NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA BIẾN TẦN

- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA BIẾN TẦN Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản.
- Đầu tiên, nguồn điện xoaychiều 1pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng.
- Công đoạnnày được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
- Nhờ vậy, hệ số công suất cosphicủa hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96.
- Điện ápmột chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
- Côngđoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cáchly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
- Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lývà công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêuâm 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 cấptuỳ theo bộ điều khiển.
- Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳtheo chế độ điều khiển.
- Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là khôngđổi.
- Điện áp là hàm bậc 4 củatần số.
- Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu củatải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
- Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầuhết các loại phụ tải khác nhau.
- Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp vớinhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệthống SCADA.
- TIẾT KIỆM ĐIỆN Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫncông suất chế tạo theo công nghệ hiện đại.
- Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống.Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấpkhoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến6 tháng.
- Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã cókết quả rõ rệt.Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống,các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt.
- Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điều khiển tối ưu vềnăng lượng) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong nước, trongkhu vực và trên thế giới.
- CÁC LOẠI TẢI NÊN SỬ DỤNG BIẾN TẦN ĐỂ TIẾT KIỆM ĐIỆN 1.
- Phụ tải có mô mem thay đổi (điều hòa trung tâm, bơm cấp nước, bơm quạt mát.
- Động cơ luôn chạy non tải mà không thể thay động cơ được thì phải lắp thêm biến tần.BIẾN TẦN - MỘT BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN !Ở các xí nghiệp, nhà máy và ở các nhà máy điện đều có các thiết bị hút thổi gió, khói, hơinước...có sử dụng động cơ ba pha xoay chiều làm động cơ sơ cấp.
- máy bơm nước...Trong quá trình sản xuất, lưu lượng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù hợp vớinhu cầu cụ thể về sản xuất của xí nghiệp, nhà máy.
- Với động cơ sơ cấp là các động cơ xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lưu lượng của các thiết bị này là khó khăn vì như ta đã biết, lưu lượng của các môi chất thông qua thiết bị là phụ thuộc vào tốc độ qua của động cơ sơ cấp.
- Với cấu tạo của các động cơ xoay chiều ba pha truyền thống thì tốc độ quay củađộng cơ coi như không đổi với hệ thống lưới điện xoay chiều có tần ssố công nghiệp f=50Hz thông qua quan hệ f=p.n/60 - trong đó p là số đôi cực của động cơ, và n là tốc độquay.
- Với quan hệ này, tốc độ quay của động cơ chỉ còn phụ thuộc vào tần số của lướiđiện.
- Vì vậy để thực hiện thay đổi được lưu lượng, điều tốt nhất là thay đổi tốc độ động cơ sơ cấp, có nghĩa là cần thay đổi tần số của lưới điện .Thêm nữa, như ta đã biêt, đối với cáchệ truyền động loại bơm và quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bình phương.
- Lưu lượng ra của hệ tỉ lệ thuận với tốc độ quay:M @ n2M @ F2Trong khi đó, công suất đòi hỏi của hệ thống lại bằng tích số giữa mômen và tốc độ quay:P = M x nDo đó, công suất đòi hỏi của hệ thống tỉ lệ với lập phương của tốc độ quay và cũng là tỉ lệvới lập phương của lưu lượng:P @ n3 @ F3Do rằng việc điều chỉnh tần số của lưới điện là điều không thể được, nên cho đến nay tạicác xí nghiệp, nhà máy thường để điều chỉnh lưu lượng, người ta thường sử dụng biện pháp điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc làm một đường quay trở lại ( như hình vẽ 1,3.
- Thí dụ như ở nhà máy nhiệt điện, ở các quạt hút khói, thổi gió, ở đầu ra hoặc đầu vàocủa quạt, thường có một lá chắn động, gồm các cánh hình cánh quạt, có trục quay theo các bán kính.
- Có một động cơ nhỏ điều khiển độ quay của các lá chắn này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua.
- Việc điều chỉnh lưu lượng khói giókiểu đối phó này tuy có đem lại hiệu quả về điều chỉnh lưu lượng khói gió nhưng khôngkinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần như không thay đổi, lượng điện tiêu thụ không giảmđược bao nhiêu.
- Hình vẽ đường đặc tính nêu dưới đây sẽ cho thấy điều đó.Hiển nhiên là trong các phương pháp trên đây, năng lượng tiêu thụ của toàn hệ thống lớnhơn nhiều so với năng lượng yêu cầu khi lưu lượng yêu cầu giảm đi so với thiết kế.
