Nguyên lý làm việc để tiết kiệm điện của máy biến tần

Nguyên lý hoạt động máy biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ máy biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi máy biến tần 3 pha (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng hoặc ngược lại từ 3 sang 1 pha dùng máy biến tần 1 pha. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Điều chỉnh lưu lượng bằng biến tần

- Tại mỗi điểm làm việc, công suất tiếp nhận bởi lưu chất có thể tính bằng tích của áp suất và lưu lượng và biểu diễn bởi diện tích hình chữ nhật gạch chéo trên hình 2. So sánh diện tích này ở hai phương thức điều khiển với cùng một lưu lượng làm việc dễ dàng nhận thấy công suất bơm cần phải phát động trong trường hợp sử dụng biến tần là ít hơn đáng kể khi lưu lượng nhỏ hơn giá trị định mức của hệ thống. Áp suất khi đó được giảm theo lưu lượng nhờ vậy tránh tiêu phí năng lượng do tổn thất áp suất như trong trường hợp điều khiển bằng van.

- Hệ thống quạt và máy nén khí ly tâm có các đường đặc tính áp suất - lưu lượng có dạng tương tự như hệ thống bơm. Các hệ thống này cũng tuân thủ những nguyên tắc điều khiển lưu lượng và cơ chế tiết kiệm điện năng như đã xét ở phần trên. Hình 2 là ví dụ về việc áp dụng biến tần (VFD - Variable Frequency Drive) cho bơm và quạt trong hệ thống điều hòa thông gió (HVAC) cho cao ốc nhằm giải quyết bài toán tiết kiệm điện năng.

- Ngoài ra máy biến tần còn giúp giảm dòng khởi động mà mômen khởi động lớn.

Ngồn : ECC Cần Thơ

Máy biến tần và khả năng tiết kiệm điện

- Lĩnh vực có thể sử dụng máy biến tần để tiết kiệm điện năng là các hệ thống có mômen tải thay đổi theo tốc độ mà bơm và quạt ly tâm là những ứng dụng điển hình. Quan hệ giữa tải và vận tốc tuân theo luật đồng dạng: lưu lượng tỉ lệ bậc nhất, áp suất tỉ lệ bình phương, công suất tỉ lệ lập phương với vận tốc. Dưới đây, để làm rõ cơ chế tiết kiệm điện năng chúng ta sẽ khảo sát trường hợp bơm ly tâm.
- Trạng thái làm việc của hệ thống bơm có thể biểu diễn trên đồ thị lưu lượng - áp suất như hình 1: chế độ làm việc xác lập là giao điểm của đường cong đặc tính bơm và đặc tính hệ thống thủy lực. Ở bên trái điểm này làm, áp suất tạo ra bởi bơm lớn hơn áp suất cần thiết, lưu chất tăng vận tốc và lưu lượng tăng. Ở bên phải điểm làm việc, áp suất bơm tạo ra nhỏ hơn áp suất cần thiết lưu lượng giảm. Tại điểm làm việc, áp suất bơm cân bằng với áp suất hệ thống yêu cầu, lưu chất đạt đến vận tốc ổn định.
- Trong các hệ thống điều khiển lưu lượng bằng van, đặc tính của hệ thống thủy lực thay đổi theo vị trí của van. Điểm vận hành sẽ dịch chuyển trên đường đặc tính bơm tùy theo lưu lượng yêu cầu.
- Ngược lại, khi sử dụng may bien tan gia re để điều tiết lưu lượng, đặc tính bơm sẽ thay đổi và điểm làm việc sẽ dịch chuyển dọc theo đường đặc tính của hệ thống thủy lực.

