Điều khiển VFD cho phép sử dụng một bộ chuyển đổi đặc biệt để thay đổi linh hoạt các chế độ hoạt động của động cơ điện: khởi động, dừng, tăng tốc, phanh, thay đổi tốc độ quay.
Thay đổi tần số của điện áp cung cấp dẫn đến sự thay đổi vận tốc góc của từ trường stato. Khi tần số giảm, tốc độ động cơ giảm và độ trượt tăng.
Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần biến tần
Nhược điểm chính của động cơ không đồng bộ là sự phức tạp của điều khiển tốc độ theo cách truyền thống: bằng cách thay đổi điện áp nguồn và đưa thêm điện trở vào mạch cuộn dây. Hoàn hảo hơn là bộ truyền động tần số của động cơ điện. Cho đến gần đây, các bộ chuyển đổi rất đắt tiền, nhưng sự ra đời của bóng bán dẫn IGBT và hệ thống điều khiển vi xử lý đã cho phép các nhà sản xuất nước ngoài tạo ra các thiết bị giá cả phải chăng. Hầu hếthoàn hảo bây giờ là bộ chuyển đổi tần số tĩnh.
Vận tốc góc của từ trường stato ω0thay đổi tỉ lệ với tần số ƒ1theo công thức:
ω0=2π × ƒ1/ p, trong đó p là số cặp cực.
Phương pháp cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ mượt mà. Trong trường hợp này, tốc độ trượt của động cơ không tăng.
Để có được hiệu suất năng lượng cao của động cơ - hiệu suất, hệ số công suất và khả năng quá tải, cùng với tần số, hãy thay đổi điện áp nguồn theo các yếu tố phụ thuộc nhất định:
- mômen tải không đổi - U1/ ƒ1=const;
- ký tự quạt của thời điểm tải - U1/ ƒ12=const;
- Mômen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ - U1/ √ ƒ1=const.
Các chức năng này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ biến đổi đồng thời thay đổi tần số và điện áp trên stato động cơ. Tiết kiệm điện do điều chỉnh sử dụng thông số công nghệ cần thiết: áp suất bơm, hiệu suất quạt, tốc độ cấp liệu của máy, v.v. Trong trường hợp này, các thông số thay đổi trơn tru.
Các phương pháp điều khiển tần số động cơ điện không đồng bộ và đồng bộ
Trong truyền động điều khiển tần số dựa trên động cơ không đồng bộ với rôto lồng sóc, hai phương pháp điều khiển được sử dụng - vô hướng và vectơ. Trong trường hợp đầu tiên, chúng đồng thời thay đổibiên độ và tần số của điện áp cung cấp.
Điều này là cần thiết để duy trì hiệu suất của động cơ, thường là một tỷ số không đổi giữa mômen xoắn cực đại của nó với mômen cản trên trục. Do đó, hiệu suất và hệ số công suất không thay đổi trên toàn bộ phạm vi quay.
Điều chỉnh véc tơ bao gồm sự thay đổi đồng thời biên độ và pha của dòng điện trên stato.
Bộ truyền động tần số của động cơ loại đồng bộ chỉ hoạt động ở tải nhỏ, với tốc độ tăng trên giá trị cho phép, đồng bộ hóa có thể bị hỏng.
Ưu điểm của ổ đĩa tần số
Kiểm soát tần số có rất nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác.
- Tự động hóa động cơ và quy trình sản xuất.
- Khởi động nhẹ nhàng giúp loại bỏ các lỗi điển hình xảy ra trong quá trình tăng tốc của động cơ. Nâng cao độ tin cậy của bộ truyền động tần số và thiết bị bằng cách giảm quá tải.
- Cải thiện hiệu suất và nền kinh tế tổng thể của ổ đĩa.
- Tạo ra tốc độ không đổi của động cơ điện bất kể tính chất của tải, điều này rất quan trọng trong quá trình chuyển tiếp. Việc sử dụng phản hồi giúp có thể duy trì tốc độ động cơ không đổi dưới nhiều tác động đáng lo ngại khác nhau, đặc biệt là dưới tải thay đổi.
- Bộ chuyển đổi được tích hợp dễ dàng vào các hệ thống kỹ thuật hiện có mà không cần thay đổi và dừng quy trình công nghệ đáng kể. Phạm vi công suất lớn, nhưng với sự gia tăng của chúnggiá đang tăng đáng kể.
- Khả năng loại bỏ biến thể, hộp số, van tiết lưu và các thiết bị điều khiển khác hoặc mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.
