Các ứng dụng phổ biến của biến tần trong công nghiệp

Biến tần được ứng dụng ngày càng phổ biến để điều khiển tốc độ cho tất cả các loại máy móc, thiết bị trong các ngành công nghiệp và xây dựng. Hãy cùng tìm hiểu cụ thể hơn các ứng dụng phổ biến của biến tần trong bài viết sau đây.Bơm nước

Đây là ứng dụng phổ biến nhất của biến tần.

Biến tần cho bơm cấp 2 (điều khiển lưu lượng)

Trong hệ thống truyền thống, áp lực và lưu lượng bơm được điều khiển bởi động cơ nhiều tốc độ, van ra/vào hoặc hệ thống hồi lưu. Tất cả các phương pháp này đều làm hao phí nhiều năng lượng, gây sốc cơ khí, giảm tuổi thọ hệ thống và tăng tổn thất đường ống.

Biến tần dùng trong hệ thống máy bơm nước

Biến tần được sử dụng để điều tốc độ của bơm, có thể chạy ở lưu lượng/áp suất tùy chọn. Từ đó giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng. Đồng thời biến tần còn giúp hệ thống vận hành trơn tru, giảm chi phí bảo trì, sữa chữa, giảm tổn thất đường ống, tăng tuổi thọ cho hệ thống bơm nước.

Cấp nước cho nhà cao tầng

Trước khi có sự xuất hiện của biến tần, nếu muốn cấp nước cho các tòa nhà cao tầng, người ta phải bơm nước lên tháp nước trên mái để phân phối cho toàn bộ tòa nhà. Đồng thời cần phải điều chỉnh áp lực từng tầng bằng các thiết bị điều hòa và giảm áp. Nhược điểm của hệ thống này là nó làm tăng kết cấu tòa nhà, tiêu hao năng lượng, chi phí lớn cho các thiết bị giảm áp, yêu cầu cao đối với hệ thống ống…

Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ để cung cấp theo đúng yêu cầu của phụ tải sẽ giúp tiết kiệm điện rất lớn. Không những vậy, nó còn giúp giảm các chi phí đầu tư khi không phải xây dựng tháp nước.

Biến tần cho bơm cấp 1 (không điều khiển lưu lượng)

Bơm cấp 1 thường điều khiển theo phương pháp đóng cắt đơn giản. Thông thường công suất bơm được chọn rất lớn so với nhu cầu của hệ thống. Trong rất nhiều trường hợp, bơm thường chạy non tải, làm tăng áp lực và thất thoát đường ống. Bên cạnh đó còn gây sốc khi vận hành… Để khắc phục ít nhiều các nhược điểm này, người ta thường mở van xả hoặc gọt cánh bơm. Tuy nhiên các phương pháp này chỉ nhằm khắc phục việc quá áp đường ống mà không khắc phục được các nhược điểm khác.

Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, tùy chọn lưu lượng, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện cho hệ thống…

Quạt hút/đẩy

Quạt hút/đẩy được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực như hút bụi, quạt lò, thông gió… Để điều khiển lượng gió cần thiết, người ta thường sử dụng hệ thống điều khiển động cơ nhiều cấp, các van khống chế… Nhược điểm của phương pháp này tương tự như hệ thống bơm.

Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cũng cho phép điều khiển áp lực, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng cho hệ thống.
ABB ACS355, Fuji Frenic-Mini, INVT GD20

Máy nén khí

Chế độ điều khiển cung cấp khí thông thường hoạt động theo phương thức đóng/cắt. Chế độ này kiểm soát không khí đầu vào qua van cửa vào. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng. Máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải. Khi áp suất đạt dưới hạn dưới, van cửa vào mở. Lúc này máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động có tải. Công suất định mức của motor được chọn theo nhu cầu tối đa. Thông thường công suất này được thiết kế dư tải. Chính dòng khởi động lớn, motor hoạt động liên tục khi không tải làm tiêu tốn một lượng lớn điện năng.

Biến tần dùng trong máy nén khí

Chế độ điều khiển tốc độ quay motor bằng biến tần hoạt động như sau: Lượng cung cấp khí chỉ cần đáp ứng đủ lượng khí tiêu dùng. Do đó hệ thống cung cấp khí có thể đạt được hiệu quả cao nhất và tiết kiệm điện.

Băng tải

Hệ truyền động băng tải có mô-men khởi động rất lớn. Biến tần có thể tạo mô-men khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng điện khởi động trong giới hạn cho phép của lưới. Khả năng khởi động và dừng nhẹ nhàng được thực hiện bằng cách điều khiển thời lượng cần thiết để tăng/giảm tốc.

Biến tần dùng trong băng tải

Những lợi ích khi sử dụng biến tần cho băng tải

• Năng lượng được tiết kiệm khi chạy động cơ ở tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải. Hệ số công suất của động cơ cao. Hơn nữa trong trường hợp băng tải có đoạn chạy quán tính (dốc xuống), cơ năng của băng tải có thể chuyển hóa thành năng lượng điện để trả về lưới với biến tần hãm tái sinh.
• Khi nhiều động cơ được sử dụng, tốc độ có thể được đồng bộ. Bên cạnh đó tải trọng có thể được chia sẻ giữa các động cơ.
• Có thể bù trượt tốc độ, phát hiện quá mô-men, dò tìm tốc độ. Cùng với đó là chức năng tăng mô-men động cơ khi mô-men tải tăng. Chức năng này giúp tốc độ băng tải luôn luôn ổn định.
• Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác trên hệ thống băng tải.