Khởi động mềm để tiết kiệm năng lượng

- Về mặt công nghệ, có thể dễ dàng tích hợp vào khởi động mềm chức năng dịch lui pha của sóng điện áp để tiết kiệm điện năng khi động cơ làm việc ở chế độ nhẹ tải. Tuy nhiên, trên thực tế động cơ có thể tiêu tốn nhiều điện năng hơn khi sử dụng chức năng này.
- Chức năng tiết kiệm điện năng của khởi động mềm, nếu có, thực chất là nhằm vào việc cải thiện hiệu suất động cơ. Thực tế chế độ làm việc ảnh hưởng đến phân nửa tổn hao của động cơ, nửa kia là tổn hao cơ (ma sát và thông gió). Như vậy, với động cơ có hiệu suất 95%, điện năng tiết kiệm được tối đa là 2.5%.
- Theo kết quả thực nghiệm, để đạt được mức tiết kiệm trên, động cơ phải giảm xuống dưới 50% tải trong ít nhất 25% khoảng thời gian của chu trình làm việc. Những thiết bị cần thiết phải tiết kiệm điện năng như quạt và bơm lại hiếm khi làm việc dưới 80% tải. Trong những ứng dụng này, việc tiết kiệm điện năng thực sự chỉ đạt được bằng cách giảm tốc độ động cơ.
- Đối với những ứng dụng khác mà việc tiết kiệm điện năng có thể cần tính đến như máy nén khí và băng tải, chu trình vận hành thường có xu hướng buộc động cơ đột ngột quay lại trạng thái đầy tải. Việc áp toàn mômen tải lên trục động cơ lập tức như vậy có thể làm cho động cơ đang ở trạng thái non kích từ (để tiết kiệm điện năng) hút dòng lớn trong quá trình phục hồi mômen điện từ. Do đó, một phần hoặc tất cả điện năng được tiết kiệm trong lúc non tải sẽ tiêu hao trong quá trình quá độ này.

Khởi động mềm với máy biến tần là gì?

Máy biến tần kết hợp động cơ không đồng bộ có thể thay thế giải pháp truyền thống sử dụng van điều khiển và cho phép tiết kiệm điện năng nhờ khả năng thay đổi tốc độ. Việc loại bỏ van tiết lưu sẽ đơn giản hóa đáng kể hệ thống đường ống và giảm thiểu việc tổn hao áp suất.

- Với một trạm bơm tưới tiêu dù công suất lớn, để khởi động bơm vào chiều tối và dừng lúc bình minh thì chỉ cần khởi động mềm là đủ. Ngược lại, việc điều khiển các vòi phun của một đài nước dù nhỏ vẫn phải cần có biến tần để đạt được các hiệu ứng mỹ thuật động.

- Khởi động mềm tăng dần vận tốc động cơ đến tốc độ làm việc nhưng không thể giúp động cơ vận hành ở các vận tốc khác. Thiết bị điện tử công suất này thay thế các điều khiển sao - tam giác truyền thống và rất thích hợp cho các ứng dụng bơm/ quạt li tâm để hạn chế dòng khởi động. Đây là giải pháp kinh tế nhất để khởi động/ dừng động cơ công suất lớn nhờ:

• Giảm tác hại do quá trình quá độ động học của lưu chất như triệt sự va đập nước khi khởi động/ dừng bơm.
• Bảo vệ tránh chạy không tải, mất hoặc ngược pha, quá tải động cơ, kẹt cơ khí.
• Giảm ảnh hưởng đến nguồn cung cấp (dòng đỉnh và sụt áp khi khởi động)
• Khả năng giao tiếp với mạng điều khiển.

Máy biến tần thông minh nối mạng điều khiển từ xa

Nối mạng và truy cập từ xa

Khi thiết bị chẩn đoán, giám sát từ xa và kết nối mạng từ xa ngày càng phổ biến thì các giải pháp liên lạc cho máy biến tần trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Thế hệ biến tần mới cung cấp các giải pháp liên lạc tích hợp sẵn rất tiên tiến giúp người sử dụnglắp ráp các ứng dụng có mức độ tích hợp cao kết nối biến tần với quá trình sản xuất thông qua các mạng mở. Như vậy tiết kiệm được không gian panel so với giải pháp sử dụng card liên lạc tách biệt gắn bên ngoài biến tần.

Cùng với môđun liên lạc bên trong cho phép kết nối trực tiếp với các mạng sàn máy chuẩn, thế hệ biến tần ngày nay còn có thể tích hợp thông suốt với mọi quá trình sản xuất. Bên cạnh đó còn có các bộ chuyển đổi RS232 hỗ trợ biến tần, cung cấp khả năng liên lạc trực tiếp tới PC. Với dải hỗ trợ rộng như vậy, người sử dụng có thể cài đặt, chẩn đoán, giám sát và phân tích hoạt động của toàn bộ quá trình. Khi nhiều biến tần kết nối trên cùng một mạng, người sử dụng có thể giám sát cũng như cấu hình toàn bộ biến tần từ một điểm.

