Nhà cung cấp bộ phản hồi năng lượng lưu ý rằng việc lựa chọn biến tần chính xác là rất quan trọng đối với hoạt động bình thường của hệ thống điều khiển truyền động của thiết bị cơ khí, nhằm tránh những tổn thất không đáng có do bảo trì biến tần gây ra do lựa chọn sai. Thứ nhất, mục đích lựa chọn biến tần cần được xác định rõ ràng. Thứ hai, việc lựa chọn biến tần phù hợp cần được cân nhắc dựa trên loại thiết bị, đặc tính tải, dải tốc độ, chế độ điều khiển, môi trường sử dụng, cấu trúc bảo vệ và các yêu cầu khác. Bằng cách này, mục tiêu là đạt được cả công nghệ sản xuất và lợi ích kinh tế.
1. Đặc tính mô men tải của thiết bị cơ khí
Trên thực tế, máy móc sản xuất thường được chia thành ba loại dựa trên đặc tính mô-men xoắn tải khác nhau: tải mô-men xoắn không đổi, tải công suất không đổi và tải đặc tính mô-men xoắn giảm. Khi lựa chọn biến tần, đặc tính tải đương nhiên phải là cơ sở cơ bản.
Giảm tải đặc tính mô-men xoắn
Trong nhiều loại quạt, bơm nước và bơm thủy lực, khi cánh quạt quay, lực cản do không khí hoặc chất lỏng tạo ra trong một phạm vi tốc độ nhất định gần như tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc hai của tốc độ, mô-men xoắn thay đổi theo lũy thừa bậc hai của tốc độ, và công suất tải thay đổi tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của tốc độ. Loại tải này được gọi là tải mô-men xoắn giảm.
Tải công suất không đổi
Đặc điểm của loại tải này là mô-men xoắn yêu cầu TL gần như tỷ lệ nghịch với tốc độ n. Khi tốc độ động cơ giảm, mô-men xoắn đầu ra của tải thực tế tăng lên. Nghĩa là, trong phạm vi tốc độ, mô-men xoắn lớn hơn ở tốc độ thấp và nhỏ hơn ở tốc độ cao, trong khi công suất đầu ra của động cơ không đổi. Trục chính của máy công cụ cắt kim loại, máy cán, máy giấy, máy cuộn, máy tháo cuộn, v.v. trong dây chuyền sản xuất màng đều thuộc loại tải công suất không đổi.
Tính chất công suất không đổi của tải bị giới hạn trong một phạm vi thay đổi tốc độ nhất định. Khi tốc độ rất thấp, do giới hạn về độ bền cơ học, TL không thể tăng vô hạn và chuyển thành tính chất mô-men xoắn không đổi ở tốc độ thấp. Vùng công suất không đổi và mô-men xoắn không đổi của tải có tác động đáng kể đến việc lựa chọn sơ đồ truyền động. Khi động cơ được điều chỉnh tốc độ từ thông không đổi, mô-men xoắn đầu ra tối đa cho phép vẫn không đổi, thuộc về điều chỉnh tốc độ mô-men xoắn không đổi; Trong điều chỉnh tốc độ từ yếu, mô-men xoắn đầu ra tối đa cho phép tỷ lệ nghịch với tốc độ, thuộc về điều chỉnh tốc độ công suất không đổi. Nếu phạm vi điều chỉnh tốc độ mô-men xoắn không đổi và công suất không đổi của động cơ điện phù hợp với phạm vi mô-men xoắn không đổi và công suất không đổi của tải, tức là trong trường hợp "phù hợp", công suất của động cơ điện và công suất của bộ biến tần đều được giảm thiểu.
Đặc tính cơ học của tải công suất không đổi rất phức tạp. Khi thiết kế hệ thống, cần lưu ý không vận hành động cơ không đồng bộ vượt quá tốc độ đồng bộ của chúng, nếu không có thể gây ra hỏng hóc cơ học nghiêm trọng. Công suất của bộ biến tần thường được tính bằng xấp xỉ công suất của động cơ không đồng bộ.
Tải mô-men xoắn không đổi
Trong tải mô-men xoắn không đổi, mô-men xoắn tải TL không phụ thuộc vào tốc độ n. Ở bất kỳ tốc độ nào, mô-men xoắn tải TL vẫn không đổi hoặc gần như không đổi, và công suất tải tăng tuyến tính khi tốc độ tải tăng. Ví dụ, tải ma sát như cần cẩu, băng tải, máy ép phun, máy trộn và máy nâng đều thuộc loại tải mô-men xoắn không đổi. Mục đích của việc sử dụng biến tần để điều khiển các tải này là để đạt được tự động hóa thiết bị, cải thiện năng suất lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Khi biến tần điều khiển tải mô-men xoắn không đổi, mô-men xoắn đầu ra ở tốc độ thấp phải đủ lớn và có khả năng chịu quá tải, thường là 150% dòng điện định mức. Nếu cần vận hành ổn định ở tốc độ thấp trong thời gian dài, cần xem xét khả năng tản nhiệt của động cơ không đồng bộ để tránh nhiệt độ động cơ tăng quá mức.
Khi thiết kế hệ thống, cần chú ý đến việc tăng công suất của động cơ không đồng bộ hoặc tăng công suất của bộ biến tần một cách hợp lý. Công suất của bộ biến tần thường được tính bằng ~ lần công suất của động cơ không đồng bộ.
2. Chọn phương pháp điều khiển thích hợp cho bộ biến tần dựa trên đặc tính tải
Ngoài quy trình sản xuất biến tần, phương pháp điều khiển được áp dụng cho biến tần cũng rất quan trọng. Phương pháp điều khiển của biến tần chủ yếu được chia thành điều khiển vòng hở và điều khiển vòng kín. Phương pháp điều khiển vòng hở có cấu trúc đơn giản và hiệu suất đáng tin cậy, nhưng độ chính xác điều chỉnh tốc độ và hiệu suất phản hồi động tương đối thấp; phương pháp điều khiển vòng kín có thể thực hiện điều khiển thời gian thực dựa trên sự thay đổi của các thông số như lưu lượng, nhiệt độ, vị trí, tốc độ, áp suất, v.v. Phương pháp này có phản hồi động nhanh, nhưng đôi khi khó triển khai và tốn kém. Người dùng nên chọn chế độ điều khiển tương ứng theo nhu cầu của mình để đạt được các đặc tính điều chỉnh tốc độ mong muốn.
3. Lựa chọn cấu trúc bảo vệ của biến tần dựa trên môi trường lắp đặt
Khi lựa chọn biến tần, cần cân nhắc môi trường lắp đặt, bao gồm các yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ ẩm, hàm lượng bụi và khí ăn mòn, những yếu tố này có liên quan mật thiết đến hoạt động lâu dài và đáng tin cậy của biến tần. Nếu không đáp ứng được các điều kiện vận hành, cần phải áp dụng các biện pháp bảo vệ tương ứng.
Hầu hết các nhà sản xuất bộ biến tần đều cung cấp các cấu trúc bảo vệ phổ biến sau đây để người dùng lựa chọn.
(1) Loại mở IP00, bảo vệ cơ thể con người khỏi chạm vào các bộ phận mang điện bên trong biến tần từ phía trước, thích hợp để lắp đặt trên màn hình, bảng điều khiển và giá đỡ trong tủ điều khiển điện hoặc phòng điện, đặc biệt là để sử dụng tập trung nhiều biến tần, nhưng có yêu cầu cao về môi trường lắp đặt.
(2) Bộ biến tần IP20 và IP21 được bao bọc bởi vỏ bọc xung quanh và có thể lắp đặt trên tường trong các tòa nhà. Chúng phù hợp với hầu hết các môi trường lắp đặt trong nhà với lượng bụi hoặc nhiệt độ và độ ẩm tối thiểu.
(3) IP40 và IP42 kín phù hợp với các địa điểm công nghiệp có điều kiện môi trường kém.
(4) Đạt chuẩn IP54 và IP55, có kết cấu bảo vệ chống bụi, chống thấm nước, thích hợp cho các công trình công nghiệp có điều kiện môi trường kém, có tia nước, bụi và một số loại khí ăn mòn.
Việc lựa chọn hệ thống điều chỉnh tốc độ biến tần tại công trường xây dựng cần dựa trên yêu cầu quy trình thực tế và tình huống ứng dụng. Cần cân nhắc ưu nhược điểm, lựa chọn hợp lý và toàn diện. Chỉ khi sử dụng biến tần đúng cách và linh hoạt, hệ thống điều khiển tốc độ biến tần AC mới có thể hoạt động an toàn và đáng tin cậy.