- Loại bỏ tác hại của quá trình quá độ đối với thiết bị xử lý, chẳng hạn như búa nước hoặc tăng áp suất chất lỏng trong đường ống đồng thời giảm mức tiêu thụ của nó vào ban đêm.
Flaws
Giống như tất cả các biến tần, chastotniki là nguồn gây nhiễu. Họ cần cài đặt bộ lọc.
Giá thành của thương hiệu cao. Nó tăng lên đáng kể cùng với sự gia tăng sức mạnh của các thiết bị.
Điều chỉnh tần suất vận chuyển chất lỏng
Trong các cơ sở bơm nước và các chất lỏng khác, việc kiểm soát dòng chảy chủ yếu được thực hiện với sự trợ giúp của van cửa và van. Hiện tại, một hướng đi đầy hứa hẹn là sử dụng bộ truyền động tần số của máy bơm hoặc quạt để đặt các cánh của chúng chuyển động.
Việc sử dụng bộ biến tần thay thế cho van tiết lưu mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng lên đến 75%. Van, giữ lại dòng chảy của chất lỏng, không thực hiện công việc hữu ích. Đồng thời, việc mất năng lượng và vật chất cho quá trình vận chuyển cũng tăng lên.
Bộ truyền động tần số giúp duy trì áp suất không đổi ở bộ tiêu thụ khi lưu lượng chất lỏng thay đổi. Từ cảm biến áp suất, một tín hiệu được gửi đến biến tần, làm thay đổi tốc độ động cơ và từ đó điều chỉnh nóvòng quay, duy trì tốc độ dòng chảy đã đặt.
Các bộ phận bơm được kiểm soát bằng cách thay đổi hiệu suất của chúng. Công suất tiêu thụ của máy bơm theo khối phụ thuộc vào hiệu suất hoặc tốc độ quay của bánh xe. Nếu giảm tốc độ 2 lần thì hiệu suất của bơm giảm đi 8 lần. Sự hiện diện của lịch trình tiêu thụ nước hàng ngày cho phép bạn xác định mức tiết kiệm năng lượng cho giai đoạn này, nếu bạn kiểm soát tần số tiêu thụ. Do đó, có thể tự động hóa trạm bơm và do đó tối ưu hóa áp lực nước trong mạng lưới.
Vận hành hệ thống thông gió và điều hòa không khí
Lưu lượng không khí tối đa trong hệ thống thông gió không phải lúc nào cũng cần. Điều kiện hoạt động có thể yêu cầu giảm hiệu suất. Theo truyền thống, điều tiết được sử dụng cho việc này, khi tốc độ bánh xe không đổi. Sẽ thuận tiện hơn khi thay đổi tốc độ dòng khí do bộ truyền động điều khiển tần số, khi điều kiện khí hậu và mùa thay đổi, nhiệt, độ ẩm, hơi và khí độc hại sẽ tỏa ra.
Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống thông gió và điều hòa không khí không thấp hơn trong các trạm bơm, vì điện năng tiêu thụ của trục quay phụ thuộc khối lượng vào số vòng quay.
Thiết bị chuyển đổi tần số
Bộ truyền động tần số hiện đại được bố trí theo sơ đồ bộ biến đổi kép. Nó bao gồm một bộ chỉnh lưu và một bộ biến tần xung với một hệ thống điều khiển.
SauChỉnh lưu điện áp nguồn, tín hiệu được làm mịn bằng bộ lọc và đưa đến bộ biến tần bằng sáu công tắc bóng bán dẫn, trong đó mỗi công tắc trong số chúng được kết nối với các cuộn dây stato của động cơ điện không đồng bộ. Bộ chuyển đổi tín hiệu đã chỉnh lưu thành tín hiệu ba pha có tần số và biên độ yêu cầu. Các IGBT công suất trong các giai đoạn đầu ra có tần số chuyển đổi cao và cung cấp sóng vuông sắc nét, không bị méo. Do đặc tính lọc của cuộn dây động cơ, hình dạng của đường cong dòng điện tại đầu ra của chúng vẫn là hình sin.
Phương pháp điều khiển biên độ tín hiệu
Điện áp đầu ra được điều chỉnh bằng hai phương pháp:
- Biên độ - thay đổi giá trị điện áp.
- Điều chế độ rộng xung là một phương pháp chuyển đổi tín hiệu dạng xung, trong đó thời lượng của nó thay đổi, nhưng tần số không thay đổi. Ở đây công suất phụ thuộc vào độ rộng xung.
Phương pháp thứ hai được sử dụng thường xuyên nhất liên quan đến sự phát triển của công nghệ vi xử lý. Các bộ biến tần hiện đại được sản xuất bằng cách sử dụng bóng bán dẫn tắt GTO hoặc IGBT.
