Cách Sử Dụng Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ Cho Động Cơ Điện 3 Pha

11 thg 4 2024 21:31

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và tăng cường hiệu quả hoạt động của máy móc là một trong những ưu tiên hàng đầu. Đặc biệt, đối với các thiết bị quan trọng như động cơ điện 3 pha, một thành phần không thể thiếu trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp, việc này càng trở nên cấp thiết. Nhận thức được điều này, bài viết "Cách Sử Dụng Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ Cho Động Cơ Điện 3 Pha" sẽ cung cấp một hướng dẫn toàn diện và thiết thực giúp bạn không chỉ hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của động cơ điện 3 pha, mà còn biết cách ứng dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ một cách linh hoạt, từ đó cải thiện hệ số công suất và tối đa hóa hiệu suất năng lượng.

Chúng tôi hiểu rằng, dù bạn đang giữ vai trò là một chuyên gia trong lĩnh vực điện tử công nghiệp, hay đơn thuần là một người đam mê công nghệ muốn khám phá sâu hơn về cách thức hoạt động của các thiết bị điện, thông tin và kiến thức mà chúng tôi chia sẻ trong bài viết này sẽ mang lại cho bạn cái nhìn sâu sắc và ứng dụng thực tế. Hãy cùng chúng tôi khám phá cách thức sử dụng bộ biến tần một cách hiệu quả nhất, để biến mỗi ứng dụng công nghiệp trở nên linh hoạt hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và đạt hiệu suất làm việc cao nhất.

Nội dung

1. Khái niệm điều khiển tốc độ motor? Tại sao phải điều khiển tốc độ motor?
2. Nguyên tắc điều khiển tốc độ motor 3 pha
3. Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor 3 pha
4. Bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha
5. So Sánh Các Loại Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ
6. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Của Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ
7. Hướng Dẫn Lắp Đặt Và Bảo Trì
8. Ứng Dụng Thực Tế Và Nghiên Cứu Điển Hình
Kết luận:

1. Khái niệm điều khiển tốc độ motor? Tại sao phải điều khiển tốc độ motor?

Động cơ ĐK hiện đang được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong thực tế và bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha cũng vậy. Ưu điểm nổi bật dễ thấy của nó là có cấu tạo đơn giản, làm việc đáng tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành sản phẩm hạ. Đồng thời, trọng lượng, kích thước của nó nhỏ hơn khi sử dụng công suất định mức dành cho động cơ 1 chiều, trong đó sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha.

Các động cơ ĐK lồng sóc có các chỉ tiêu chuẩn bị khởi động xấu

Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ của dòng điện và khống chế các quá trình quá độ của chúng bao giờ cũng khó khăn hơn. Bởi lẽ các động cơ ĐK lồng sóc có các chỉ tiêu chuẩn bị khởi động xấu, đó là dòng khởi động lớn, trong khi đó mô men khởi động nhỏ.

Trong thời gian gần đây, do tình hình phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất cũng như kỹ thuật điện tin học, động cơ ĐK 3 pha mới được khai thác các ưu điểm nổi bật của nó. Nó đã trở thành hệ truyền động có sự cạnh tranh có hiệu quả so với hệ điều khiển Tiristor của động cơ điện 1 chiều.

2. Nguyên tắc điều khiển tốc độ motor 3 pha

Cho đến nay, người ta đã nỗ lực nghiên cứu nhiều vấn đề liên quan đến điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ, nhưng nhìn chung thì mỗi cách điều chỉnh tốc độ của động cơ điện không đồng bộ đều có những ưu nhược điểm riêng của nó. Hơn nữa, nó cũng chưa giải quyết được toàn bộ các vấn đề khác như phạm vi điều chỉnh, năng lượng tiêu thụ, mức độ bằng phẳng khi điều chỉnh và các thiết bị sử dụng.

Cách thức điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ hiện nay chủ yếu có thể thực hiện như:

Trên stato: Bằng cách thay đổi điện áp đưa vào bên trong dây quấn stato, thay đổi số đôi cực của dây quấn stato hoặc tiến hành thay đổi tần số nguồn.
Trên rôto: Bằng cách thay đổi điện trở roto hoặc đấu nối tiếp trên mạch điện roto 1 hay nhiều chiếc máy điện phụ, còn gọi là nối cấp.

a) Điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha bằng các sủ dụng bộ điều chỉnh tốc độ

Bộ điều chỉnh tốc độ motor còn gọi là motor điều tốc hay motor điều chỉnh tốc độ. Cơ cấu gồm động cơ 380v hoặc 220v kết nối với điều tốc cơ liền hộp giảm tốc trục ngang, trục thẳng hoặc trục âm. Để tìm hiểu bản vẽ kỹ thuật chi tiết từng công suất mời click vào link bên dưới:

b) Điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha bằng cách thay đổi số đôi cực

- Dây quấn stato có thể nối được thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau thì tốc độ của nó sẽ có bấy nhiêu cấp. Vì vậy, việc thay đổi tốc độ chỉ có thể tiến hành theo từng cấp một và không bằng phẳng. Có nhiều cách để các bạn có thể thay đổi số đôi cực của dây quấn stato, chẳng hạn:

Đổi cách thức đấu nối dây để có được số đôi cực khác nhau: Cách này thường dùng trong động cơ điện có 2 tốc độ theo tỷ lệ 2:1
Trên rãnh của stato bạn hãy đặt 2 dây quấn độc lập có số đôi cực hoàn toàn khác nhau, thường để đạt 2 tốc độ, người ta thực hiện theo tỷ lệ 4:3 hoặc 6:5.
Trên rãnh stato, hãy đặt 2 dây quấn độc lập có số đôi cực khác xa nhau, mỗi dây quấn lại có thể thay đổi cách nối để có được số đôi cực khác nhau.

Dây quấn rôto ở bên trong của động cơ không đồng bộ rôto sử dụng dây quấn có số đôi cực bằng với số đôi cực của dây quấn stato. Do đó, khi tiến hành đấu lại dây quấn stato để có được số đôi cực khác nhau thì bộ phận dây quấn rôto cũng phải được đấu lại, vì như vậy không tiện lợi.

Ngược lại, phần dây quấn roto lồng sóc lại phải thích ứng với bất kì số đôi cực nào của dây quấn stato. Do đó, nó thích hợp cho động cơ điện cần thay đổi số đôi cực để có thể điều chỉnh được tốc độ. Mặc dù quá trình điều chỉnh tốc độ là nhảy cấp, nhưng có ưu điểm dễ thấy nhất đó là giữ nguyên độ cứng của đặc tính cơ.

Điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha bằng cách thay đổi số đôi cực

c) Điều chỉnh tốc độ motor 3 pha bằng cách thay đổi tần số

Tốc độ hiện tại của động cơ KĐB là n = n1(1-s) = (60f/ p)(1-s). Khi hệ số trượt được thay đổi ít thì tốc độ của dòng điện cũng tỷ lệ thuận với tần số. Mặt khác, từ biểu thức E1 = 4.44f1W1KdqØmaxm, chúng ta nhận thấy max tỷ lệ thuận với E1/ f1. Người ta luôn muốn giữ cho Ømax= const.

Muốn vậy, chúng ta phải điều chỉnh đồng thời cả E/ f , có nghĩa là cần phải sử dụng một nguồn điện đặc biệt, đó chính là các bộ biến tần bằng máy nén khí trong công nghiệp.

Do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật vi điện tử cũng như lĩnh vực điện tử công suất, các bộ biến tần đã ra đời. Chúng đã mở ra một triển vọng rất lớn trong lĩnh vực điều khiển động cơ điện xoay chiều bằng phương pháp biến đổi tần số. Sử dụng biến tần để có thể điều khiển động cơ theo các quy luật khác nhau, chẳng hạn như quy luật U/ f, quy luật điều khiển véc tơ,... đã tạo ra những hệ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha với nhiều tính năng vượt trội.

d) Điều chỉnh tốc độ motor 3 pha bằng cách thay đổi điện áp cung cấp lên stato

Ta đã biết, hệ số trượt giới hạn của động cơ là Sth không phụ thuộc vào điện áp, nếu trường hợp R’2 không đổi thì khi chúng đã giảm điện áp nguồn U, hệ số trượt tới hạn Sth sẽ không còn giá trị Mmax mà phải giảm tỉ lệ với U2.