- Mặc dùkhi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu thụ cũng giảm đi nhưng tổn hao trên các thiết bịkhống chế như các lá chắn vẫn còn lớn.
- Các phương pháp điều chỉnh lá chắn khác nhaucho thấy tổn hao trên các lá chắn cũng khác nhau rất nhiều.
- Việc làm mất đi những tổn haotrên các lá chắn này gợi ra một tiềm năng tiết kiệm rất lớn.
- Như đã biết ở trên, lưu lượng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơ sơ cấp,mà tốc độ này lại phụ thuộc vào tần số của nguồn điện.
- Vì vậy với một động cơ sơ cấp đãcó, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực hiện được nhất là thay đổi tần số của nguồn điện.Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van .Theo các công nghệ truyền thống trước đây mới chỉ thực hiện được việc biến tần ở các tầnsố cao, với công suất nhỏ trong kỹ nghệ truyền thanh và truyền hình.
- Còn với tần số côngnghiệp và với công suất lớn hàng trăm kilô wat thì chưa thực hiện được.Cho đến nay, rào cản về trình độ công nghệ này đã bị tháo bỏ, các nước có nền kỹ nghệtiền tiến đã chế tạo được các máy biến tần công suất lớn, và ngay lập tức đã được áp dụngvào sản xuất, giải quyết được vấn đề điều chỉnh tốc độ của các động cơ ba pha xoay chiềuvà đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế.Việc điều chỉnh đầu ra (v.d lưu lượng) của bơm/quạt được thực hiện ngay tại đầu vào lànguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyềnđộng bơm/quạt ấy.
- Động cơ cũng không phải sinh công suất cơ trên trụclớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van.Trong hình vẽ 2 là đường đặc tính năng lượng - lưu lượng của bộ biến tần so sánh với bộđiều khiển lá chắn đầu vào.
- Theo hai đường đặc tính trên, chúng ta luôn thấy đường biểudiễn năng lượng cho hệ thống khi dùng biến tần (Micromaster) để điều khiển nằm thấp hơnrất nhiều so với đặc tính van, nhất là khi lưu lượng ra điều chỉnh xuống giá trị phần trămthấp.
- Như trên hình vẽ, nếu giảm lưu lượng đi 20% thì năng lượng tiêu thụ sẽ giảm gần50% so với giá trị thiết kế với phương án điều khiển lá chắn đầu vào.
- Còn khi sử dụng bộ biến tần thì năng lượng tiêu thụ giảm chỉ còn 2-3%.
- Khi lưu lượng tiêu thụ giảm xuống còn50% thì năng lượng tiêu thụ với bộ biến tần chỉ còn 15% so với 56% khi sử dụng lá chắnđầu vào.Cũng so sánh như vậy với bộ điều khiển lá chắn đầu ra ( Hình vẽ 4) thì năng lượng tiêu thụcòn tiết kiệm được nhiều hơn .
- Ngoài ra, với việc sử dụng các lá chắn, chẳng những năng lượng tổn hao đã gây ra lãng phílớn mà bản thân nó còn gây ra những tác hại không nhỏ cho hệ thống.
- Các lá chắn bị mònđi rất nhanh.
- Các chi tiết cơ khí trên hệ thống bị chịu áp lực nhiều hơn cần thiết, chóng mỏi hơn và mau hỏng.
- Như vậy, chúng ta lại còn mất thêm những chi phí cho bảo trì hệ thống.Vậy bộ biến tần làm việc như thế nào ? Nguyên lý làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản ( Hình 5).
- Đầu tiên, nguồn điệnxoay chiều 1pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng.
- Côngđoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện (tụ DC link).
- Nhờ vậy, hệsố công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ítnhất 0.96.Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đốixứng.
- Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực cócổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
- Nhờ tiến bộ của côngnghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tớidải 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 cấptuỳ theo bộ điều khiển.
- Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu củatải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫncông suất chế tạo theo công nghệ hiện đại.
- Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấpkhoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến6 tháng ( xem hình 6 )Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõrệt.Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống,các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt.
- Nguồn EVN Le Nhan VietNhanViet #Thursday, December AMThứ Bẩy AM TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG NHỜ BIẾN TẦN DANFOSS – ABN Vừa qua, thực hiện chỉ thị của Thủ tướng Chính phủ về tiết kiệm điện năng, Công ty ThanCọc Sáu đã đi tiên phong trong việc đầu tư mua sắm và lắp đặt các biến tần của hãngDanfoss ABN cho các động cơ điện của hệ thống sàng than có công suất 2,5 triệu tấn/năm.Kết quả thu được rất cụ thể: tiết kiệm điện năng.
