Với sự phát triển như vũ bão về chủng loại và số lượng của các bộ biến tần, ngày càng có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng thiết bị này. Trong đó phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện. Hãy tìm hiểu tầm quan trọng của chúng trong công nghiệp qua bài viết sau.
Vai trò của việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ trong ngành công nghiệp
Trong ngành công nghiệp có rất nhiều hoạt động có liên quan đến tốc độ động cơ điện. Đôi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ là yếu tố sống còn trong công nghiệp. Đặc biệt đối với chất lượng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống… Ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép; hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu; máy ly tâm định hình khi đúc… Vì thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như vấn đề cốt yếu của các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn. Ví dụ như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, từ thông… Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để đạt được những tốc độ làm việc mới. Chúng phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Để thực hiện việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ, thiết bị được sử dụng phổ biến nhất đó là bộ biến tần.
Tủ điện điều khiển động cơ bằng biến tần
Các phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ
Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ bao gồm:
- Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí: Tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất.
- Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện: Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu. Đồng thời nó cải thiện được đặc tính điều chỉnh. Phương pháp này đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng trong các hệ thống điều khiển bằng điện tử.
Vì vậy, bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp này. Một khảo sát đã cho thấy rằng:
- Các bộ điều khiển moment chiếm 30% thị trường biến tần.
- Trong các bộ điều khiển moment động cơ, các ứng dụng quạt gió chiếm 55%. Trong đó phần lớn là các hệ thống HAVC (điều hòa không khí trung tâm). Còn lại là các ứng dụng bơm, sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp nặng.
- Biến tần giúp nâng cấp, cải tạo các hệ thống bơm và quạt từ hệ điều khiển tốc độ không đổi lên hệ tốc độ có thể điều chỉnh được. Công dụng này mang lại lợi ích to lớn từ việc tiết giảm nhiên liệu điện năng tiêu thụ.
Tính hữu dụng của biến tần trong các ứng dụng bơm và quạt
Những đặc tính phù hợp của biến tần trong các ứng dụng bơm và quạt bao gồm:
- Điều chỉnh lưu lượng tương ứng với điều chỉnh tốc độ bơm và quạt.
- Điều chỉnh áp suất tương ứng với điều chỉnh góc mở của van.
- Giảm tiếng ồn công nghiệp.
- Năng lượng sử dụng tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của tốc độ động cơ.
- Giúp tiết kiệm điện năng tối đa.
Biến tần trong các ứng dụng bơm
Như tên gọi, bộ biến tần sử dụng trong hệ truyền động. Chức năng chính của thiết bị này là thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ. Từ đó thay đổi tốc độ động cơ. Nhưng nếu chỉ thay đổi tần số nguồn cung cấp thì có thể thực hiện việc biến đổi này theo nhiều phương thức khác, không dùng mạch điện tử.
Nghịch lưu dùng máy biến áp so với biến tần
Trước kia, khi công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng các nghịch lưu dùng máy biến áp. Ưu điểm chính của các thiết bị dạng này là sóng dạng điện áp ngõ ra rất tốt (ít hài) và công suất lớn (so với biến tần hai bậc dùng linh kiện bán dẫn). Tuy nhiên nghịch lưu dùng máy biến áp còn nhiều hạn chế như:
- Giá thành cao do phải dùng máy biến áp công suất lớn.
- Tổn thất trên biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất trên hệ thống nghịch lưu.
- Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì cũng như thay mới.
- Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp.
Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát. Ví dụ như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải … Trong trường hợp này, chỉ có bộ biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất để sử dụng.
Qua bài viết này, chúng ta có thể thấy vai trò của máy biến tần trong ngành công nghiệp là không hề nhỏ. Đừng quên theo dõi các bài viết sau để cập nhật những thông tin bổ ích nhé!
Tìm hiểu thêm :