Thiết bị nâng hạ

Hệ thống nâng hạ trong Xây dựng và Công nghiệp thường gặp những vấn đề công nghệ. Những vấn đề này chưa được đáp ứng tốt trong quá trình thiết kế truyền thống. Ví dụ như:

• Khó kiểm soát được tốc độ chạy.
• Chỉ chạy ở một tốc độ cố định và thấp.
• Tăng/ giảm tốc dễ dẫn đến hiện tượng sốc cơ khí
• Dừng không chính xác khi tải thay đổi, thiếu an toàn…

Biến tần dùng trong thiết bị nâng hạ

Biến tần có điều khiển định vị, mô-men xoắn và hãm giúp các ứng dụng như cần trục và pa-lăng khả thi bằng cách sử dụng động cơ xoay chiều. Biến tần dành cho thiết bị nâng hạ có hệ thống hãm tái sinh, tra năng lượng về lưới. Loại này đảm bảo an toàn và tiết kiệm điện.

Trong hệ thống cẩu trục di chuyển các kiện hàng nặng, hệ thống điều khiển gồm 2 cơ cấu. Đó là điều khiển nâng hạ và điều khiển di chuyển dầm cẩu. Điều khiển di chuyển dầm cẩu được thực hiện bởi 2 motor cùng nguồn điện và đóng/cắt đồng thời. Cơ cấu này được đặt ở chân dầm cẩu. Hai motor hoạt động gây một số tác hại như: Tạo xu hướng bị vặn xoắn dầm; gây tiêu hao nhiều năng lượng do dòng điện khi khởi động cao; gây sụt áp lưới khi khởi động.

Giải pháp khắc phục

Giải pháp để khắc phục những nhược điểm này là sử dụng biến tần để điều khiển 2 motor di chuyển dầm cẩu. Giải pháp này mang đến những lợi ích thiết thực. Ví dụ như:

• Khởi động mềm, chất lượng mạng điện ổn định.
• Tổn hao nhiệt trên dây dẫn giảm. Khắc phục được hiện tượng sụt áp trên lưới điện.
• Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm, tăng tuổi thọ của motor và các kết cấu cơ khí.
• Tăng tính an toàn.
• Tiết kiệm năng lượng.

Máy cán kéo

Trong sản xuất thép, các máy cán thông thường sử dung động cơ xoay chiều. Máy cán thuận nghịch dùng động cơ một chiều. Việc điều khiển chính xác tốc độ động cơ theo yêu cầu công nghệ là đòi hỏi cần thiết. Máy kéo dây truyền thống thường không điều chỉnh tốc độ theo lực căng. Điều này dẫn tới sản phẩm có thể không đảm bảo chất lương khi lực kéo thay đổi.

Sử dụng biến tần điều khiển động cơ các máy cán kéo sẽ đáp ứng đầy đủ và chính xác yêu cầu truyền động của công nghệ sản xuất. Biến tần AC cho các động cơ AC và các bộ chuyển đổi DC cho động cơ DC.

Máy ép phun

Đối với các máy ép phun truyền thống sử dụng các bơm thủy lực cố định, công suất thường tính ở điều kiện tải tố đa. Van điều chỉnh được sử dụng để thay đổi lưu lượng và áp suất tiêu thụ. Một tỉ lệ lớn năng lượng bị tiêu hao qua van dưới dạng áp suất chênh lệch bởi dòng tràn. Vì vậy năng lương tiêu hao vô công rất lớn.

Biến tần dùng trong máy ép phun

Nếu hệ thống điều khiển với biến tần có thể tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ bơm dầu theo yêu cầu tải thực tế (áp suất và lưu lượng) phù hợp với từng giai đoạn. Thì năng lượng tiêu thụ sẽ đạt mức thấp nhất.

Máy cuốn/nhả

Yêu cầu lớn nhất với các loai máy này là phải ổn định sức căng, đảm bảo việc cuốn/nhả đều đặn. Đặc biệt yêu cầu chính xác với các vật liệu cuốn/nhả dạng sợi, màng, tấm… (kéo dây, đánh cuộn, in, tráng…). Việc sử dung biến tần đảm bảo việc đồng tốc 2 động cơ cuộn/nhả, ổn định sức căng giữa 2 đầu. Đồng thời có thể chủ động điều chỉnh tốc độ khi cần sử dụng các chế độ cuốn nhả khi có thay đổi kích thước vật liệu, yêu cầu sức căng.

Hi vọng những kiến thức về ứng dụng của biến tần trong các ngành công nghiệp đã giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị này. Đừng quên đón đọc những thông tin thú vị về biến tần trong các bài viết tiếp theo.
LS iG5A, Schneider ATV310