Tiêu chuẩn kết nối bên ngoài và ứng dụng của biến tần chung

Tự động hóa công nghiệp · Điều khiển tốc độ · Công nghệ tiết kiệm năng lượng

Biến tần (Variable Frequency Drive, VFD) là một loại thiết bị điện tử công suất, chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện xoay chiều. Bằng cách thay đổi tần số nguồn điện cấp cho động cơ, biến tần có thể điều khiển chính xác tốc độ quay của động cơ, từ đó đáp ứng các yêu cầu công nghệ khác nhau. Các chức năng chính của biến tần bao gồm: điều khiển tốc độ, tiết kiệm năng lượng, nâng cao độ chính xác trong điều khiển quá trình, bảo vệ động cơ và thiết bị, thích ứng với các yêu cầu tải khác nhau, cải thiện chất lượng lưới điện, v.v.

I. Chức năng chính của bộ biến tần

1. Điều khiển tốc độ:Cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ hoạt động của động cơ theo nhu cầu thực tế, thay vì cố định ở một tốc độ nhất định.

2. Tiết kiệm năng lượng:Bằng cách điều chỉnh tốc độ, có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng vào các khung giờ ngoài giờ cao điểm. Công suất tiêu thụ tỷ lệ thuận với lũy thừa ba của tốc độ quay.

3. Nâng cao độ chính xác trong kiểm soát quy trình:Đảm bảo quá trình khởi động và dừng mượt mà cùng khả năng điều khiển tốc độ/mô-men xoắn chính xác, từ đó nâng cao chất lượng sản xuất.

4. Bảo vệ động cơ và thiết bị:Chức năng khởi động và dừng mềm giúp giảm thiểu tác động va đập, đồng thời cung cấp nhiều tính năng bảo vệ như chống quá dòng, quá áp và quá tải.

5. Phù hợp với các mức tải khác nhau:Giúp động cơ hoạt động ở điểm hiệu suất tối ưu, phù hợp với tải mô-men xoắn không đổi hoặc biến đổi.

6. Nâng cao chất lượng lưới điện:Giảm méo hài của dòng điện đầu vào thông qua bộ lọc hoặc công nghệ tiền khuếch đại chủ động.

II. Các điểm chính cần lưu ý khi lựa chọn biến tần

(1) Đặc tính tải và thông số động cơ

● Loại tải:Mô-men xoắn không đổi (ví dụ: cần cẩu, nên chọn loại có khả năng chịu quá tải cao); mô-men xoắn thay đổi (ví dụ: quạt, máy bơm, nên chọn loại tiết kiệm năng lượng).
● Thông số kỹ thuật động cơ:Phù hợp với công suất, điện áp, dòng điện, số cực và dải tần số.

(2) Các thông số kỹ thuật của bộ biến tần

● Công suất:Không được nhỏ hơn công suất động cơ, đồng thời phải dự trữ dư thừa từ 20% đến 30% cho tải nặng.
● Phương thức điều khiển:Điều khiển V/F (chi phí thấp, điều chỉnh tốc độ đơn giản); Điều khiển vectơ (điều khiển mô-men xoắn/tốc độ với độ chính xác cao).
● Khả năng chịu quá tải:Thông thường, thời gian duy trì nằm trong khoảng từ 120% đến 150%, kéo dài trong 1 phút.

(3) Khả năng thích ứng với môi trường và nhu cầu chức năng

Môi trường cài đặt:Nhiệt độ (-10~40°C), độ ẩm (<90% RH), cấp bảo vệ (IP).
EMC:Lắp thêm cuộn cảm và bộ lọc, đồng thời tránh sử dụng chung nguồn điện với PLC.
Chức năng kỹ thuật:Điều khiển PID, nhiều cấp tốc độ, tần số nhảy, chức năng phanh (điện trở phanh).
Giao diện và bảo mật:Giao tiếp (Modbus/Profinet), chức năng an toàn (STO).

III. Những điểm chính trong việc bảo trì và bảo dưỡng

Kiểm tra điều kiện môi trường hoạt động (nhiệt độ và độ ẩm); khi nhiệt độ cao, hãy mở nắp để hỗ trợ tản nhiệt.
Lau chùi bụi bẩn, đảm bảo khu vực xung quanh không có mùi lạ cũng như không có khí dễ cháy, dễ nổ.
Kiểm tra xem thân máy có bị rung lắc bất thường, phát ra tiếng ồn hoặc có mùi lạ không, đồng thời kiểm tra xem các đầu nối đã được siết chặt chưa.
Kiểm tra độ ổn định hoạt động và nhiệt độ của động cơ.
Theo dõi các thông số điện áp đầu vào, dòng điện đầu vào và dòng điện đầu ra.

IV. Cách đấu dây tiêu biểu của bộ biến tần

Có rất nhiều nhà sản xuất biến tần thông thường (ABB, Siemens, Schneider, v.v.). Phần này sẽ tập trung vàoBiến tần ba pha 400 V Siemens SINAMICS V20Hãy lấy ví dụ để giải thích.

Hướng dẫn đấu dây tiêu biểu (xem Hình 20-1):

Nguồn điện được kết nối với các đầu nối nguồn thông qua cầu chì, công tắc tơ, cuộn cảm đầu vào và bộ lọc L1, L2, L3. Cực động cơ U, V, W Kết nối với động cơ thông qua cuộn cảm đầu ra. Tất cả các cực PE của thiết bị phải được nối đất. Cực phanh thực hiện phanh tiêu hao năng lượng thông qua việc kết nối bộ phanh và điện trở phanh. Có thể điều khiển từ xa thông qua mô-đun giao diện BOP hoặc kết nối với mô-đun kết nối thông minh để thực hiện quá trình chạy thử nhanh chóng.

Hình 20-1: Cách đấu dây điển hình của bộ biến tần

Hình 20-2 Sơ đồ đấu dây mạch chính và mạch điều khiển của SINAMICS V20

Những điểm cần lưu ý:
1. Giới hạn chiều dài cáp có lớp chắn: Trong cùng điều kiện, chiều dài cáp có lớp chắn ngắn hơn so với cáp không có lớp chắn.
2. Công nghệ 87 Hz: Khi biến tần 400 V được kết nối với động cơ 230 V/400 V và tần số hoạt động là 87 Hz, nên chọn động cơCách ghép hình tam giác。