GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VFD

Biến tần (VFD - Variable Frequency Drive) là một loại bộ điều khiển động cơ được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện bằng cách thay đổi tần số, điện áp của nguồn điện cung cấp cho nó. VFD được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm sản xuất, HVAC, xử lý nước, nước thải và nông nghiệp.

VFD

Trong bài viết này, Nihaco Automation sẽ cũng các bạn thảo luận về những điều cơ bản của VFD, ưu điểm và tính năng nâng cao của chúng.

NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CẦN ĐỂ NẮM VỮNG VFD

Nguyên tắc cơ bản của VFD là thay đổi tần số của nguồn điện xoay chiều cung cấp cho động cơ. Tần số của nguồn điện cung cấp cho động cơ xoay chiều quyết định tốc độ của nó. Vì vậy, bằng cách thay đổi tần số nguồn điện cung cấp cho động cơ, tốc độ của động cơ có thể được kiểm soát. VFD điều khiển tần số nguồn điện cung cấp cho động cơ bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi năng lượng trạng thái rắn. Bộ chuyển đổi nguồn này chuyển đổi tần số và điện áp cố định của nguồn điện xoay chiều thành tần số và điện áp thay đổi được cung cấp cho động cơ.

CÁC TÍNH NĂNG NÂNG CAO CỦA VFD

VFD có một số tính năng nâng cao có thể nâng cao hơn nữa hiệu suất và độ tin cậy của chúng. Một số tính năng này bao gồm:

         -  Bảo vệ quá tải động cơ: VFD có thể theo dõi dòng điện và nhiệt độ của động cơ và tắt nó trong trường hợp có bất kỳ dấu hiệu bất thường nào. Điều này bảo vệ động cơ khỏi bị hư hỏng do quá tải hoặc quá nóng.

         -  Phanh tái sinh: VFD có thể được cấu hình để tái tạo năng lượng trong quá trình phanh, năng lượng này có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị khác hoặc quay trở lại lưới điện.

         -  Giao thức truyền thông: VFD có thể được trang bị nhiều giao thức truyền thông khác nhau như Modbus, Profibus hoặc Ethernet/IP, cho phép chúng giao tiếp với các thiết bị và hệ thống khác trong nhà máy.

         -  Giảm thiểu sóng hài: VFD có thể giảm độ méo sóng hài của nguồn điện bằng cách sử dụng các bộ lọc hoặc giao diện người dùng hoạt động. Điều này cải thiện chất lượng điện năng của hệ thống và giảm nguy cơ hư hỏng các thiết bị khác.

         -  Điều khiển đa động cơ: Một số VFD có thể điều khiển đồng thời nhiều động cơ, điều này có thể giảm chi phí chung của hệ thống và cải thiện hiệu quả của nó.

VFD HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

VFD hoạt động bằng cách chuyển đổi nguồn điện AC đến thành điện áp DC bằng mạch chỉnh lưu. Điện áp DC sau đó được chuyển đổi trở lại thành AC bằng mạch biến tần. Tần số và điện áp của nguồn điện xoay chiều cung cấp cho động cơ được điều khiển bằng cách thay đổi biên độ và tần số của điện áp do mạch biến tần tạo ra. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation).

Nihaco cung cấp VFD uy tín – chất lượng cao

PWM là một kỹ thuật trong đó điện áp được thay đổi bằng cách thay đổi độ rộng của xung trong dạng sóng. Bằng cách thay đổi độ rộng của xung, điện áp và tần số hiệu dụng của dạng sóng có thể được điều chỉnh. Điều này cho phép kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

ỨNG DỤNG VFD

VFD được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm:

         -  Quạt và máy thổi: VFD thường được sử dụng trong các hệ thống HVAC để kiểm soát tốc độ của quạt và máy thổi. Bằng cách kiểm soát tốc độ của quạt và máy thổi, luồng khí có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của hệ thống, giúp tiết kiệm năng lượng.

         -  Máy bơm: VFD được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước và nước thải để kiểm soát tốc độ của máy bơm. Bằng cách kiểm soát tốc độ của máy bơm, tốc độ dòng chảy có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của hệ thống, giúp tiết kiệm năng lượng.

