Giải thích về Ổ đĩa AC: Cách thức hoạt động của VFD, Lợi ích, Lựa chọn và Ứng dụng

Nếu bạn đang nâng cấp bảng điều khiển động cơ, bộ truyền động AC sẽ xác định lượng điện năng mà động cơ tiêu thụ và mức độ chính xác mà bạn có thể điều khiển nó. Trong nhiều trang bị bổ sung cho tải quạt và máy bơm, việc lắp đặt một thiết bị sẽ cắt giảm mức sử dụng điện từ 20-40%. Nhưng ổ đĩa chỉ mang lại những khoản tiết kiệm đó nếu nó phù hợp với động cơ, tải và môi trường lắp đặt. Hướng dẫn này giải thích ổ đĩa AC là gì, cách chọn ổ đĩa và các chi tiết cài đặt dễ bỏ qua.

Ổ đĩa AC là gì

Ổ đĩa xoay chiều là một thiết bị điện tử điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ dòng điện xoay chiều bằng cách thay đổi tần số và điện áp cung cấp cho nó. Nó còn được gọi là biến tần, hay VFD, và trong một số ngành, nó được gọi đơn giản là biến tần.

Biến tần nhận nguồn điện xoay chiều cố định từ lưới điện hoặc hệ thống phân phối của nhà máy và chuyển đổi nó thành đầu ra được điều khiển. Các thành phần chính bên trong là bộ chỉnh lưu, bus DC, tầng biến tần và bảng điều khiển. Giao diện vận hành cho phép bạn thiết lập các thông số tốc độ, gia tốc và bảo vệ.

Ổ đĩa AC hoạt động như thế nào

Tốc độ động cơ cảm ứng tỷ lệ thuận với tần số của điện áp nguồn. Tốc độ đồng bộ được tính bằng 120 lần tần số chia cho số cực. Khi biến tần giảm tần số đầu ra, động cơ sẽ chạy chậm lại.

Điện áp và tần số phải thay đổi cùng nhau. Giữ tỷ lệ điện áp và tần số không đổi sẽ duy trì từ thông trong động cơ. Ở tốc độ thấp, bộ truyền động tăng thêm điện áp để tạo ra đủ mô-men xoắn khởi động.

Hai nền tảng điều khiển chính

Điều khiển V/f là phương pháp vòng hở. Nó đặt điện áp và tần số theo một đường cong xác định trước, đơn giản, mạnh mẽ và phù hợp với hầu hết các ứng dụng quạt, máy bơm và máy nén. Điều khiển véc tơ sử dụng thuật toán vòng kín, thường có bộ mã hóa, để điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ với độ chính xác cao hơn nhiều. Nó được sử dụng trên cần cẩu, thang máy, máy đùn và máy công cụ nơi tải thay đổi nhanh chóng.

Tại sao nên sử dụng ổ đĩa AC

Lý do mạnh mẽ nhất để sử dụng một Ổ đĩa AC là tiết kiệm năng lượng khi tải có tốc độ thay đổi. Quạt ly tâm và máy bơm tuân theo định luật ái lực: công suất thay đổi theo lập phương tốc độ. Việc giảm tốc độ từ 100 phần trăm xuống 80 phần trăm sẽ thay đổi nguồn điện đầu vào khoảng 51 phần trăm giá trị ban đầu. Một quạt 90 kW chạy ở tốc độ 70 phần trăm tiêu thụ khoảng 1/3 công suất cần thiết ở tốc độ tối đa và so với điều khiển giảm chấn thì mức tiết kiệm thường nằm trong khoảng 40-60 phần trăm.

Ngoài việc tiết kiệm, ổ đĩa còn cải thiện tính nhất quán của quy trình. Máy trộn, máy đùn và máy dệt dựa vào tốc độ ổn định để duy trì chất lượng sản phẩm có thể lặp lại. Trong quá trình ép đùn, một sự thay đổi tốc độ nhỏ sẽ tạo ra sự khác biệt về độ dày đường và cuối cùng là vật liệu thải. Tính năng tăng tốc được kiểm soát giúp giảm ứng suất cơ học lên dây đai, hộp số và khớp nối, giúp giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ thiết bị.

