Giải thích về Ổ đĩa xoay chiều điện áp thấp: Cách chúng hoạt động và cách chọn một ổ đĩa cho ứng dụng của bạn

Dạo quanh hầu hết các nhà máy hiện đại, bạn sẽ thấy các bộ truyền động điện xoay chiều điện áp thấp đang thực hiện công việc yên tĩnh, không mấy hào hứng: giữ máy bơm ở chính xác áp suất mà quy trình cần, tăng tốc băng tải mà không giật dây đai, hoặc giảm tốc độ quạt đi 15% và cắt giảm hơn 1/3 lượng điện năng tiêu thụ. Chúng là mối liên kết giữa nguồn điện chính có tốc độ cố định và động cơ thực sự phải chạy ở bất kỳ tốc độ nào mà công việc yêu cầu.

Tại Raynen, chúng tôi đã dành nhiều năm xây dựng bộ truyền động cho máy OEM, cải tiến nhà máy và công nghiệp nặng. Hướng dẫn này trả lời các câu hỏi mà kỹ sư của chúng tôi thường nghe nhất: bên trong bộ điều khiển AC điện áp thấp có gì, so sánh các loại chính như thế nào, tiêu chí lựa chọn nào quan trọng và nguồn hoàn vốn thực sự đến từ đâu.

Điều gì được coi là một ổ đĩa AC điện áp thấp?

Điện áp thấp mô tả nguồn điện mà biến tần kết nối tới, không phải nguồn điện mà nó cung cấp. Theo định nghĩa của IEC, điện áp thấp chạy tới 1.000 V AC và các ổ đĩa công nghiệp được chế tạo cho mạng 200 V, 380-480 V hoặc 525-690 V. Loại 380-480 V là loại đặc trưng, ​​bao gồm phần lớn các động cơ từ cỡ kilowatt nhỏ đến vài trăm kilowatt. Ổ đĩa trung thế tiếp quản khoảng 2,3 kV và phục vụ các máy rất lớn.

Thuật ngữ gây ra hầu hết sự nhầm lẫn. VFD, VSD và "biến tần" đều mô tả cùng một hộp. Nói đúng ra, biến tần chỉ là một giai đoạn bên trong; sản phẩm hoàn chỉnh là một bộ truyền động xoay chiều và các bộ truyền động xoay chiều điện áp thấp chỉ đơn giản là những bộ điều khiển được thiết kế cho loại điện áp thấp.

Ổ đĩa AC điện áp thấp hoạt động như thế nào

Mỗi ổ đĩa AC điện áp thấp thực hiện cùng một phép biến đổi: nó lấy AC có tần số cố định, điện áp cố định từ lưới điện và cung cấp AC có tần số thay đổi, điện áp thay đổi cho động cơ. Ba giai đoạn thực hiện công việc.

1. Bộ chỉnh lưu. Cầu đi-ốt hoặc giao diện người dùng hoạt động trên bộ tái tạo sẽ chuyển đổi dòng điện xoay chiều ba pha đầu vào thành điện một chiều.
2. xe buýt DC. Các tụ điện và trên các thiết bị lớn hơn, cuộn cảm DC làm trơn liên kết và lưu trữ năng lượng cho các tải nhất thời.
3. Biến tần. Các mô-đun IGBT chuyển liên kết DC trở lại dạng sóng AC được điều chế độ rộng xung có tần số và điện áp do bảng điều khiển đặt.

Vì tốc độ đồng bộ của động cơ cảm ứng tuân theo tần số nguồn nên việc thay đổi tần số sẽ thay đổi tốc độ trực tiếp. Việc giảm tần số mà không giảm điện áp sẽ làm bão hòa mạch từ, do đó bộ truyền động giữ tỷ lệ vôn trên mỗi hertz, hoặc một kiểu động cơ tiên tiến hơn, cân bằng ở mọi điểm vận hành.

Phương pháp kiểm soát bạn sẽ thấy

• Điều khiển V/f: đơn giản, ổn định và phù hợp với quạt, máy bơm và các tải bậc hai khác.
• Điều khiển vectơ không cảm biến: đáp ứng mô-men xoắn không cần bộ mã hóa cho băng tải, máy trộn và máy đùn.
• Điều khiển vector vòng kín: phản hồi bộ mã hóa để có tốc độ và mô-men xoắn chính xác trên cần cẩu, máy cuộn và máy công cụ.

Các loại ổ đĩa AC điện áp thấp

Thị trường chia thành một vài gia đình thực tế. Các ổ đĩa kèm theo gắn trên tường chiếm ưu thế từ khoảng 0,4 kW đến 90 kW và nằm bên cạnh máy hoặc bên trong một bảng điều khiển nhỏ. Bộ truyền động dạng mô-đun và dạng tủ cung cấp công suất cao hơn và cho phép cấu hình các bus DC, bộ hãm và bộ lọc dùng chung cho ứng dụng. Hệ thống nhiều ổ đĩa cung cấp nhiều bộ biến tần từ một bộ chỉnh lưu, điều này thường gặp trên các dây chuyền dệt, đóng gói và kim loại. Bộ truyền động tái sinh trả năng lượng phanh về nguồn thay vì đốt nó trong điện trở.