         -  Băng tải: VFD được sử dụng trong hệ thống băng tải để kiểm soát tốc độ của băng tải. Bằng cách kiểm soát tốc độ của băng tải, tốc độ dòng chảy của vật liệu được vận chuyển có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của hệ thống, giúp tiết kiệm năng lượng.

         -  Máy công cụ: VFD được sử dụng trong máy công cụ để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ trục chính. Bằng cách kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ trục chính, tốc độ cắt và tốc độ tiến dao có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của vật liệu được gia công, giúp cải thiện độ chính xác và giảm mài mòn dụng cụ.

LỰA CHỌN VFD

Khi chọn VFD cho một ứng dụng cụ thể, cần xem xét một số yếu tố. Bao gồm các:

         -  Khả năng tương thích của động cơ: VFD phải tương thích với động cơ đang được sử dụng. Điều này bao gồm định mức điện áp và dòng điện, cũng như loại động cơ (ví dụ như cảm ứng hoặc đồng bộ).

         -  Xếp hạng công suất: VFD phải có xếp hạng công suất phù hợp cho ứng dụng. Điều này bao gồm công suất định mức, điện áp và dòng điện.

         -  Các yếu tố môi trường: VFD phải phù hợp với môi trường mà nó sẽ được sử dụng. Điều này bao gồm các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và độ rung.

         -  Tính năng điều khiển: VFD phải có các tính năng điều khiển phù hợp cho ứng dụng. Điều này bao gồm các tính năng như bảo vệ quá tải, phanh tái tạo và các giao thức liên lạc.

CÁC LOẠI VFD

Có một số loại VFD có sẵn, bao gồm:

         -  VFD vô hướng: VFD vô hướng là loại VFD đơn giản nhất. Chúng điều khiển tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi điện áp và tần số của nguồn điện xoay chiều cung cấp cho động cơ. VFD vô hướng phù hợp cho các ứng dụng có tải tương đối ổn định.

         -  VFD điều khiển véc tơ: VFD điều khiển véc tơ sử dụng các thuật toán nâng cao để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ. Chúng phù hợp cho các ứng dụng có tải thay đổi lớn hoặc cần điều khiển tốc độ và mô-men xoắn chính xác.

         -  VFD điều khiển mô-men xoắn trực tiếp: VFD điều khiển mô-men xoắn trực tiếp sử dụng các thuật toán tiên tiến để cung cấp khả năng kiểm soát chính xác mô-men xoắn của động cơ. Chúng phù hợp cho các ứng dụng cần điều khiển mô-men xoắn chính xác, chẳng hạn như trong máy công cụ.

ƯU ĐIỂM CỦA VFD

VFD cung cấp một số lợi thế so với các phương pháp điều khiển động cơ truyền thống, bao gồm:

         -  Tiết kiệm năng lượng: VFD có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng tới 50% bằng cách điều chỉnh tốc độ của động cơ phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Điều này làm giảm năng lượng lãng phí do hoạt động kém hiệu quả của động cơ.

         -  Hiệu suất được cải thiện: VFD cung cấp khả năng kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác.

         -  Giảm chi phí bảo trì: VFD có thể giảm chi phí bảo trì bằng cách giảm hao mòn trên động cơ và các bộ phận khác trong hệ thống.

         -  Khởi động và dừng mềm: VFD cung cấp khả năng khởi động và dừng mềm, giúp giảm căng thẳng cho động cơ và các bộ phận khác trong hệ thống.

         -  Giảm tiếng ồn và độ rung: VFD có thể giảm mức độ tiếng ồn và độ rung trong hệ thống bằng cách kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

NHƯỢC ĐIỂM CỦA VFD

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng VFD có một số nhược điểm, bao gồm:

         -  Chi phí cao hơn: VFD thường đắt hơn các phương pháp điều khiển động cơ truyền thống.

         -  Yêu cầu làm mát: VFD tạo ra nhiệt và yêu cầu làm mát để tránh làm hỏng các bộ phận trong hệ thống.