Khởi động trực tiếp tiêu tốn dòng điện định mức của động cơ từ sáu đến tám lần. Bộ truyền động giới hạn dòng điện khởi động ở mức thấp bằng 1,5 đến 2 lần dòng định mức, giảm độ võng điện áp trên đường dây của nhà máy và sốc cơ học đối với các bánh răng, dây đai và trục.

Các loại và ứng dụng

Ổ đĩa AC thường được nhóm theo điện áp đầu ra. Bộ truyền động điện áp thấp có điện áp 200-690 V và được sử dụng cho động cơ có công suất từ ​​vài trăm watt đến khoảng 500 kW. Ổ đĩa trung thế bao phủ 2,3-11 kV và phục vụ động cơ công suất cao trong phạm vi megawatt.

Các ứng dụng công nghiệp phổ biến bao gồm:

• Máy bơm và quạt ly tâm trong hệ thống xử lý nước, HVAC và nồi hơi
• Máy nén khí trong nhà máy có sự thay đổi áp suất lớn
• Máy trộn, máy ly tâm, máy khuấy trong chế biến hóa chất, thực phẩm
• Thang máy, cần trục và cần trục yêu cầu thay đổi tốc độ trơn tru
• Máy công cụ CNC, máy tiện đứng và máy cắt quay
• Máy đùn và máy tinh chế trong ngành cao su và nhựa

Raynen Technology cũng công bố các giải pháp ứng dụng cho các máy móc cụ thể, chẳng hạn như trang bị thêm tiết kiệm năng lượng cho máy nén khí, hệ thống quạt nồi hơi, máy thổi khí xử lý nước thải, cấp nước áp suất không đổi và máy đùn trục vít. Nền tảng truyền động tương tự có thể được cấu hình để phù hợp với các thiết kế cơ khí này.

Cách chọn ổ đĩa AC

Bắt đầu từ bảng tên động cơ, không phải từ danh mục. Đánh giá biến tần phải dựa trên dòng điện động cơ hơn là công suất động cơ. Đối với các tải mô-men xoắn thay đổi như quạt và máy bơm, bộ truyền động thường có thể có cùng kích thước với động cơ. Đối với tải mô-men xoắn không đổi, hãy chừa lại một hoặc hai kích thước truyền động cao hơn định mức động cơ.

Đặc tính mômen tải là điều đầu tiên cần xác định. Tải mô-men xoắn thay đổi có mô-men xoắn tăng theo bình phương tốc độ. Tải mô-men xoắn không đổi cung cấp cùng một mô-men xoắn trên phạm vi tốc độ và tải công suất không đổi sẽ giảm mô-men xoắn khi tốc độ tăng.

Các yếu tố khác bao gồm nhiệt độ môi trường, độ cao và loại vỏ bọc. Hầu hết các ổ đĩa đều bị giảm nhiệt độ trên 40 độ C và độ cao trên 1000 m. Nếu cáp động cơ dài hơn 50 m, hãy hỏi về cuộn kháng đầu ra để bảo vệ cuộn dây động cơ khỏi các xung điện áp phản xạ.

Nếu biến tần cần được giám sát từ PLC hoặc SCADA, hãy kiểm tra xem giao diện truyền thông nào có sẵn. Môi trường bụi bặm, ẩm ướt hoặc có tính ăn mòn hóa học đòi hỏi mức độ bảo vệ chống xâm nhập cao hơn hoặc có vỏ bọc thích hợp.

Những cân nhắc về lắp đặt và mua sắm

Biến dạng sóng hài là một vấn đề thường gặp khi nhiều biến tần được cấp nguồn từ cùng một máy biến áp. Việc bổ sung thêm một cuộn kháng đường dây hoặc một cuộn cảm DC làm giảm độ méo dòng điện và thường là cách chi phí thấp để đáp ứng các giới hạn chất lượng điện cục bộ.

Phanh: nếu tải có thể đại tu động cơ, ví dụ như cần cẩu hạ tải hoặc băng tải dừng với tải nặng, bạn cần có điện trở hãm động hoặc bộ tái sinh.