Phương pháp này chỉ được thực hiện trong khi máy chạy có tải, còn khi máy không tải mà tiến hành giảm điện nguồn thì tốc độ của chúng gần như không đổi.

e) Điều chỉnh tốc độ motor 3 pha bằng cách thay đổi điện trở mạch roto

Thông qua vành trượt, chúng ta hãy đấu nối một biến trở 3 pha có thể điều chỉnh tốc độ vào dây quấn rôto. Với một mô men tải nhất định, lúc này điện trở phụ càng lớn thì hệ số trượt ở điểm làm việc của động cơ càng lớn (từ a đến b rồi đến c), nghĩa là tốc độ sẽ ngày càng giảm xuống. Vì mô men tỷ lệ với công suất điện trở Pđt, cho nên ta có công thức: (r2/ s2) = ((r2+rf)/ s)

Do Pđt của bản thân động cơ không đổi, I2 lúc này cũng không đổi cho nên 1 bộ phận công suất cơ trước kia của động cơ đã biến thành những tổn hao đồng I2 x Rf. Vì lúc đó, công suất đưa vào cũng không đổi nên hiệu suất làm việc cũng giảm, đây là nhược điểm chủ yếu của phương pháp này. Mặt khác, tốc độ được điều chỉnh nhiều hay ít còn phụ thuộc rất nhiều vào tải lớn hay nhỏ.

3. Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor 3 pha

- Điều khiển sao cho động cơ chạy với tốc độ thấp bằng cách: Đóng cầu dao Q lại và ấn nút ON1, khi đó cuộn hút công tắc tơ K1 có điện áp chạy vào sẽ đóng các tiếp điểm thông thường mở động lực, còn động cơ hoạt động liên tục ở chế độ tam giác (với tốc độ thấp).

Điều khiển cho động cơ chạy với tốc độ cao bằng cách: Ấn nút ON2, lúc này cuộn hút công tắc tơ K1 sẽ bị mất điện, còn cuộn hút K2 và K3 sẽ có điện, các tiếp điểm thường mở động lực K2 và K3 sẽ đóng lại khiến cho động cơ hoạt động ở chế độ sao song song với tốc độ cao. Muốn dừng lại thì ta chỉ cần nhấn nút OFF, khi đó mạch điều khiển sẽ mất điện ngay và cắt mạch điện động lực để giúp cho động cơ ngừng hoạt động.

Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor 3 pha

4. Bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha

Bộ thay đổi tốc độ motor 3 pha có dòng điện vào 220V và ra 380V nên rất thích hợp dùng cho những máy móc nhỏ của tư nhân, những nơi không có điện áp 380V sẽ vào 1 pha 220V và ra 3 pha 380V dành riêng cho motor 380V.

Khu vực ứng dụng dành cho: máy bơm, các loại quạt, máy nén khí, máy điều hòa không khí trung tâm, hoạt động bơm dầu, băng tải, giúp cho trục chính của máy CNC hoạt động, vận hành máy nghiền bi hay đài phun nước âm nhạc,... Tính năng chính của bộ điều chỉnh tốc độ gồm có:

Đặc điểm cấu trúc:

Thiết kế bố trí một cách tối ưu giúp cho máy nhỏ hơn và cũng nhẹ hơn. Nhờ vậy nó dễ dàng trong việc vận chuyển, lắp đặt cũng như bảo trì tốt hơn.
Thiết kế làm mát vô cùng hoàn hảo, đảm bảo tăng nhiệt độ đạt mức thấp, chậm hơn và tuổi thọ của động cơ cao hơn.
Khả năng chống nhiễu rất cao do sự tách mạch cho dòng điện có tải cao cũng như dòng điện yếu hơn.

Bộ thay đổi tốc độ motor 3 pha có dòng điện vào 220V và ra 380V

Các tính năng nổi bật của phần mềm FSt 650 anyhz trong motor 3 pha:

Loại G/ P là một trong những loại có nhiều ứng dụng rộng rãi.
3 loại điều khiển, đó là: điều khiển V/ F, điều khiển SVC, đặc biệt có điều khiển mô men xoắn.
Mô men khởi động cao: lên đến 180%.
Kiểm soát tốc độ có nhiều bước, điều khiển PLC vô cùng đơn giản kết hợp với điều khiển PID.
Cổng đầu vào cũng như đầu ra có thể lập trình.
Hoạt động không ngừng cho dù bị mất điện tạm thời.
Nhiều nguồn tham chiếu tần số.
Chế độ điều chỉnh điện áp tự động (AVR).
Tần số giúp bỏ qua chức năng.
Có các chức năng chống rung động.
Chức năng bảo vệ lỗi hoàn hảo.
Giá cả cực kỳ cạnh tranh, đặc biệt dịch vụ chu đáo, chuyên nghiệp.

