống lưới điện sẽ được đảm bảo ổn định trong những trường hợp bất khả kháng xảy ra liên quan đến nguồn điện có khả năng gây hư hại cho máy móc, thiết bị. Từ đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quy trình hoạt động kinh doanh.

Ứng dụng của biến tần?

Về ứng dụng biến tần với công suất điều khiển lớn được sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như:

– Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 đến trên 600kW với tốc độ khác nhau;

– Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải ;

– Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí … cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;

– Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải;

– Biến tần công suất nhỏ từ 0,18- 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ …

Với bơm và quạt ly tâm là những máy có mô men tải thay đổi theo tốc độ vòng quay như sau:

Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, Q1/Q2 = n1/n2.

Áp suất (Pa) tỷ lệ bình phương tốc độ, H1/H2 = (n1/ n2)2.

Công suất điện tiêu thụ (kW) tỷ lệ lập phương với tốc độ, P1/P2 = (n1/ n2)3.

Ở đây: Q1, H1, P1 – lưu lượng, áp suất và công suất điện tương ứng với số vòng quay định mức của động cơ ( n1= 2960, 1.460 vg/ph …).

Q2, H2, P2 – lưu lượng, áp suất, công suất điện ứng với tốc độ vòng quay được điều chỉnh (n2<n1).

Từ đó dễ dàng nhận thấy, ở một số trường hợp mà công nghệ sản xuất đòi hỏi phải điều chỉnh lưu lượng, áp suất ở động cơ máy bơm, hoặc quạt gió theo mức tải phù hợp với từng thời điểm khác nhau thì việc thay đổi tốc độ động cơ dẫn động được xem là thích hợp nhất, đặc biệt tiết kiệm điện năng. Giải pháp này đã thay thế cho phương pháp cổ truyền là khi cần thay đổi sự lưu thông chất lỏng hay chất khí phải thông qua góc mở các van ở đầu vào hoặc đầu ra của đường ống.

Công suất điện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba của tốc độ, vì thế giải pháp ứng dụng biến tần là sự lựa chọn duy nhất cho khả năng tiết kiệm điện rất cao so với động cơ làm việc với tốc độ không đổi (100% nđm).

biến tần inverter _ud

Hiệu quả khi sử dụng biến tần?

Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:

– Hiệu suất làm việc của máy cao;

– Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;

– Sử dụng biến tần an toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng biến tần cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy …

– Biến tần giúp tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành.

Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm. Từ trung tâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay …), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra.

Biến tần 3 pha 380v được ứng dụng ngày càng phổ biến để điều khiển tốc độ cho tất cả các máy móc trong các ngành, đặc biệt trong công nghiệp và xây dựng:  Máy nghiền, máy cán, kéo, máy tráng màng, máy tạo sợi, máy nhựa, cao su, sơn, hóa chất, dệt, nhuộm, đóng gói, chế biến gỗ, băng chuyền, cần trục, tháp giải nhiệt , thiết bị nâng hạ, máy nén khí, bơm và quạt… Sau đây là 1 số ứng dụng phổ biến.

biến tần_ud1

 1.Bơm nước

Đây là giải pháp ứng dụng phổ biến nhất của biến tần:

bien-tan-cho-bom-dieu-ap

1.1.Biến tần cho bơm cấp 2 ( Điều khiển lưu lượng):

-Trong hệ thống truyền thống, áp lực và lưu lượng bơm được điều khiển bởi: Động cơ nhiều tốc độ, van ra/vào hoặc hệ thống hồi lưu. Tất cả các phương pháp này đều hao phí năng lượng nhiều, gây sốc cơ khí, giảm tuổi thọ hệ thống và tăng tổn thất đường ống.  

Biến tần được sử dụng để điều tốc độ của bơm, có thể chạy ở lưu lượng/áp suất tùy chọn, qua đó giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng. Hệ thống vận hành êm, trơn, giảm chi phí bảo trì, sửa chữa, giảm tổn thất đường ống, tăng tuổi thọ hệ thống.

1.2.Cấp nước cho nhà cao tầng

-Giải pháp truyền thống là bơm nước lên tháp nước trên mái để phân phối cho toàn nhà, điều chỉnh áp lực từng tầng bằng các thiết bị điều hòa và giảm áp. Nhược điểm của hệ thống này là: Tăng kết cấu tòa nhà, tiêu hao năng lượng lớn, tổn hao nhiều bởi các thiết bị giảm áp, yêu cầu cao với hệ thống ống…

-Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ để cung cấp theo đúng yêu cầu của phụ tải sẽ tiết kiệm điện rất lớn và giảm các chi phí  đầu tư do việc không phải xây dựng tháp nước.   

1.3.Biến tần cho bơm cấp 1 ( Không điều khiển lưu lượng):

-Bơm cấp 1 thường điều khiển theo phương pháp đóng cắt đơn giản. Thông thường công suất bơm được chọn rất lớn so với nhu cầu của hệ thống. Trong rất nhiều trường hợp bơm thường chạy non tải, áp lực và thất thoát đường ống tăng, gây sốc khi vận hành …Để khắc phục ít nhiều các nhược điểm này người ta thường mở van xả hoặc gọt cánh bơm… các phương pháp này chỉ nhằm khắc phục việc quá áp đường ống mà không khắc phục được các nhược điểm khác.

-Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng tùy chọn, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng.  

2.Quạt hút/đẩy:

-Các quạt hút đầy sử dụng phổ biến trong công nghiệp: Hút bụi, quạt lò, thông gió ….Để điều khiển lượng gió cần thiết người ta thường sử dụng hệ thống điều khiển động cơ nhiều cấp, các van khống chế … Nhược điểm tương tự như hệ thống bơm.

-Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng theo yêu cầu cần thiết, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng.  

3.Máy nén khí:

-Chế độ điều khiển cung cấp khí thông thường theo phương thức đóng/cắt. Chế độ này kiểm soát không khí đầu vào qua van cửa vào. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải, khi áp suất đạt dưới hạn dưới, van cửa vào mở và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động có tải.

Công suất định mức của motor được chọn theo nhu cầu max và thông thường được thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động là liên tục khi không tải làm tiêu tốn một lượng lớn điện năng. 

dùng biến tần cho máy nén khí

-Chế độ điều khiển tốc độ quay motor bằng biến tần: lượng cung cấp khí chỉ cần đáp ứng đủ lượng khí tiêu dùng., hệ thống cung cấp khí có thể đạt được hiệu quả cao nhất và tiết kiệm điện.  

4.Băng tải:

-Hệ truyền động băng tải có momen khởi động rất lớn. Biến tần có thể tạo momen khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng điện khởi động trong giới hạn cho phép của lưới. Khả năng khởi động và dừng nhẹ nhàng được thực hiện bằng cách điều khiển thời lượng cần thiết để tăng/giảm tốc.

-Cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với yêu cầu quy trình sản xuất. -Năng lượng được tiết kiệm khi chạy động cơ ở tốc độ phù hợp với  yêu cầu của tải , hệ số công suất của động cơ cao. Hơn nữa trong trường hợp băng tải có đoạn chạy quán tính (dốc xuống), cơ năng của băng tải có thể chuyển hóa thành năng lượng điện để trả về lưới với biến tần hãm tái sinh.

-Khi nhiều động cơ được sử dụng, tốc độ có thể được đồng bộ và tải có thể được chia sẻ giữa các động cơ.

-Có thể bù trượt tốc độ, phát hiện quá mômen, dò tìm tốc độ cộng với chức năng tăng mômen động cơ khi mômen tải tăng giúp tốc độ băng tải luôn luôn ổn định

-Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác trên hệ thống băng tải 

5.Thiết bị nâng hạ:

bien tan cho cau truc

-Hệ thống nâng hạ trong XD và CN thường gặp những vấn đề công nghệ. Trong quá trình thiết kế truyền thống chưa đáp ứng tốt: Khó kiểm soát được tốc độ chạy, chỉ chạy ở một tốc độ cố định và thấp. Tăng/ giảm tốc dễ dẫn đến hiện tượng sốc cơ khí. Hoặc dừng không chính xác khi tải thay đổi, thiếu an toàn …

Biến tần có điều khiển định vị, mô-men xoắn. Và hãm giúp các ứng dụng như cần trục và pa-lăng khả thi bằng cách sử dụng động cơ xoay chiều. Với biến tần dành cho thiết bị nâng hạ có hệ thống hãm tái sinh. Tra năng lượng về lưới, an toàn và tiết kiệm.

-Trong hệ thống cẩu trục di chuyển các cấu kiện nặng. Hệ thống điều khiển gồm 2 phần chính: Điều khiển nâng hạ và điều khiển di chuyển dầm cẩu. Điều khiển di chuyển dầm cẩu được thực hiện bởi 02 motor cùng nguồn điện và đóng/cắt đồng thời, đặt ở chân dầm cẩu . Khi các motor hoạt động gây tác hại : Tạo xu hướng bị vặn xoắn dầm; 

– Tiêu hao nhiều năng lượng do dòng điện khi khởi động cao, gây sụt áp lưới khi khởi động.

-Giải pháp để khắc phục là : “ Sử dụng biến tần để điều khiển 2 motor di chuyển dầm cẩu”. Giải pháp này mang đến những lợi ích thiết thực : Khởi động mềm, chất lượng mạng điện ổn định; 

– Tổn hao nhiệt trên dây dẫn giảm.Khắc phục được hiện tượng sụt áp trên lưới điện;

-Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm, tăng tuổi thọ của motor, kết cấu cơ khí; 

– Tăng tính an toàn; 

– Tiết kiệm năng lượng.

6.Máy cán kéo:

biến tần dùng cho máy cán kéo

-Trong SX thép các máy cán thông thường sử dụng động cơ xoay chiều. Máy cán thuận nghịch dùng động cơ một chiều. Việc điều khiển chính xác tốc độ động cơ theo yêu cầu công nghệ là đòi hỏi cần thiết. Máy kéo dây truyền thống thường không điều chỉnh tốc độ theo lực căng. Dẫn tới sản phẩm có thể không đảm bảo chất lương khi lực kéo thay đổi.

