Trong môi trường công nghiệp có tính cạnh tranh cao hiện nay, việc tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng và kiểm soát quy trình không chỉ là một lợi thế mà còn là điều cần thiết. Trọng tâm của sự chuyển đổi này là một thiết bị mạnh mẽ:bộ chuyển đổi tần số, còn được gọi là Biến tần (VFD).
Abộ chuyển đổi tần số, thường được gọi là bộ điều khiển dòng điện xoay chiều hoặc bộ điều khiển tần số thay đổi (VFD), là một thiết bị điện tử công suất tiên tiến được thiết kế để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ dòng điện xoay chiều (AC). Điều này đạt được bằng cách thay đổi tần số và điện áp của nguồn điện cung cấp cho động cơ. Trong các ứng dụng tốc độ cố định truyền thống, động cơ được kết nối trực tiếp với nguồn điện chính chạy ở tốc độ không đổi, thường dẫn đến lãng phí một lượng năng lượng đáng kể, đặc biệt là trong các hệ thống cần điều chỉnh lưu lượng hoặc áp suất bằng các thiết bị cơ khí như van hoặc bộ giảm chấn.
Vận hành cơ bản Hoạt động cơ bản của bộ truyền động biến tốc bao gồm quá trình sang số hai bước.
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều tần số cố định đến (ví dụ: 50/60 Hz) được chuyển đổi thành dòng điện một chiều (DC) bởi một bộ phận gọi là bộ chỉnh lưu. Nguồn DC sau đó được làm mịn và lọc trước khi được "đảo ngược" trở lại nguồn AC bằng phần biến tần.
Quan trọng nhất, tần số và điện áp của đầu ra AC mới này có thể được điều khiển chính xác bởi bộ vi xử lý của biến tần. Tính năng này cho phép người vận hành khớp chính xác tốc độ động cơ với các yêu cầu xử lý, đây là nền tảng cho tiềm năng tiết kiệm năng lượng của nó.
Bộ chỉnh lưu: chuyển đổi đầu vào AC ba pha hoặc một pha thành DC.
DC Bus (có Bộ lọc): Nguồn DC sử dụng tụ điện và cuộn cảm để lưu trữ và làm trơn tru quá trình chuyển đổi.
Bộ biến tần: cốt lõi của bộ biến tần. Các bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT) được sử dụng để bật và tắt nguồn điện DC ở tần số rất cao.
Bộ vi xử lý (MPU): Bộ não điều khiển toàn bộ hoạt động, thực thi thuật toán điều khiển và xử lý các tín hiệu từ bộ phận phát hiện.
Giao diện điều khiển: Cho phép cài đặt tham số, giám sát và tích hợp vào hệ thống điều khiển rộng hơn.
Tiết kiệm năng lượng đáng kể (20-50%):Đây chính là ưu điểm lớn nhất của tải ly tâm như quạt, máy bơm. Định luật ái lực quy định rằng công suất tiêu thụ của máy bơm hoặc quạt tỷ lệ thuận với lập phương tốc độ của nó. Tốc độ giảm 20% giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng gần 50%. Bộ truyền động SPX sử dụng các thuật toán nâng cao để khớp công suất động cơ với nhu cầu tải chính xác trong thời gian thực.
Kiểm soát quá trình chính xác:Ngoài những thay đổi tốc độ đơn giản, chế độ điều khiển vector cho phép điều chỉnh chính xác tốc độ và mô-men xoắn. Điều này giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, ổn định dây chuyền sản xuất và giảm chất thải trong các ngành công nghiệp như dệt may, gia công và đóng gói.
Giảm căng thẳng cơ học và bảo trì:Biến tần cung cấp khả năng khởi động mềm để tăng dần tốc độ động cơ. Điều này giúp loại bỏ dòng điện khởi động cao để khởi động trực tuyến (gây áp lực lên hệ thống điện) và ngăn ngừa hiện tượng giật mô-men xoắn đột ngột có thể làm mòn dây đai, bánh răng và vòng bi. Nó cũng tránh được hiệu ứng “búa nước” có hại trong hệ thống bơm.
Kéo dài tuổi thọ thiết bị:Bằng cách vận hành động cơ trong điều kiện được kiểm soát, tránh quá tải nhiệt, ứng suất điện và sốc cơ học, VFD giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của động cơ và thiết bị được dẫn động.
Hệ thống HVAC:Kiểm soát tốc độ quạt trong các bộ điều hòa không khí và tốc độ bơm trong hệ thống nước lạnh/nóng để kiểm soát khí hậu tối ưu và tiết kiệm năng lượng tối đa trong các tòa nhà thương mại.
Xử lý nước và nước thải:Điều chỉnh tốc độ bơm trong quá trình lọc, máy thổi khí và hệ thống định lượng để đáp ứng nhu cầu thay đổi, đảm bảo sự ổn định của quy trình đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng.
Xử lý vật liệu:Cung cấp khả năng tăng tốc và giảm tốc mượt mà cho băng tải, cần cẩu và thang máy, cải thiện độ an toàn, độ chính xác định vị và giảm sự cố tràn sản phẩm.
Máy công cụ và sản xuất:Cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ trục chính chính xác cho các trung tâm gia công, điều phối chuyển động cho dây chuyền sản xuất tự động, đồng thời cải thiện chất lượng và năng suất sản phẩm.
Năng lượng tái tạo:Tối đa hóa việc sử dụng năng lượng gió như một thành phần chính trong các hệ thống như tua-bin gió.