5. So Sánh Các Loại Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ

Trong phần này, chúng ta sẽ phân tích các loại bộ điều chỉnh tốc độ phổ biến trên thị trường, bao gồm bộ biến tần, bộ điều chỉnh tốc độ cơ học, và bộ điều chỉnh điện tử.

Bộ biến tần

Bộ biến tần sử dụng công nghệ bán dẫn để điều chỉnh tần số và điện áp cung cấp cho motor, qua đó kiểm soát tốc độ quay. Ưu điểm của bộ biến tần là điều khiển chính xác, phản ứng nhanh, tiết kiệm điện năng. Tuy nhiên, giá thành cao và cần bảo trì thường xuyên.

Bộ điều chỉnh tốc độ cơ học

Hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi kích thước pulley để điều chỉnh tốc độ. Ưu điểm là đơn giản, bền, chi phí thấp. Nhược điểm là chỉ cho phép một số mức tốc độ cố định, thiếu linh hoạt.

Bộ điều chỉnh điện tử

Sử dụng mạch điện tử để điều khiển điện áp cung cấp cho motor. Chi phí thấp hơn biến tần nhưng độ chính xác và hiệu quả kém hơn. Cũng cần bảo trì định kỳ.

6. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Của Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ

Yếu tố môi trường làm việc như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn có thể làm giảm tuổi thọ và hiệu quả của bộ điều chỉnh tốc độ.Tần suất sử dụng cao sẽ làm tăng hao mòn thiết bị. Bộ điều chỉnh cơ học chịu tải trọng cao tốt hơn.Khả năng tương thích với các loại motor là quan trọng. Cần chọn bộ điều chỉnh phù hợp công suất và loại motor.

7. Hướng Dẫn Lắp Đặt Và Bảo Trì

Khi lắp đặt, cần đọc kỹ hướng dẫn của nhà sản xuất. Tránh đặt gần nguồn nhiệt và rung động mạnh.Kiểm tra định kỳ các mối nối, vệ sinh bụi bẩn. Thay thế linh kiện hao mòn. Tuân thủ lịch bảo dưỡng để kéo dài tuổi thọ thiết bị.

8. Ứng Dụng Thực Tế Và Nghiên Cứu Điển Hình

- Trong ngành dệt may, bộ biến tần được dùng để điều khiển tốc độ máy dệt, tiết kiệm điện năng đáng kể.

- Trong bơm nước thải, bộ điều chỉnh tốc độ cơ học bền bỉ hơn nhờ chịu tải trọng cao tốt. Chi phí vận hành thấp.

Kết luận:

Qua bài viết mở rộng này, chúng ta đã khám phá sâu hơn về bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha, từ cơ sở lý thuyết đến ứng dụng thực tiễn, bao gồm cả hướng dẫn lắp đặt, bảo trì và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị. Bộ điều chỉnh tốc độ không chỉ là một giải pháp kỹ thuật cho phép tối ưu hóa hiệu quả làm việc của motor 3 pha mà còn giúp tiết kiệm năng lượng và tăng cường độ bền cho hệ thống máy móc.

Trong thời đại công nghệ số ngày nay, việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp điều khiển motor hiệu quả, an toàn và thân thiện với môi trường là hết sức cần thiết. Bộ điều chỉnh tốc độ motor 3 pha chính là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực này, hỗ trợ đắc lực cho sự phát triển của ngành công nghiệp và sản xuất.

Như vậy, việc hiểu biết và ứng dụng đúng cách các kỹ thuật điều khiển tốc độ motor 3 pha sẽ mở ra cánh cửa mới cho việc tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong nhiều ngành công nghiệp. Người dùng cần chú trọng đến việc lựa chọn sản phẩm chất lượng, cũng như tuân thủ đúng hướng dẫn lắp đặt và bảo trì để đảm bảo an toàn và hiệu quả sử dụng lâu dài.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

9.512 reviews

098 164 5020Miền Nam

097 5897066Miền Bắc