Lưu ý lựa chọn biến tần cho thiết bị công nghiệp

Lưu ý lựa chọn biến tần
　　Với sự phát triển của nền kinh tế nước ta và sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, việc sử dụng các thiết bị điều khiển công nghiệp ngày càng trở nên rộng rãi.
 Đặc biệt khi nói đến một hệ thống điều khiển lớn, chẳng hạn khi hệ thống điều khiển có cả PLC , hệ thống điều khiển số, biến tần và thiết bị. Nếu vấn đề tương thích điện từ không được xem xét đầy đủ trong quá trình thiết kế và lắp đặt hệ thống, vấn đề nhỏ sẽ khiến thiết bị chạy không ổn định, vấn đề lớn sẽ gây hư hỏng thiết bị. Hiện nay, EMC đã trở thành vấn đề quan trọng hàng đầu trong thiết kế hệ thống điện .

　　Lưu ý lựa chọn biến tần
　　1. Xác định xem biến tần có phù hợp với ứng dụng của chúng ta không.
　　Chức năng chính của bộ biến tần là thay đổi tốc độ của động cơ cảm ứng xoay chiều ba pha. Ngoài ra, bộ biến tần còn cung cấp khả năng kiểm soát khởi động và dừng không khẩn cấp, tăng giảm tốc và bảo vệ quá tải.
 Ngoài ra, bộ biến tần có thể tăng tốc dần dần động cơ và giảm dòng khởi động khi động cơ khởi động. Vì những lý do này, truyền động biến tần phù hợp với băng tải, quạt và máy bơm được hưởng lợi từ tốc độ vận hành của động cơ được giảm và kiểm soát.
　2.　Bộ chuyển đổi tần số chuyển đổi nguồn AC đầu vào thành DC và trở lại đầu ra ba pha. Dựa trên điểm đặt tốc độ, bộ biến tần trực tiếp thay đổi điện áp và tần số của công suất đầu ra ngược lại để điều khiển tốc độ động cơ. 
Lưu ý rằng việc chuyển đổi nguồn AC thành bus DC và ngược lại để mô phỏng sóng hình sin AC có thể sử dụng 4 % nguồn điện được cung cấp trực tiếp cho động cơ nếu không sử dụng bộ chuyển đổi tần số.
 Vì lý do này, bộ biến tần có thể không hiệu quả về mặt chi phí khi động cơ hoạt động bình thường đang chạy ở tốc độ tối đa. Điều đó có nghĩa là, nếu động cơ phải xuất ra tốc độ thay đổi trong một khoảng thời gian nhất định và đôi khi chỉ xuất ra tốc độ tối đa, thì công tắc tơ bỏ qua được sử dụng với bộ biến tần có thể tối đa hóa hiệu quả.
　　Những vấn đề cần chú ý khi lựa chọn biến tần
　　1/ hãy xem xét lý do tại sao chúng tôi chọn bộ biến tần.
　　Các lý do để xem xét bộ biến tần bao gồm tiết kiệm năng lượng, kiểm soát dòng khởi động, điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn vận hành, kiểm soát dừng và vận hành đảo chiều.
 Bộ biến tần giảm tiêu thụ năng lượng, đặc biệt là đối với quạt ly tâm và tải máy bơm.
 Việc sử dụng bộ chuyển đổi tần số sẽ giảm một nửa tốc độ quạt và công suất quạt tỷ lệ thuận với lập phương của tốc độ quạt, giảm mã lực cần thiết xuống 8 lần. 
Khởi động động cơ AC trên đường dây yêu cầu dòng điện khởi động vượt quá tám lần cường độ tải đầy đủ của động cơ ( FLA ). 
Tùy thuộc vào kích thước của động cơ, điều này có thể gây ra tổn thất nghiêm trọng trong hệ thống phân phối điện và kết quả là điện áp sụt giảm có thể ảnh hưởng đến các thiết bị nhạy cảm.
 Việc sử dụng bộ chuyển đổi tần số giúp loại bỏ sự sụt giảm điện áp liên quan đến khởi động động cơ và giảm dòng điện khởi động động cơ để giảm chi phí nhu cầu điện năng. Kiểm soát dòng khởi động cũng giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ, vì dòng khởi động trên đường dây có thể rút ngắn tuổi thọ của động cơ AC. Tuổi thọ bị rút ngắn đặc biệt rõ rệt trong các ứng dụng cần khởi động và dừng thường xuyên. 
Bộ chuyển đổi tần số giúp giảm đáng kể dòng khởi động, giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ và giảm nhu cầu quấn lại động cơ.