Khả năng và ứng dụng của bộ chuyển đổi
Biến tần có nhiều khả năng.
- Điều chỉnh tần số của điện áp ba pha từ 0 đến 400 Hz.
- Tăng hoặc giảm tốc động cơ điện từ 0,01 giây. lên đến 50 phút. theo một quy luật thời gian nhất định (thường là tuyến tính). Trong quá trình tăng tốc, không chỉ giảm mà còn có thể tăng tới 150% mômen động và mômen khởi động.
- Đảo chiều động cơ với các chế độ phanh nhất định và tăng tốc theo ý muốntốc độ theo hướng khác.
- Biến tần có tính năng bảo vệ điện tử có thể định cấu hình chống đoản mạch, quá tải, rò rỉ đất và hở đường dây động cơ.
- Màn hình kỹ thuật số của bộ chuyển đổi hiển thị dữ liệu về các thông số của chúng: tần số, điện áp cung cấp, tốc độ, dòng điện, v.v.
- Đặc tínhV / f được điều chỉnh trong bộ chuyển đổi tùy thuộc vào tải động cơ được yêu cầu. Các chức năng của hệ thống điều khiển dựa trên chúng được cung cấp bởi bộ điều khiển tích hợp.
- Đối với tần số thấp, điều quan trọng là phải sử dụng điều khiển vectơ, cho phép bạn làm việc với toàn bộ mô-men xoắn của động cơ, duy trì tốc độ không đổi khi tải thay đổi và kiểm soát mô-men xoắn trên trục. Biến tần hoạt động tốt với đầu vào chính xác của dữ liệu hộ chiếu động cơ và sau khi thử nghiệm thành công. Các sản phẩm nổi tiếng của HYUNDAI, Sanyu, v.v.
Các lĩnh vực ứng dụng của bộ chuyển đổi như sau:
- bơm trong hệ thống cấp nước nóng, lạnh và hệ thống cấp nhiệt;
- bơm bùn, cát và bùn của thiết bị cô đặc;
- hệ thống vận chuyển: băng tải, bàn lăn và các phương tiện khác;
- máy trộn, máy xay, máy nghiền, máy đùn, máy rút, máy cấp liệu;
- máy ly tâm;
- thang máy;
- thiết bị luyện kim;
- thiết bị khoan;
- ổ điện của máy công cụ;
- thiết bị máy xúc và cần cẩu, cơ cấu thao tác.
Nhà sản xuất bộ chuyển đổi tần số, đánh giá
Nhà sản xuất trong nước đã bắt tay vào sản xuất những sản phẩm phù hợp với người dùng về chất lượng và giá cả. Ưu điểm là có thể nhanh chóng lấy được thiết bị phù hợp, cũng như được tư vấn chi tiết về cách thiết lập.
Công ty "Hệ thống hiệu quả" sản xuất các sản phẩm nối tiếp và các lô thiết bị thí điểm. Sản phẩm được sử dụng trong gia đình, kinh doanh nhỏ và công nghiệp. Nhà sản xuất Vesper sản xuất bảy loạt bộ chuyển đổi, trong số đó có bộ chuyển đổi đa chức năng phù hợp với hầu hết các cơ chế công nghiệp.
Công ty Đan Mạch Danfoss dẫn đầu trong việc sản xuất chastotnikov. Sản phẩm của nó được sử dụng trong hệ thống thông gió, điều hòa không khí, cấp nước và sưởi ấm. Công ty Phần Lan Vacon, một phần của công ty Đan Mạch, sản xuất các thiết kế mô-đun mà từ đó bạn có thể lắp ráp các thiết bị cần thiết mà không cần các bộ phận không cần thiết, giúp tiết kiệm linh kiện. Còn được gọi là bộ chuyển đổi ABB quan tâm quốc tế, được sử dụng trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày.
Theo đánh giá, các bộ chuyển đổi nội địa giá rẻ có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề đơn giản điển hình, trong khi những vấn đề phức tạp cần một thương hiệu với nhiều cài đặt hơn.
Kết
Biến tần điều khiển động cơ điện bằng cách thay đổi tần số và biên độ của điện áp nguồn, đồng thời bảo vệ nó khỏi các sự cố: quá tải, ngắn mạch, đứt trong mạng cung cấp. Các thiết bị truyền động điện như vậy thực hiện ba chức năng chính,liên quan đến tăng, giảm tốc và tốc độ động cơ. Điều này cải thiện hiệu quả của thiết bị trong nhiều lĩnh vực công nghệ.