Công nghệ máy biến tần cho máy nén khí trục vít Kobelco

Hiện nay ứng dụng công nghệ biến tần trong sản xuất công nghiệp đã rất phổ biến. Trong đó chúng ta có thể nói tới các máy móc công nghiệp như máy nén khí, khi sử dụng máy biến tần cho máy nén khí mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất cao, đây là điều mà rất nhiều doanh nghiệp rất mong đợi. Không chi là doanh nghiệp, với cương vị và tầm nhìn vĩ mô của các nhà hoạch định chính sách chiến lược xanh vì mơi trường thì đây là kết quả của quá trình thức đẩy phát triển công nghệ vì một thế giớ xanh sạch đẹp.

Với điều khiển motor bằng biến tần giúp cho máy nén khí Kobelco dòng biến tần( VS) đạt hiệu suất cao và tiết kiệm điện năng tối đa. Máy nén khí biến tần Kobelco là sự kết hợp giữa kỹ thuật Motor hiện đại nhất và công nghệ biến tần siêu bền giúp cho máy chạy bền bỉ và đạt hiệu năng cao nhất.

LƯU LƯỢNG CAO NHẤT SO VỚI CÁC DÒNG MÁY CÙNG CÔNG SUẤT:

Máy nén khí Kobelco chạy biến tần sử dụng công nghệ trục vít mới nhất do hãng Kobe steel phát minh( đã được giải thưởng công nghệ của Nhật) với cặp trục vít lớn hơn, tối ưu hóa về cấu trục và chất liệu giúp cho máy đạt được lưu lượng khí đầu ra cao nhất thế giới hiện nay.

Motor power	KW	22	37	55	75
Lưu lượng	m3/min	4.2	7.6	11.2	15.7
% tăng	%	–	4%	10%	5%

Bộ biến cho máy nén khí sẽ giúp tiết kiệm năng lượng điện

Nguồn nhiên liệu sản xuất năng lượng tiêu thụ cho các máy móc thiết bị từ gia dụng tới công nghiệp ngày càng cạn kiệt, ngoài ra với sự biến đổi khí hậu toàn cầu đã yêu cấu các máy móc thiết bị điện tử và máy móc công nghiệp phải tiết kiệm điện. Trong ngày công nghiệp có hệ thống máy nén khí tiêu tốn khá nhiều năng lượng, để tiết kiệm điện cho máy nén khí người ta thường tích hợp sự dụng máy biến tần cho máy nén khí, với công nghệ biến tần cho máy nén khí tiết kiệm điện rất hiệu quả, mang lại lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp và là xanh môi trường.

Ngày xưa biến tần đa số được sử dụng chính cho các loại máy bơm và quạt có công suất trung bình. Còn ngày nay, công nghệ biến tần đã được áp dụng cho các máy móc công nghiệp sử dụng động cơ điện khác điển hình như máy nén khí và nó đang gặt hái được những lợi ích to lớn.

Biến tần có tác dụng điều khiển và kiểm soát tốc độ động cơ trong máy nén khí bằng cách thay đổi tần số của dòng điện vì vậy sẽ tiết kiệm năng lượng hơn so với phương pháp điều khiển khác mà tốc độ động cơ luôn cố định.

Máy biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động, Úng dụng của máy biến tần

Định nghĩa máy biến tần là gì?

Gần đây, rất nhiều sản phẩm từ điều hòa, tủ lạnh, quạt máy... đã ứng dụng công nghệ biến tần (inverter) nhằm tiết kiệm điện, tuy nhiên nguyên lý hoạt động của công nghệ inverter thế nào thì không phải ai cũng biết.

Để tìm hiểu kỹ về công nghệ may bien tan (inverter), Tiến sĩ Trần Văn Thịnh, Viện Điện - ĐH Bách khoa Hà Nội cho biết: Biến tần (Inverter) là thiết bị dùng để điều khiển tốc độ động cơ. Trên thế giới hiện nay, biến tần được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ngoài ý nghĩa về mặt điều khiển, nó còn có nhiều chức năng khác như khởi động mềm, phanh, đảo chiều, điều khiển thông minh…Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần còn mang lại hiệu quả kinh tế, giúp tiết kiệm điện.

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất biến tần, có nhiều loại khác nhau: Loại 1 pha, 3 pha và có nhiều dải công suất khác nhau

Nguyên lý hoạt động của máy biến tần

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Khi máy biến tần mới khởi động chạy 1 lát dừng lại là bị lỗi gì?

