A Ổ tần số thay đổi (VFD) là thiết bị chuyển đổi nguồn điện có tần số cố định (tiện ích) thành nguồn điện có tần số có thể điều chỉnh được. Các quốc gia khác nhau sử dụng tần số nguồn khác nhau—thường 50Hz hoặc 60Hz. Trong các ứng dụng động cơ, VFD được sử dụng rộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ, nâng cao hiệu suất hoặc thích ứng với các điều kiện tải khác nhau.
Vì VFD đóng vai trò trung gian giữa nguồn điện và động cơ nên việc kết hợp thích hợp giữa động cơ và VFD là rất quan trọng. Các đặc tính tải động cơ khác nhau đòi hỏi các thông số kỹ thuật hiệu suất VFD khác nhau.
1. Mối quan hệ điện áp-tần số trong VFD
Đối với động cơ cảm ứng, mô men xoắn được tạo ra bởi sự tương tác giữa từ thông và dòng điện rôto. Khi hoạt động dưới tần số định mức của động cơ:
• Nếu điện áp không đổi, từ thông có thể bão hòa, dẫn đến quá nhiệt và có thể gây cháy động cơ.
• Do đó, điện áp phải giảm tỷ lệ thuận với tần số để duy trì từ thông không đổi (điều khiển V/F).
• Phương pháp này thường được sử dụng trong ứng dụng quạt và bơm, trong đó mômen tải thay đổi theo tốc độ.
2. Các biến thể hiện tại ở các chế độ vận hành khác nhau
Đối với động cơ tần số dòng:
• Nếu điện áp giảm xuống dưới giá trị định mức trong khi vẫn giữ nguyên công suất đầu ra, dòng điện sẽ tăng đáng kể, thường gây ra hiện tượng đứt dây quấn—đặc biệt là trong các thiết lập nguồn điện tạm thời.
• Chế độ nguồn không đổi (hoạt động ở tốc độ thấp):
Nếu động cơ phải cung cấp công suất tương tự ở tốc độ thấp hơn, dòng điện sẽ tăng lên, gây nguy cơ quá nhiệt.
• Chế độ mô-men xoắn không đổi:
Dòng điện vẫn tương đối ổn định do nhu cầu mô-men xoắn không thay đổi nhiều.
3. Kiểm tra động cơ 60Hz với nguồn điện 50Hz
Nhiều cơ sở thử nghiệm mới được trang bị nguồn điện có tần số thay đổi, cho phép động cơ được thử nghiệm ở tần số định mức của chúng. Tuy nhiên, thiết bị kiểm tra hoặc cửa hàng sửa chữa cũ hơn có thể thiếu khả năng này.
Giải pháp kiểm tra động cơ 60Hz có công suất 50Hz:
• Vì tần số ảnh hưởng đến trở kháng động cơ nên điện áp phải được điều chỉnh để tránh dòng điện quá mức.
• Áp dụng điện áp thử nghiệm giảm được tính như sau:
Điện áp thử nghiệm=Điện áp định mức/1,2
(Ví dụ: Đối với động cơ 460V, 60Hz, hãy kiểm tra ở ~383V, 50Hz để tránh bão hòa từ.)
1. Tiếng ồn điện & EMI
Chuyển đổi tần số cao trong VFD có thể gây nhiễu điện từ (EMI), ảnh hưởng đến thiết bị nhạy cảm ở gần.
Giải pháp: Sử dụng cáp có vỏ bọc, nối đất thích hợp và bộ lọc EMI.
2. Ứng suất cách điện động cơ
VFD tạo ra các xung điện áp cao (dv/dt), có thể làm suy giảm cách điện của động cơ theo thời gian.
Biện pháp giảm thiểu: Sử dụng động cơ định mức VFD có lớp cách điện tăng cường hoặc lắp đặt bộ lọc/cuộn cảm đầu ra.
3. Dòng điện và hư hỏng
Dòng điện tần số cao có thể tạo ra điện áp trên trục, dẫn đến hiện tượng tạo rãnh vòng bi và hỏng hóc sớm.
Phòng ngừa: Sử dụng ổ trục cách điện hoặc vòng nối đất trục.
4. Quá nóng ở tốc độ thấp
Vì quạt làm mát động cơ mất hiệu suất ở tốc độ giảm nên việc thông gió cưỡng bức có thể cần thiết khi vận hành ở tốc độ thấp kéo dài.
5. Biến dạng sóng hài
VFD đưa sóng hài vào hệ thống điện, có khả năng ảnh hưởng đến các thiết bị được kết nối khác.
Giải pháp: Cài đặt bộ lọc hài hòa hoặc ổ đĩa hoạt động phía trước (AFE).
Trong khi VFD cung cấp Kiểm soát tốc độ linh hoạt và tiết kiệm năng lượng, ứng dụng không đúng cách có thể dẫn đến hư hỏng động cơ, hoạt động kém hiệu quả và mất ổn định hệ thống. Sự phối hợp tần số-điện áp phù hợp, khả năng tương thích động cơ-VFD và giảm thiểu nhiễu loạn điện là điều cần thiết để vận hành đáng tin cậy.
cho Động cơ 60Hz được thử nghiệm trên nguồn điện 50Hz, việc giảm điện áp (V/1.2) là rất quan trọng để tránh bão hòa dòng điện và từ tính quá mức. Ngoài ra, việc đánh địa chỉ EMI, ứng suất cách điện, dòng điện mang và các thách thức làm mát đảm bảo độ tin cậy lâu dài của động cơ trong các hệ thống điều khiển VFD.