Đối với hầu hết các công việc hàng ngày, một thiết bị treo tường nhỏ gọn là đủ và nó giữ cho màn hình nhỏ gọn.

Nhà cung cấp biến tần AC điện áp thấp thông minh RVE21 • Thiết kế dải điện áp rộng • Khả năng quá tải lên tới 200% • Tấm chắn chức năng có thể tháo rời, lắp đặt cạnh nhau • Thiết kế đường dẫn khí độc lập • Hiệu suất chi phí cao Xem sản phẩm →

Ổ đĩa biến tần thông minh điện áp thấp RVE21 của chúng tôi được thiết kế chính xác cho tình huống đó: Máy OEM và trang bị thêm trong đó không gian bảng điều khiển chật hẹp, hệ thống dây điện phải nhanh chóng và ổ đĩa vẫn phải bao phủ nhiều kích cỡ động cơ.

Khởi động bằng lái hay khởi động mềm?

Cả hai thiết bị đều đặt phía trước một động cơ và đều điều khiển đoạn đường nối nên chúng thường đối lập nhau. Câu hỏi quyết định là liệu bạn có cần thay đổi tốc độ sau khi động cơ đã khởi động hay không.

Nếu quy trình không bao giờ cần tốc độ khác, bộ khởi động mềm thường là giải pháp rẻ hơn. Nếu tốc độ, mô-men xoắn hoặc mức tiêu thụ năng lượng phải tuân theo nhu cầu thì truyền động là khoản đầu tư tốt hơn.

Chọn đúng ổ đĩa

Xếp hạng sức mạnh của bảng dữ liệu là điểm khởi đầu, không phải là câu trả lời. Làm việc thông qua tải đầu tiên.

• Dòng điện và tình trạng quá tải của động cơ: kích thước trên dòng điện đầy tải, sau đó kiểm tra xem chế độ làm việc có cần quá tải 120%, 150% hay 200% trong một phút trở lên hay không.
• Cấu hình mô-men xoắn tải: các tải mô-men xoắn không đổi như băng tải và máy đùn đòi hỏi nhiều động cơ hơn tải bậc hai của quạt và máy bơm.
• Phạm vi tốc độ: hoạt động với công suất không đổi trên tốc độ cơ bản đòi hỏi phải làm suy yếu trường và động cơ được định mức cho điều đó.
• Phanh: quyết định xem có cần điện trở hãm, bộ phận phanh hay mặt trước tái tạo hay không.
• Môi trường: nhiệt độ môi trường xung quanh, độ cao, bụi, độ ẩm và xếp hạng IP yêu cầu đều làm giảm dòng điện đầu ra có thể sử dụng.
• Chất lượng điện năng: giới hạn sóng hài, chiều dài cáp và loại EMC thường quyết định xem có thêm cuộn cảm hay bộ lọc hay không.
• Tích hợp: giao thức fieldbus, số lượng I/O và liệu ổ đĩa có phải giao tiếp với nền tảng điều khiển hiện có hay không.

Khi tải nặng hoặc động lực quá chặt, bộ truyền động vector có khả năng tự động điều chỉnh động cơ thích hợp là lựa chọn an toàn hơn.

Nhà cung cấp biến tần AC Vector RVE32 Vỏ nhựa • Công nghệ điều khiển vector không cảm biến tốc độ • Tự động điều chỉnh tham số vòng lặp, không cần gỡ lỗi • Giao tiếp Modbus theo tiêu chuẩn • Tiêu thụ điện năng thấp ... Xem sản phẩm →

Bộ truyền động biến tần vectơ RV32 là câu trả lời của chúng tôi cho những nhiệm vụ đó: điều khiển vectơ vòng hở hoặc vòng kín, khả năng chịu quá tải cao cũng như các tùy chọn phanh và liên lạc mà các nhà chế tạo máy móc yêu cầu.

Nơi truyền động điện áp thấp mang lại kết quả

Các ứng dụng tập trung xung quanh một vài mẫu. Trong hệ thống quạt và máy bơm, bộ truyền động thay thế van tiết lưu hoặc van điều tiết, do đó động cơ chỉ tạo ra lưu lượng mà quy trình cần. Trên máy nén, bộ truyền động cắt giảm tổn thất khi dỡ hàng và giữ áp suất ổn định. Trong các nhà máy hóa chất, họ chế ngự các máy ly tâm và máy trộn vốn có thể gây sốc cho hộp số mỗi khi khởi động. Dây chuyền cao su và nhựa sử dụng chúng trên máy đùn trục vít, trong khi thiết bị nâng và máy công cụ dựa vào chúng để tăng tốc có kiểm soát và định vị lặp lại.

Máy thổi xử lý nước, máy bơm chìm và hệ thống cung cấp áp suất không đổi đều tuân theo logic tương tự. Bạn có thể xem các nhiệm vụ này được cấu hình như thế nào trong giải pháp ứng dụng quạt và máy bơm .

Nhà cung cấp biến tần dòng CT3000 Biến tần dòng CT3000 400V 560-800kW Xem sản phẩm →

Biến tần dòng CT3000 đáp ứng các nhiệm vụ đa năng trong các ngành này, khiến nó trở thành điểm khởi đầu hợp lý khi một dự án kết hợp nhiều loại máy theo một chiến lược phụ tùng thay thế.

Hiệu quả năng lượng, độ tin cậy và chất lượng điện năng

Luật ái lực giải thích hầu hết câu chuyện tiết kiệm: trong tải ly tâm, dòng chảy thay đổi theo tốc độ trong khi công suất trục thay đổi theo lập phương tốc độ. Do đó, việc giảm tốc độ 20% sẽ cắt giảm năng lượng khoảng một nửa. Đó là lý do tại sao các dự án trang bị thêm quạt và máy bơm thường hoàn vốn cho biến tần trong vòng một đến ba năm.

Độ tin cậy đến từ khả năng bảo vệ cộng với việc lắp đặt tốt. Bộ truyền động hiện đại giám sát dòng điện đầu ra, điện áp bus DC, nhiệt độ tản nhiệt và rò rỉ đất, đồng thời chúng hạn chế mô-men xoắn thay vì ngắt bất cứ khi nào quy trình cho phép. Sóng hài và EMC vẫn cần được chú ý: Cuộn cảm DC hoặc AC làm giảm hiện tượng méo dòng, cáp động cơ được che chắn và điều khiển nối đất điều chỉnh tiếng ồn ở chế độ chung, đồng thời giới hạn chiều dài cáp bảo vệ cách điện của động cơ khỏi các cạnh chuyển mạch nhanh.

Vận hành, tài liệu và hỗ trợ

Vận hành tốt chủ yếu là sự chuẩn bị. Trước tiên, hãy nhập dữ liệu bảng tên động cơ, chạy tính năng tự động dò, sau đó đặt các đường dốc tăng tốc và giảm tốc xung quanh quán tính thực trước khi biến tần thấy có tải. Liên kết màn chắn cáp động cơ ở cả hai đầu, giữ dây điều khiển cách xa dây nguồn và ghi lại cài đặt thông số cuối cùng để có thể tải thiết bị thay thế nhanh chóng.

Việc bảo trì diễn ra đơn giản khi được lên lịch: vệ sinh tản nhiệt và quạt làm mát, kiểm tra tụ điện bus DC sau thời gian dài sử dụng, kiểm tra mô-men xoắn đầu cuối hàng năm và sử dụng hình ảnh nhiệt để sớm phát hiện các kết nối lỏng lẻo. của chúng tôi hướng dẫn sử dụng và tải xuống mang theo danh sách tham số, sơ đồ nối dây và tài liệu phần sụn cần thiết cho cả hai nhiệm vụ.

Câu hỏi thường gặp

Ổ đĩa xoay chiều điện áp thấp có thể giữ động cơ ở tốc độ bằng 0 không?

Có, nó có thể giữ trục đứng yên trong khi tạo ra mô-men xoắn, nhưng động cơ phải được định mức hoạt động liên tục ở tốc độ thấp. Động cơ tự làm mát tiêu chuẩn sẽ mất luồng khí làm mát khi tốc độ giảm, vì vậy hãy lên kế hoạch cho một động cơ được thông gió riêng nếu thời gian giữ lâu.

Cáp động cơ có thể chạy bao xa từ biến tần?

Theo nguyên tắc chung, khoảng 30-50 m không được che chắn hoặc 20-30 m được che chắn. Các lần chạy dài hơn cần có bộ lọc dV/dt hoặc cuộn kháng đầu ra để bảo vệ cuộn dây động cơ khỏi các cạnh chuyển mạch dốc.

Tôi có luôn cần một điện trở hãm không?

Không. Điều này chỉ cần thiết khi tải tái tạo năng lượng nhanh hơn mức mà bộ truyền động có thể hấp thụ, ví dụ như khi dừng nhanh quạt có quán tính cao hoặc hạ thấp tời. Giảm tốc độ chậm và tải quán tính thấp thường không cần thêm gì.

Ổ đĩa AC điện áp thấp mang lại lợi ích cho việc kết hợp cẩn thận hơn bất kỳ thông số kỹ thuật đơn lẻ nào. Nhận được cấu hình mô-men xoắn, yêu cầu quá tải và môi trường phù hợp, và bộ truyền động sẽ trở thành một bộ phận không cần bảo trì của máy thay vì một vấn đề tái diễn.

Nếu bạn muốn có ý kiến ​​thứ hai về một ứng dụng, từ đường cong máy bơm đến trang bị thêm, các kỹ sư của chúng tôi sẵn lòng giúp bạn xác định kích thước, thiết lập và duy trì hoạt động trong nhiều năm.