Đối với các mấy biến tần đã có thời hạn sử dụng "quá date" thường gặp một số lỗi ngoài ý muốn, thường làm chậm quá trính làm việc của nhân viên, gián đoạn quy trình sản xuất làm việc của công ty. Dưới đây chúng tôi tổng hợp lại lỗi điển hình Máy biến tần mới chạy một lát bị lỗi nguyên nhân là gì? được trích nguồn từ Blog: suabientanritech.blogspot.com.

Trước hết kiểm tra xem đèn trạng thái “RUN” có còn sáng không? Nếu tắt thì có thể xảy ra những nguyên nhân sau:

- Tín hiệu lệnh chạy của biến tần bị ngắt (dây điều khiển bị đứt hoặc bị lỏng dây ở terminal điều khiển)

- Biến tần báo lỗi, nếu có lỗi thì biến tần sẽ dừng, hiển thị lỗi và đèn “TRIP” sẽ sáng lên.

Khắc phục:

- Kiểm tra dây điều khiển lệnh chạy của biến tần, siết lại terminal điều khiển

- Tham khảo bảng mã lỗi để khắc phục

- Liên hệ nhà cung cấp để được hỗ trợ tốt nhất

Nếu đèn “RUN” vẫn còn sáng thì có thể do:

- Tốc độ chạy của biến tần bị giảm về 0

- Motor bị kẹt cơ khí hoặc bị hư hỏng

- Board điều khiển bị lỗi

Giải pháp máy biến tần cho máy nén khí để điều khiển tiết kiệm điện

Hiện nay hầu hết các máy móc công nghiệp đang áp dụng công nghệ biến tần để tiết kiệm năng lương. Đối với máy nèn khí cũng vậy, Máy biến tần cho máy nén khí có nhiêu phương pháp điều khiển, ở đây chúng tôi chia sẻ 1 trong nhiều phương pháp điều khiển máy nén khí với máy biến tần Rhymebus.

1. Phương pháp PID điều khiển máy nén khi với máy biến tần

Phương pháp này ta sẽ sử dụng một cảm biến áp suất đưa về làm tín hiệu phản hồi cho Bộ điều khiển PID và do đặc tuyến làm mát mà ta bắt buộc phải cài đặt tần số giới hạn dưới Fmin để tốc độ Động cơ không về Zero ( Nếu tốc độ động cơ xuống quá thấp sẽ ảnh hưởng đến bộ phận giải nhiệt). PP này được cho là khá hiệu quả trong rất nhiều trường hợp. NHưng đôi khi nó lại mang theo những tiềm tàng mà ta cần phải lưu tâm. Trong rất nhiều các máy nén khí, khi tôi sd pp này động cơ và may bien tan thường bị nóng, bộ phận làm mát không đủ khả năng giải nhiệt khiến Sensor nhiệt báo Over Heat liên tục.

Kiểm tra lại thì thấy Tải thay đổi thường xuyên, chu kỳ Load/ Unload quá nhỏ khiến may bien tan gia re và động cơ luôn hoạt động trong tình trạng Nhấp/ Nhả. Dùng máy đo tần số thì thấy xuất hiện rất nhiều răng cưa và gần như Tần số hoạt động không ổn định tại một điểm mà dao động liên tục xung quanh ngưỡng đó.

2. Phương pháp chạy đa cấp tốc độ

Trong phương pháp này, chúng ta điều khiển biến tần chạy đa cấp tốc độ. Khi load, biến tần chạy tốc độ cao, khi unload biến tần chạy tốc độ thấp hơn.

Chọn các giá trị
Công suất động cơ: 55 kW Giá điện: 1500 VNĐ/1kWh Số ngày làm việc/năm 280 ngày Giả sử giá biến tần + tủ điện: 60,000,000 VNĐ, nhân công lắp đặt: 2,000,000 VNĐ
Nhập thời gian Load trung bình trong một ngày làm việc: vào ô …..at 50Hz là tần số chạy đầy tải Fbase
Nhập thời gian Unload trung bình trong một ngày làm việc: vào ô….at 25Hz là tần số chạy không tải Fmin
Nhập xong Click: CACULATE sẽ cho ra Kết quả tính toán tiết kiệm điện năng và thời gian Hoàn vốn khi đầu tư thiết bị.

Quý khách hàng quan tâm về giải pháp lắp đặt biến tần tiết kiệm điện năng cho máy nén khí hãy liên hệ ngay với chúng tôi.