　　Khả năng thay đổi tốc độ vận hành cho phép tối ưu hóa quy trình được kiểm soát. Nhiều biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ từ xa bằng chiết áp, bàn phím, bộ điều khiển logic khả trình ( PLC ) hoặc bộ điều khiển vòng lặp xử lý. Bộ biến tần cũng có thể giới hạn mô-men xoắn áp dụng để bảo vệ máy móc và sản phẩm cuối cùng khỏi bị hư hỏng.
　　3. Chọn kích thước tải biến tần phù hợp.
　　Khi chỉ định kích thước ổ đĩa và định mức công suất, hãy xem xét cấu hình hoạt động của tải mà nó sẽ truyền động. Là tải liên tục hoặc thay đổi? Nó sẽ khởi động và dừng thường xuyên hay nó sẽ chạy liên tục? Xem xét mô-men xoắn và dòng điện cực đại. Dòng điện cực đại thu được trong điều kiện vận hành kém. Kiểm tra FLA động cơ nằm trên bảng tên động cơ . Lưu ý rằng nếu động cơ quay trở lại, FLA của nó có thể cao hơn FLA ghi trên bảng tên . Không kích thước ổ đĩa dựa trên xếp hạng mã lực. Thay vào đó, hãy định cỡ ổ đĩa theo yêu cầu hiện tại của nó với nhu cầu mô-men xoắn cực đại. 
Bộ biến tần * phải đáp ứng các yêu cầu đối với động cơ. Xem xét khả năng bộ chuyển đổi tần số có thể cần quá khổ. Một số ứng dụng nhất định gặp tình trạng quá tải tạm thời do tải sốc hoặc yêu cầu khởi động. Hiệu suất của động cơ dựa trên lượng dòng điện được tạo ra bởi bộ biến tần. 
Ví dụ, một băng tải đầy tải có thể cần thêm mô-men xoắn khởi động và do đó tăng công suất từ ​​​​bộ biến tần. Nhiều bộ biến tần được thiết kế để chạy ở mức quá tải 150  % trong 60 giây.
 Các ứng dụng yêu cầu quá tải lớn hơn 150 %  hoặc lớn hơn 60 giây yêu cầu ổ đĩa quá khổ. Chiều cao cũng ảnh hưởng đến kích thước của ổ đĩa vì ổ đĩa được làm mát bằng không khí. Không khí loãng ở độ cao, làm giảm tính chất làm mát của nó. Hầu hết các ổ đĩa được thiết kế để hoạt động ở độ cao 100 mét so với mực nước biển, ngoài mức đó ổ đĩa phải được giảm tải hoặc quá khổ.
　　Những vấn đề cần chú ý khi lựa chọn biến tần
　　4. Chú ý đến yêu cầu phanh
　　Đối với tải quán tính vừa phải, quá áp trong quá trình giảm tốc thường không xảy ra. Đối với các ứng dụng có tải quán tính cao, bộ biến tần sẽ tự động kéo dài thời gian giảm tốc.
 Tuy nhiên, nếu tải nặng  phải giảm tốc nhanh, nên sử dụng điện trở hãm động. Khi động cơ chạy chậm lại, chúng hoạt động như máy phát điện và phanh động cho phép bộ biến tần tạo ra mô-men xoắn phanh hoặc dừng bổ sung. 
Bộ biến tần thường có thể tạo ra 15 đến 20 % mô-men xoắn phanh mà không cần các bộ phận bên ngoài. Nếu cần, hãy thêm điện trở hãm bên ngoài, tăng mô-men xoắn điều khiển hãm của biến tần, tăng tốc độ giảm tốc của tải quán tính lớn và thường xuyên khởi động và dừng chu kỳ.
　　5. Xác định yêu cầu I/O
　　Hầu hết các bộ biến tần có thể được tích hợp vào các hệ thống và quy trình điều khiển. Tốc độ động cơ có thể được đặt thủ công bằng cách điều chỉnh chiết áp hoặc thông qua bàn phím được tích hợp trên một số bộ biến tần. Ngoài ra, hầu hết mọi bộ chuyển đổi tần số đều có một số I/O và ổ đĩa cuối có nhiều I/O và cổng giao tiếp đầy đủ tính năng. 
Chúng có thể được kết nối với một điều khiển để tự động hóa các lệnh tốc độ động cơ. Hầu hết các ổ đĩa bao gồm nhiều đầu vào và đầu ra rời rạc, và ít nhất một đầu vào tương tự và một đầu ra tương tự. Các đầu vào rời rạc giao tiếp bộ biến tần với các thiết bị điều khiển như nút ấn, công tắc chọn và các mô-đun đầu ra rời rạc của PLC . 
