Một số ứng dụng phổ biến của biến tần

Điện Công Nghiệp DIC xin giới thiệu cho các bạn thêm 1 số ứng dụng phổ biến của biến tần trong cuộc sống công nghiệp hiện nay.
Biến tần 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 ưng dụng phổ biến.
1.Thiết bị nâng hạ:

Đính kèm 3500

-Hệ thống nâng hạ trong XD và CN thường gặp những vấn đề công nghệ mà 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, 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 giành 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.

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:

Đính kèm 3501

-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.
-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.Máy cán kéo:

-Trong SX thép các máy cán thông thường sử dung 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 sẽ 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

6.Máy ép phun:

Đính kèm 3502

-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 lương 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 thì năng lượng t iêu thụ sẽ đạt mức thấp nhất.

7.Máy cuốn/nhả

-Yêu cầu lớn nhất với các loai 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 dung 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 khi có thay đổi kích thước vật liệu, yêu cầu sức căng.

8.Hệ thống HVAC

-Hệ thống điều nhiệt và thông gió nhìn chung bao gôm 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 cần thiết, 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.

9.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, tiết kiệm điện.

10.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 hơp 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.

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

-Hầu hết máy công cụ, công tác đều sử dung 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 thì 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, đáp ứng mọi đòi hỏi công nghệ về tốc độ, chi phí không cao.

12. Đây là giải pháp ứng dụng cuối mà DIC đưa ra nhưng đây là giải pháp ứng dụng phổ biến nhất của biến tần:

Đính kèm 3503

12.1.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, sữa chữa, giảm tổn thất đường ống, tăng tuổi thọ hệ thống.
12.2.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 t iết kiệm điện rất lớn và giảm các chi phí đầu tư do việc không phải xây dựng tháp nước.
12.3.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.

Xem thêm: Ưu và nhược điểm của cáp điện 3 pha