Không bao giờ quên tài liệu và hỗ trợ sau bán hàng. Yêu cầu hướng dẫn sử dụng, bản vẽ điện và phần mềm thiết lập bằng ngôn ngữ mà kỹ thuật viên của bạn sử dụng. Raynen Technology xuất bản những tài liệu này trên tạp chí trung tâm tải xuống . Nếu nhà cung cấp ổ đĩa không cung cấp trước những hạng mục này, bạn có nguy cơ mất thời gian vận hành lâu hơn và chi phí sửa chữa cao hơn sau này. Đối với một động cơ và tải cụ thể, hỗ trợ kỹ thuật Trang này là nơi thích hợp để xác nhận kích thước và khả năng tương thích của ổ đĩa trước khi bạn đặt hàng.

Ổ đĩa Raynen cho các ứng dụng AC công nghiệp

Raynen Technology, thương hiệu tự động hóa công nghiệp đằng sau raynendrive.com, thiết kế và sản xuất bộ truyền động AC cùng với bộ khởi động mềm, hệ thống servo, PLC và giao diện người-máy. Công ty được thành lập vào năm 2007 và được niêm yết trên Sở giao dịch chứng khoán Thượng Hải. Danh mục sản phẩm nhằm mục đích bao gồm các lớp điều khiển, truyền động và thực thi của một máy hoàn chỉnh.

Đối với các ứng dụng quạt, máy bơm và dệt may tiêu chuẩn điện áp thấp, biến tần thông minh RVE21 cung cấp giải pháp nhỏ gọn, dễ sử dụng với cài đặt thông số đơn giản. Khi quy trình cần điều khiển tốc độ và mô-men xoắn chính xác, bộ truyền động vectơ RVE32 mang lại hiệu suất vòng kín cho cần cẩu, thang máy, máy trộn và máy công cụ. Đối với động cơ công suất cao trong dịch vụ cấp nước và hóa dầu, dòng RVE1000 xử lý nguồn điện trung thế lên đến 11 kV.

Danh mục của công ty còn bao gồm các bộ khởi động mềm điện áp thấp và trung thế, PLC, HMI, động cơ servo và bộ truyền động servo. Chiều rộng này quan trọng vì hai lý do. Đầu tiên, bạn có thể nhận được hỗ trợ kỹ thuật nhất quán từ một nhà cung cấp. Thứ hai, bộ truyền động có thể được tích hợp với hệ thống điều khiển hoàn chỉnh bao gồm PLC và HMI, giúp tăng tốc độ vận hành thử.

Bộ truyền động điện áp thấp thông minh RVE21 cho động cơ 55-200 kW Dòng RVE21 cung cấp dải điện áp rộng và khả năng quá tải lên tới 200%, với tấm chắn có thể tháo rời để lắp đặt cạnh nhau. Thiết kế đường dẫn khí độc lập của nó đảm bảo khả năng làm mát đáng tin cậy, khiến nó trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí để tích hợp với hệ thống PLC và HMI. Xem sản phẩm →

Biến tần AC Vector RVE32 cho các ứng dụng công suất cao lên tới 800 kW Dòng RVE32 có tính năng điều khiển vectơ không cảm biến và điều chỉnh tham số vòng lặp tự động, không cần gỡ lỗi. Có sẵn vỏ nhựa hoặc sắt với tiêu chuẩn Modbus, nó phù hợp với nhu cầu công suất cao từ 250 đến 800 kW với màn hình hai dòng. Xem sản phẩm →

Ổ đĩa xoay chiều trung thế RVE1000 để điều khiển động cơ điện áp cao trực tiếp Dòng RVE1000 sử dụng tầng cầu H nhiều tầng để xếp chồng điện áp và điều khiển ARM/DSP, cho phép truyền động trực tiếp động cơ điện áp cao mà không cần bộ lọc. Được thiết kế để điều khiển băng tải chính-phụ, nó phục vụ các ngành công nghiệp hóa chất, nâng hạ, máy nén khí và thép. Xem sản phẩm →

Bộ truyền động AC phù hợp giúp tiết kiệm năng lượng, cải thiện độ ổn định của quy trình và bảo vệ động cơ cũng như thiết bị hạ nguồn. Chọn nó từ bảng tên động cơ, xác nhận loại tải và kiểm tra các yêu cầu về môi trường và giao tiếp. Nếu bạn có một ứng dụng cụ thể, hãy nhờ nhóm hỗ trợ kỹ thuật của Raynen xác nhận kích thước và bộ tài liệu đầy đủ trước khi bạn đặt hàng.