Hiện nay có rất nhiều loại động cơ khác nhau, nhưng điều khiển tốc độ động cơ chủ yếu được phân loại thành 2 dạng chính là phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC và phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC, hoạt động dựa trên các nguyên tắc cơ bản khác nhau.
Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC
Bởi vì tốc độ động cơ AC được xác định một cách hiệu quả bởi tần số của nguồn điện AC nên việc kiểm soát tốc độ đạt được bằng cách sửa đổi tần số này. Thiết bị thực hiện điều này được gọi là Biến tần hoặc VFD. Trước tiên, VFD chuyển đổi nguồn điện AC thành DC bằng bộ chỉnh lưu, sau đó quay lại AC ở tần số mong muốn bằng bộ biến tần.
Có 2 loại biến tần chính cho động cơ AC:
- Loại biến tần phổ biến nhất là dạng ‘V/Hz’: hoạt động bằng cách duy trì tỷ lệ điện áp trên tần số để đảm bảo duy trì mô-men xoắn không đổi trên một phạm vi tốc độ rộng. Loại bộ điều khiển này cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ tốt trên 5 Hz. Dưới tốc độ này, dù có giữ tỷ lệ V/Hz ổn định cũng không hiệu quả trong việc chuyển đổi công suất thành mô-men xoắn và không đủ điều kiện để điều khiển động cơ, động cơ có rủi ro phát nhiệt. Truyền động dạng “V/Hz” rất phù hợp cho các ứng dụng tốc độ trung bình đến cao.
- Loại biến tần thứ hai được gọi là ‘bộ truyền động vectơ’:cho phép điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ AC ngay cả ở tốc độ rất thấp. Nó điều khiển riêng biệt hai loại dòng điện khác nhau trong động cơ, dòng điện từ hóa và dòng điện tạo ra mô-men xoắn. Bằng cách sử dụng một thuật toán phức tạp, bộ truyền động vectơ điều khiển các dòng điện này để duy trì sự chuyển đổi tối ưu công suất thành mô-men xoắn và giảm tổn thất nhiệt ở tốc độ thấp. Truyền động vectơ thường cung cấp mô-men xoắn khởi động cao hơn và khả năng điều khiển chính xác trên toàn dải tốc độ và lý tưởng cho các ứng dụng mô-men xoắn, đảo chiều và giữ tốc độ thấp.
Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC
Việc kiểm soát tốc độ của động cơ DC được thực hiện đơn giản bằng cách điều khiển điện áp của nguồn điện (trong phạm vi hoạt động an toàn cho động cơ) bằng chiết áp. Động cơ DC duy trì mô-men xoắn ổn định trên toàn bộ dải tốc độ mà không cần thêm bộ phận nào. Điều này làm cho việc kiểm soát tốc độ của chúng dễ dàng hơn đáng kể so với động cơ AC và chúng rất phù hợp với các ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác ở mọi tốc độ.
Bộ điều khiển DC hoạt động bằng nguồn AC yêu cầu chuyển đổi nguồn cung cấp bằng bộ chỉnh lưu. Không giống như động cơ AC, việc hãm hoặc đảo chiều động cơ DC cần có các bộ phận bổ sung, điển hình là điện trở nguồn để hãm và rơle để chuyển cực của nguồn điện để đảo chiều động cơ. Cần có phương tiện cảm biến khi động cơ đứng yên trước khi đảo cực của nguồn điện. Điều này có thể làm tăng thêm chi phí đáng kể, đặc biệt đối với các ứng dụng lớn hơn.
So sánh 2 phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC và DC
- Trước đây, đối với các ứng dụng yêu cầu mức độ kiểm soát tốc độ cao, điều khiển tốc độ động cơ DC là lựa chọn thực tế duy nhất. Tuy nhiên, ngày nay, những tiến bộ công nghệ đã cho phép bộ điều khiển AC bắt kịp về mặt công suất. Bộ truyền động vectơ AC hiện đại có thể cung cấp phạm vi và độ chính xác của điều khiển tốc độ cần thiết ngay cả trong những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao nhất, chẳng hạn như động cơ servo. Trong một số trường hợp, bộ truyền động AC thậm chí còn mang lại lợi thế, đặc biệt khi phải phanh và lùi thường xuyên.
- Bộ điều khiển tốc độ AC đắt hơn bộ điều khiển DC do độ phức tạp cao hơn. Tuy nhiên, do động cơ AC thường rẻ hơn nên chi phí kết hợp bộ điều khiển/động cơ có thể thấp hơn một bộ truyền động DC tương đương, đặc biệt đối với các ứng dụng có công suất trên 2 HP. Chi phí của bộ điều khiển tốc độ AC cũng đang giảm do nhu cầu ngày càng tăng, thúc đẩy cải tiến kỹ thuật sản xuất và đổi mới công nghệ. Do đó, điều quan trọng là phải so sánh chi phí trên phạm vi đầy đủ của ứng dụng trong toàn bộ vòng đời của nó.
- Bộ điều khiển tốc độ AC phức tạp hơn nên chúng thường yêu cầu cấu hình và điều chỉnh trong quá trình cài đặt, trong khi bộ điều khiển DC tương đối đơn giản để kết nối và sử dụng. Đối với các ứng dụng hệ thống điều khiển tự động, bộ điều khiển tốc độ AC có thể là lựa chọn tốt hơn vì chúng thường đi kèm với các khả năng phần cứng và phần mềm cần thiết để tích hợp vào mạng giám sát và điều khiển.
- Để điều khiển tốc độ có độ chính xác cao, cả ứng dụng AC và DC đều yêu cầu cảm biến tốc độ như máy đo tốc độ hoặc bộ mã hóa để hoạt động ở cấu hình vòng kín. Điều này cho phép chúng đạt được khả năng kiểm soát cực kỳ chính xác trong các ứng dụng mô-men xoắn khác nhau.
Kết luận
Phương pháp điều khiển tốc độ là một phần quan trọng trong việc xây dựng ứng dụng truyền động động cơ điện và ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, chi phí, hiệu quả và tuổi thọ của dự án.
Bộ điều khiển tốc độ động cơ AC và DC hoạt động theo các nguyên tắc thiết kế khác nhau, mỗi nguyên tắc đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Khi chọn bộ điều khiển tốc độ động cơ, điều quan trọng là phải xem xét tất cả các yêu cầu ứng dụng của bạn để đưa ra lựa chọn tốt nhất. Công ty thiết bị nâng hạ Hà Nội cung cấp nhiều loại động cơ điện và giải pháp điều khiển tốc độ phù hợp với mọi dự án cầu trục, cũng như các công cụ trực tuyến giúp bạn chọn chính xác tổ hợp động cơ/truyền động mà bạn cần.