         -  Vấn đề tương thích: VFD có thể không tương thích với một số loại động cơ nhất định, chẳng hạn như một số loại động cơ một pha.

CÁC THÀNH PHẦN CỦA VFD

VFD thường bao gồm các thành phần sau:

         -  Bộ chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu chuyển đổi nguồn AC đầu vào thành nguồn DC.

         -  Liên kết DC: Liên kết DC lưu trữ nguồn DC và cung cấp đầu ra trơn tru cho biến tần.

         -  Biến tần: Biến tần chuyển đổi nguồn DC trở lại thành nguồn AC và điều khiển tần số và điện áp đầu ra.

         -  Bảng điều khiển: Bảng điều khiển chứa các thiết bị điện tử điều khiển VFD, bao gồm bộ vi xử lý, màn hình và giao diện đầu vào/đầu ra.

         -  Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát được sử dụng để tản nhiệt do VFD tạo ra để tránh làm hỏng các bộ phận.

CÁC CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN CỦA VFD

Có một số chế độ điều khiển có sẵn trong VFD, bao gồm:

         -  Điều khiển vòng lặp mở: Điều khiển vòng lặp mở sử dụng tham chiếu tốc độ đặt trước để điều khiển tốc độ động cơ. Tốc độ được điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số và điện áp đầu ra.

         -  Điều khiển vòng kín: Điều khiển vòng kín sử dụng phản hồi từ cảm biến tốc độ hoặc mô-men xoắn để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

         -  Điều khiển vectơ không cảm biến: Điều khiển vectơ không cảm biến sử dụng thuật toán để ước tính tốc độ và vị trí của động cơ mà không cần sử dụng cảm biến. Điều này cho phép kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

         -  Điều khiển hướng trường: Điều khiển hướng trường sử dụng các thuật toán tiên tiến để điều khiển từ trường của động cơ nhằm cung cấp khả năng kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

ỨNG DỤNG CỦA VFD

VFD được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm:

         -  Hệ thống HVAC: VFD thường được sử dụng trong các hệ thống HVAC để kiểm soát tốc độ của quạt và máy bơm.

         -  Máy móc công nghiệp: VFD được sử dụng trong máy móc công nghiệp để kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ trong các máy như băng tải, máy bơm và máy nén.

         -  Máy công cụ: VFD được sử dụng trong máy công cụ để cung cấp khả năng kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

         -  Năng lượng tái tạo: VFD được sử dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo, như tua bin gió và tấm pin mặt trời, để kiểm soát tốc độ của máy phát điện.

         -  Thang máy: VFD được sử dụng trong thang máy để kiểm soát tốc độ của động cơ và giúp tăng tốc và giảm tốc mượt mà.

PHẦN KẾT LUẬN CỦA NẮM VỮNG VFD: TỪ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ĐẾN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO

VFD là một thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển động cơ hiện đại. Chúng cung cấp khả năng kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, giúp cải thiện hiệu suất và hiệu suất năng lượng. Khi chọn VFD, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố như khả năng tương thích của động cơ, định mức công suất và tính năng điều khiển để đảm bảo rằng VFD phù hợp với ứng dụng. Mặc dù VFD có một số nhược điểm nhưng lợi ích mà chúng mang lại khiến chúng trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng điều khiển động cơ.

Nihaco cung cấp, sửa chữa các loại biến tần

Là nhà phân phối biến tần miền Bắc, Nihaco cung cấp các dịch vụ:

         -  Cung cấp vật tư điện, thiết bị điện - tự động hóa và điều khiển công nghiệp.

         -  Dịch vụ sửa chữa biến tần tại Hải Phòng.

         -  Khảo sát, tư vấn kỹ thuật miễn phí, cùng khách hàng đưa ra giải pháp tối ưu.

         -  Thiết kế, thi công tủ bảng điện: tủ điện điều khiển, tủ điện động lực, tủ điện chiếu sáng…

         -  Lập trình, tích hợp hệ thống PLC, HMI, SCADA và các hệ thống giám sát, điều khiển.