Các tín hiệu này thường được sử dụng cho các chức năng như khởi động / dừng, tiến / lùi, lỗi bên ngoài, lựa chọn tốc độ đặt trước, đặt lại lỗi và bật / tắt PID .
 Đầu ra rời rạc có thể là bóng bán dẫn, rơle hoặc xung tần số. Thông thường, bóng bán dẫn xuất giao diện điều khiển cho PLC , bộ điều khiển chuyển động, đèn báo và rơle phụ trợ. Đầu ra của rơle thường điều khiển thiết bị AC và các thiết bị khác có điểm nối đất riêng vì các tiếp điểm của rơle cách ly với điểm nối đất của thiết bị bên ngoài. 
Đầu ra tần số thường được sử dụng để gửi tín hiệu tham chiếu tốc độ tới đầu vào tương tự của PLC hoặc tới bộ chuyển đổi tần số khác hoạt động ở chế độ người theo dõi. Thông thường, đầu ra đa năng của hầu hết các bộ biến tần là một bóng bán dẫn. Đôi khi một hoặc nhiều đầu ra rơle được bao gồm để cách ly các thiết bị hiện tại cao hơn. Đầu ra xung tần số thường được dành riêng cho các bộ biến tần phức tạp hơn . 
Đầu vào tương tự được sử dụng để giao tiếp biến tần với nguồn ngoài 0 đến 10 Vdc hoặc 4 đếnKết nối tín hiệu 20 mA . Các tín hiệu này có thể đại diện cho điểm đặt tốc độ và / hoặc phản hồi điều khiển vòng kín. Một đầu ra tương tự có thể được sử dụng làm đường dẫn tiếp để cung cấp các điểm đặt cho các biến tần khác, vì vậy các thiết bị khác sẽ tuân theo tốc độ của biến tần chính; nếu không, nó có thể gửi tín hiệu tốc độ, mô-men xoắn hoặc dòng điện trở lại PLC hoặc bộ điều khiển.
　　Những vấn đề cần chú ý khi lựa chọn biến tần
　　Bộ biến tần không thể được sử dụng bình thường trong mọi trường hợp, vì vậy người dùng cần biết thêm về tải, các yêu cầu về môi trường và bộ biến tần.
　　1. Lựa chọn loại tải và biến tần:
　　Tải do động cơ điều khiển là khác nhau và các yêu cầu đối với bộ biến tần cũng khác nhau.
　　Trả lời :Băng tải, Quạt và máy bơm là tải phổ biến: yêu cầu đối với bộ biến tần rất đơn giản, miễn là công suất của bộ biến tần bằng với công suất của động cơ (máy nén khí, máy bơm nước sâu, máy bơm trầm tích và đài phun nhạc thay đổi nhanh chóng cần tăng công suất).
　　B : Tải cẩu trục: Loại tải này có đặc điểm là tác động lớn khi khởi động nên biến tần bắt buộc phải có một biên độ nhất định. Đồng thời, sẽ có phản hồi năng lượng khi khuỷu tay được đặt dưới vật nặng, vì vậy nên sử dụng bộ hãm hoặc xe buýt dùng chung.
　　C : Tải không đều: Có tải có lúc nhẹ có lúc nặng, lúc này nên chọn công suất biến tần theo tải nặng như máy cán, máy nghiền, máy trộn, v.v.
　　D : Tải trọng quán tính lớn: như máy ly tâm, máy đột dập, lò quay trong nhà máy xi măng, tải trọng này có quán tính lớn nên khi khởi động có thể dao động, động cơ giảm tốc có phản hồi năng lượng. Nên sử dụng bộ biến tần có công suất lớn hơn một chút để tăng tốc độ khởi động và tránh dao động. Phối hợp với bộ hãm  để loại bỏ năng lượng điện phản hồi.
　　2. Khi vận hành ở tốc độ thấp trong thời gian dài, do động cơ tỏa nhiệt cao và khả năng làm mát của quạt giảm nên cần tăng tỷ số giảm tốc hoặc sử dụng động cơ 6 cấp để động cơ chạy ở tốc độ thấp. một tần số cao hơn.

3. Vị trí lắp đặt biến tần phải đáp ứng các yêu cầu của môi trường tiêu chuẩn, nếu không sẽ dễ gây hỏng hóc hoặc giảm tuổi thọ, khoảng cách giữa biến tần và động cơ truyền động thường không quá 50 mét, nếu khoảng cách xa hơn được yêu cầu, tần số sóng mang hoặc Hoạt động bình thường chỉ có thể được thực hiện bằng cách thêm tùy chọn cuộn kháng đầu ra.