- Tạp chí Công nghiệp xin giới thiệu mộtsố thông tin và kinh nghiệm được rút ra từ dự án nhỏ nhưng có hiệu quả lớn này: Biến tần và các tính năng ưu việt về nhiều mặt của DANFOSS - ABN Biến tần được đánh giá là một công nghệ tiên tiến, mang lại những thay đổi lớn trong cácngành công nghiệp thế kỷ XX.
- Biến tần đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, mới đượcđưa vào Việt Nam trong một vài năm gần đây và đã thể hiện được ưu điểm của mình.
- Nguyên lý làm việc chung của bộ biến tần khá đơn giản.
- Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện 1 chiều bởi bộ chỉnh lưu.
- Nhờ vậy, hệ sốcông suất cosF của biến tần không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96.
- Điện áp 1chiều này lại được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng thông qua hệ IGBT bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)Với công nghệ hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm, giảmtiếng 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 chế độ điều khiển.
- Đốivới tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp tần số là không đổi.Bộ biến tần làm việc theo nguyên tắc thay đổi tần số (cùng với thay đổi điện áp) nên luônđảm bảo mô men khởi động đủ vượt tải ngay cả khi ở tốc độ rất thấp.
- Đồng thời dòng điệnđưa vào động cơ không tăng, do phối hợp giữa điện áp và tần số để giữ cho từ thông đủsinh mô men.
- Dòng khởi động lớn nhất của hệ truyền động biến tần chỉ bằng dòng địnhmức.
- Bản chất tiết kiệm điện năng khi sử dụng biến tần như sau: Đặc tính khởi động của biến tần cho phép khống chế dòng khởi động không vượt quá dòngđịnh mức của động cơ, do đó tiết kiệm điện năng khi khởi động.Với những ứng dụng đặc tính tải thay đổi, như băng tải, khi đầy tải, khi non tải, thườngđộng cơ hoạt động non tải:Biến tần làm tăng hệ số cosF (thường khoảng 0,96), tăng hiệu suất sử dụng điện, giảm tổnthất cho lưới.Biến tần điều chỉnh tốc động động cơ cho phù hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu được việcsử dụng điện năng.Biến tần DANFOSS - ABN được sản xuất đầu tiên năm 1968, đến nay đã trở thành mộtthương hiệu nổi tiếng toàn cầu và được chứng minh về chất lượng, với các nhà máy chế tạohiện chỉ đặt tại các nước Đan Mạch, Đức, Mỹ và NewZealand.Biến tần DANFOSS - ABN đáp ứng được dải công suất rộng, đặc tính momen thay đổicũng như cố định, phù hợp với tất cả các loại động cơ điện trong công nghiệp.
- của hãng sản xuất, điều hòa inverter cũng chỉ bắt đầu tiết kiệm điện sau hai giờ khởi độngmáy.PGS.TS Nguyễn Đức Lợi cũng thừa nhận, dòng sản phẩm sử dụng công nghệ inverter chỉcó thể đạt được hiệu quả tiết kiệm điện tới 50% nếu.
- Theoông, khái niệm và các yếu tố của một phòng chuẩn cũng khác nhau ở mỗi nước, các vùngtrong một nước thậm chí trong một khu chung cư.Mặt khác, với điều kiện xây dựng cùng ý thức người sử dụng hiện nay, ở Việt Nam khó màtìm được một phòng đạt chuẩn để điều hòa inverter phát huy tác dụng.PGS.
- Lợi chỉ lưu ý, không chỉ với điều hòa nhiệt độ inverter, một phòng tiêu chuẩn để pháthuy tối đa công suất điều hòa là khi nhiệt độ bên ngoài không quá 350C và nhiệt độ phòngkhoảng 270C.Thông thường khách hàng nêu yêu cầu dựa trên diện tích phòng sử dụng, nhu cầu sử dụng,khả năng tài chính.PGS.TS Lợi khuyến cáo nên tìm hiểu kỹ cơ chế hoạt động của các loại máy, công suất hoạtđộng, rồi mới quyết định mua loại nào.
- Nếu không, còn phải trả thêm tiền điện ngay cả khimua điều hòa được bảo là tiết kiệm điện

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt