Các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ biến tần xin lưu ý rằng với sự cải tiến của công nghệ biến tần, việc ứng dụng động cơ AC ngày càng phổ biến. Việc sử dụng điều chỉnh tốc độ biến tần có thể cải thiện độ chính xác điều khiển, hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm của máy móc sản xuất, góp phần tự động hóa quy trình sản xuất. Hệ thống truyền động AC có hiệu suất điều khiển tuyệt vời và tiết kiệm năng lượng đáng kể trong nhiều trường hợp sản xuất.
Ứng dụng của bộ biến tần
Tiêu thụ điện của động cơ điện ở nước ta chiếm 60% đến 70% sản lượng điện quốc gia, và lượng điện tiêu thụ hàng năm của quạt và máy bơm nước chiếm 1/3 tổng lượng điện tiêu thụ quốc gia. Nguyên nhân chính của tình trạng này là phương pháp điều khiển tốc độ truyền thống của quạt, máy bơm nước và các thiết bị khác là điều chỉnh lưu lượng khí và nước bằng cách điều chỉnh độ mở của van và vách ngăn đầu vào hoặc đầu ra. Công suất đầu vào lớn, và một lượng năng lượng lớn được tiêu thụ trong quá trình đóng mở của van và vách ngăn.
Do hầu hết quạt và bơm nước đều là tải mô-men xoắn phẳng, công suất trục và tốc độ có mối quan hệ bậc ba. Do đó, khi tốc độ quạt và bơm nước giảm, mức tiêu thụ điện năng cũng giảm đáng kể. Do đó, tiềm năng tiết kiệm năng lượng rất lớn. Biện pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất là sử dụng biến tần để điều chỉnh lưu lượng. Việc sử dụng biến tần có tỷ lệ tiết kiệm điện năng từ 20% đến 50%, và lợi ích mang lại rất đáng kể.
Nhiều máy móc yêu cầu động cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ do yêu cầu của quy trình. Trước đây, do khó khăn trong việc điều chỉnh tốc độ của động cơ điện xoay chiều và yêu cầu cao về hiệu suất điều chỉnh tốc độ, nên điều chỉnh tốc độ một chiều đã được sử dụng. Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có cấu trúc phức tạp, khối lượng lớn và việc bảo trì khó khăn vào mùa đông. Do đó, với sự phát triển của công nghệ điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi, điều chỉnh tốc độ xoay chiều đang dần thay thế điều chỉnh tốc độ một chiều, thường yêu cầu điều khiển mô-men xoắn định lượng và trực tiếp để đáp ứng các yêu cầu quy trình khác nhau.
Sử dụng biến tần để điều khiển động cơ điện, dòng điện khởi động nhỏ, cho phép khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ vô cấp, giúp dễ dàng điều khiển tăng tốc và giảm tốc, giúp động cơ đạt hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng đáng kể. Do đó, biến tần ngày càng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và đời sống.
Các vấn đề hiện tại và biện pháp đối phó
Với việc mở rộng phạm vi ứng dụng của bộ biến tần, ngày càng có nhiều vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành, chủ yếu biểu hiện ở sóng hài bậc cao, tiếng ồn và độ rung, cân bằng tải, nhiệt độ và các vấn đề khác. Bài viết này phân tích các vấn đề trên và đề xuất các biện pháp khắc phục tương ứng.
Cấu trúc mạch chính của bộ biến tần đa năng thường bao gồm ba phần: chỉnh lưu, nghịch lưu và lọc. Phần chỉnh lưu là bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển, phần lọc ở giữa sử dụng tụ điện lớn làm bộ lọc, và phần biến tần là bộ biến tần cầu ba pha IGBT với đầu vào dạng sóng PWM. Điện áp đầu ra chứa các sóng hài khác với sóng cơ bản, và sóng hài bậc thấp thường có tác động lớn hơn đến tải động cơ, gây ra gợn sóng mô-men xoắn; và sóng hài bậc cao làm tăng dòng rò của cáp đầu ra của bộ biến tần, dẫn đến đầu ra của động cơ không đủ. Do đó, cả sóng hài bậc cao và bậc thấp do bộ biến tần tạo ra phải được triệt tiêu. Có thể sử dụng các phương pháp sau để triệt tiêu sóng hài.
1. Tăng nguồn điện cung cấp cho bộ biến tần
Trở kháng bên trong của bộ nguồn thường có thể đóng vai trò như một bộ đệm cho công suất phản kháng của tụ lọc DC của bộ biến tần. Trở kháng bên trong càng lớn thì hàm lượng sóng hài càng thấp. Trở kháng bên trong này chính là trở kháng ngắn mạch của máy biến áp. Do đó, khi lựa chọn bộ nguồn biến tần, tốt nhất nên chọn máy biến áp có trở kháng ngắn mạch cao.
2. Lắp đặt lò phản ứng
Kết nối các cuộn kháng phù hợp hoặc lắp đặt bộ lọc sóng hài nối tiếp giữa các đầu vào và đầu ra của biến tần. Bộ lọc này được cấu tạo từ loại LC, có tác dụng hấp thụ sóng hài và tăng trở kháng của nguồn điện hoặc tải để đạt được mục đích triệt tiêu.
3. Nhiều thao tác sử dụng máy biến áp
Bộ biến tần vạn năng là bộ chỉnh lưu sáu xung, tạo ra sóng hài lớn. Nếu sử dụng máy biến áp vận hành nhiều pha, với độ lệch pha giữa chúng là 30°, sự kết hợp của máy biến áp Y - △ và △ - △ có thể tạo ra hiệu ứng 12 xung, có thể làm giảm dòng điện sóng hài bậc thấp và triệt tiêu sóng hài một cách hiệu quả.
4. Thiết lập sóng hài chuyên dụng
Thiết lập bộ lọc chuyên dụng để phát hiện bộ biến tần và pha, tạo ra dòng điện có cùng biên độ và pha ngược với dòng điện hài, đưa đến bộ biến tần để hấp thụ hiệu quả dòng điện hài.