Biến tần tái tạo năng lượng giúp chúng ta có thể tận dụng năng lượng dư thừa do động cơ sản sinh ra và tái sử dụng nhằm tiết kiệm chi phí điện năng. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét những thông tin cơ bản về bộ biến tần tiêu chuẩn so với bộ biến tần tái tạo năng lượng, nguyên lý của quá trình tái tạo, cách giảm thiểu mọi vấn đề do năng lượng dư thừa trong mạch gây ra.
Biến tần tái tạo năng lượng là gì?
Biến tần tái tạo năng lượng là thiết bị điều khiển tốc độ động cơ có tích hợp chức năng xử lý năng lượng điện được chuyển đổi từ mô-men xoắn của động cơ và gửi trở lại về lưới điện. Điều này xảy ra vì động cơ điện thực chất là một thiết bị chuyển đổi năng lượng. Nó lấy năng lượng từ một nguồn, dù là AC hay DC, và chuyển đổi nó thành mô-men xoắn cơ học để truyền tải và công suất trong động cơ điện là hai chiều?
Nguyên tắc cơ bản của biến tần tiêu chuẩn
VFD tiêu chuẩn của bạn hoạt động theo ba giai đoạn.
- Giai đoạn chỉnh lưu – Bộ chỉnh lưu đầu vào cho phép dòng điện xoay chiều do lưới cung cấp chạy vào và chúng chuyển đổi nguồn điện từ AC sang DC. Dòng năng lượng ở đây là một chiều.
- Bus DC – Một dàn tụ điện hoạt động như một bộ đệm cho năng lượng chạy qua mạch, giúp làm dịu nguồn điện được chỉnh lưu.
- Giai đoạn bóng bán dẫn – Các bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện đầu ra (IGBT) hoạt động như một công tắc điện tử. Sử dụng điều chế độ rộng xung, IGBT bật và tắt nguồn DC để tạo ra dòng điện xoay chiều được kiểm soát cao.
Dòng điện có thể chạy từ nguồn điện xoay chiều vào VFD nhưng không thể chảy ngược vào lưới điện bằng VFD tiêu chuẩn. Tuy nhiên, dòng điện ở giai đoạn bóng bán dẫn là hai chiều khi nguồn điện xoay chiều đổi hướng. Nghĩa là năng lượng do động cơ tạo ra và gửi trở lại VFD có thể truyền vào thiết bị nhưng không thể quay trở lại lưới điện.
Nguyên tắc cơ bản của biến tần tái tạo năng lượng
Mặc dù tương tự như VFD tiêu chuẩn, các bộ truyền động tái tạo thay thế bộ chỉnh lưu đầu vào bằng IGBT. Các IGBT này hoạt động như bộ chỉnh lưu đầu vào nhưng tạo cơ hội cho dòng điện hai chiều. Vì vậy, khi động cơ tạo ra điện, nó sẽ truyền vào bộ truyền động xoay chiều và sau đó vào lưới điện. Khi năng lượng được tạo ra này có thể quay trở lại lưới điện, nó sẽ giảm mức tiêu thụ năng lượng chung của ứng dụng của bạn và giảm tổng chi phí năng lượng.
Nguyên lý “tái tạo” năng lượng
Trong hệ thống động cơ cảm ứng xoay chiều, một số tình huống nhất định khiến rôto của động cơ quay nhanh hơn tần số cuộn dây, duy trì từ trường tạo ra điện trở lại đường dây.
Trong hệ thống nâng hạ, điện được cung cấp cho biến tần và truyền tới động cơ. Động cơ lấy năng lượng điện và chuyển nó thành mômen quay để nâng hàng. Khi tải lên cao thì lực hấp dẫn cũng tăng theo. Khi tải được hạ xuống, lực hấp dẫn tạo thêm tải trọng lên trục động cơ, khiến rôto quay nhanh hơn tần số cuộn dây và biến động cơ thành máy phát điện. Năng lượng được tạo ra sẽ được gửi trở lại VFD.
Ngoài ra, khi bạn tắt nguồn điện cho động cơ, rôto tiếp tục quay khi nó chậm dần. Năng lượng được tạo ra bởi rôto vẫn quay và được gửi trở lại VFD. Trong bộ biến tần tái tạo, nguồn điện được đưa trở lại lưới điện để giúp giảm chi phí năng lượng.
Ứng dụng của biến tần tái tạo năng lượng
- Các máy nâng và hạ tải như tời, cầu trục, cần cẩu và thang máy.
- Các ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn được kiểm soát cao, chẳng hạn như bệ kiểm tra và bộ tháo dây căng.
- Các ứng dụng theo chu kỳ như máy ly tâm dành cho khối lượng lớn cần khởi động và dừng nhanh chóng.
Cách xử lý năng lượng dư thừa khi sử dụng biến tần tiêu chuẩn
Giai đoạn chỉnh lưu của biến tần tiêu chuẩn chỉ cho phép dòng chảy một chiều. Như vậy, khi quá trình sản xuất điện diễn ra, năng lượng dư thừa sẽ không được lưu chuyển đi đâu cả. Thay vào đó, năng lượng sẽ tiếp tục tích tụ bên trong dàn tụ điện thanh cái DC cho đến khi xảy ra sự cố quá điện áp . Để giải quyết lượng năng lượng dư thừa trong mạch, sẽ phải sử dụng điện trở hãm cho biến tần hoặc hệ thống VFD trong kết nối bus DC.
Điện trở hãm
Điện trở hãm là một mạch ngắt phanh và một điện trở mắc nối tiếp, được sử dụng để giúp tiêu tán năng lượng dư thừa khỏi hệ thống. Khi giai đoạn bus DC đạt đến ngưỡng điện áp cụ thể, mạch phanh sẽ đóng lại, truyền dòng điện qua một điện trở lớn bên ngoài biến năng lượng điện thành nhiệt. Với tư cách là người vận hành, bạn phải cẩn thận để xử lý nhiệt tản ra này nhằm tránh mọi hỏng hóc mà nó có thể gây ra.
Hệ thống VFD
Hai hoặc nhiều VFD tiêu chuẩn có thể được kết nối với nhau trong một mạch, kết nối giai đoạn bus DC của từng VFD riêng lẻ. Việc đặt kết nối ở giai đoạn bus DC sẽ tạo ra một bus DC chung cho phép hai VFD riêng biệt chia sẻ nguồn điện. Vì vậy, khi quá trình tái tạo xảy ra ở VFD, VFD điều khiển động cơ có thể lấy nguồn từ bus DC thay vì từ lưới điện.
Nguồn điện ở đây không bao giờ được trả lại lưới điện; nó được chia sẻ giữa các VFD điều khiển các hệ thống động cơ khác nhau.
Kết luận
Việc sử dụng biến tần tái tạo năng lượng là tối ưu cho một số ứng dụng khác nhau, nhưng nó mang lại lợi ích cho bạn nhiều nhất nhờ khả năng tiết kiệm năng lượng. Khi nguồn điện có thể được gửi trở lại lưới điện hoặc chia sẻ thông qua kết nối bus DC, tổng mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị sẽ giảm xuống, giúp tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.
Nếu bạn có nhu cầu lắp đặt biến tần và hệ thống điện trở xả xử lý vấn đề dư thừa năng lượng được hồi bởi động cơ thì hãy liên hệ chúng tôi qua hotline 0913526517 hoặc website tongkhocautruc.com.
Xem thêm bài viết cùng chủ đề: Biến tần di chuyển cầu trục, nguyên lý hoạt động và ưu điểm của thiết bị
Tìm hiểu 2 phương pháp điều khiển tốc độ động cơ AC và DC