-Sử dụng biến tần điều khiển động cơ các máy cán kéo. Đáp ứng đầy đủ và chính xác yêu cầu truyền động  của công nghệ sản xuất. Biến tần AC cho các động cơ AC và các converter DC cho động DC 

 7.Máy ép phun:

bien-tan-may-ep-nhua

-Đối với các máy ép phun truyền thống. Sử dụng các bơm thủy lực cố định công suất thường tính ở điều kiện tải max. Van điều chỉnh được sử dụng để thay đổi lưu lượng. Và áp suất tiêu thụ, một tỉ lệ lớn năng lượng bị tiêu hao qua van dưới dạng áp suất chênh lệch bởi dòng tràn. Vì vậy năng lượng tiêu hao vô công rất lớn. 

-Nếu hệ thống điều khiển với biến tần có thể tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ bơm dầu. Theo yêu cầu tải thực tế (áp suất và lưu lượng) phù hợp với từng giai đoạn. Năng lượng tiêu thụ sẽ đạt mức thấp nhất.   

8.Máy cuốn/nhả

biến tần dùng cho máy cuốn

-Yêu cầu lớn nhất với các loại máy này là phải ổn định sức căng, đảm bảo việc cuốn / nhả đều đặn. 

Đặc biệt yêu cầu chính xác với các vật liệu cuốn /nhả dạng sợi , màng, tấm … ( Kéo dây, đánh cuộn, in , tráng…)

-Việc sử dụng biến tần đảm bảo việc đồng tốc 2 động cơ cuộn – nhả. Ổn định sức căng giữa 2 đầu. Chủ động điều chỉnh tốc độ khi cần sử dụng các chế độ cuốn nhả. Và khi có thay đổi kích thước vật liệu, yêu cầu sức căng.  

9.Hệ thống HVAC

-Hệ thống điều nhiệt và thông gió nhìn chung. Bao gồm các động cơ cho bơm tuần hoàn, máy nén, quạt. Các động cơ này đều yêu cầu điều khiển lưu lượng. Các giải pháp điều khiển truyền thống như điều khiển các loại bơm, quạt đã nêu ở phần trên.

-Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng theo yêu cầu. Khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng .. Thỏa mãn yêu cầu điều nhiệt và thông gió.

10.Máy khuấy trộn, quay ly tâm:

-Động cơ xoay chiều được điều khiển bằng Biến tần. Để trộn vật liệu ở tốc độ thích hợp trong thời gian mong muốn. Để đảm bảo sản phẩm cuối là hỗn hợp vật liệu hoặc nguyên liệu hợp lý.

Biến tần rất thích hợp để điều khiển tốc độ của rô-to ly tâm. Tùy theo yêu cầu ứng dụng, tối ưu hóa chế độ hoạt động của động cơ. Giúp tiết kiệm điện.  

11.Thay thế cho việc sử dụng các cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác:

-Trong các hệ thống máy móc cũ. Thường điều khiển vô cấp bằng các cơ cấu, ly hợp cơ khí hoặc ly hợp điện từ.

Các nhược điểm: Trong quá trình hoạt động, motor luôn ở tốc độ định mức. Mặc dù tốc độ của máy công tác thay đổi. Dẫn đến lãng phí năng lượng, khởi động. Và thay đổi tốc độ không êm, không có các chức năng bảo vệ motor, bảo vệ mất pha. Không cải thiện được hệ số công suất của motor. Không tích hợp các chức năng nâng cao, hiệu suất hệ thống giảm bởi thêm có bộ điều khiển…

-Giải pháp: Sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ 3 pha. Ưu điểm : Thiết bị công tác sẽ được điều chỉnh vô cấp. Tiết kiệm được một lượng điện năng lớn, cải thiện hệ số công suất của motor. Có khả năng tăng tốc động cơ lên rất cao , tích hợp nhiều chế độ điều khiển. Có chức năng hãm, bảo vệ motor với việc phát hiện lỗi. Như: Quá áp, thấp áp, mất pha, quá tải, quá dòng, chạm đất… Nâng cao truyền thông, tự động hóa.

 12.Cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số:

-Hầu hết máy công cụ đều sử dụng hộp số để điều khiển có cấp tốc độ của thiết bị. Trong nhiều trường hợp, do yêu cầu công nghệ, sự thay đổi của vật liệu đầu vào hay yêu cầu của sản phẩm đầu ra cần tốc độ chính xác. Nhưng không nằm trong cấp tốc độ đã thiết kế. Giải pháp điều khiển này không đáp ứng được.

-Trong trường hợp này, giải pháp tốt nhất là sử dụng biến tần điều khiển động cơ. Để mở rộng tốc độ máy. Ưu điểm: Tổ hợp, điều khiển đơn giản. Và đáp ứng mọi đòi hỏi công nghệ về tốc độ, chi phí không cao.

DMCA.com Protection Status

Contact Me on Zalo
HOTLINE: 0919.317.201