Chức năng theo dõi tốc độ ổ đĩa AC (Runaway Start)

Chức năng theo dõi tốc độ là một tính năng kỹ thuật quan trọng của bộ chuyển đổi tần số. Nó chủ yếu được sử dụng khi động cơ ở trạng thái quay (chẳng hạn như bờ biển quán tính, kéo tải, v.v.). Bộ chuyển đổi tần số có thể nhanh chóng phát hiện tốc độ và pha thực tế của động cơ và khởi động lại động cơ ở tần số thích hợp để tránh quá dòng, quá điện áp hoặc sốc cơ học do không phù hợp tần số tại thời điểm khởi động. Tính năng này còn được gọi là "Runaway Start", "Theo dõi tốc độ không cảm biến" hoặc "Khởi động lại tự động" và thường thấy trong các kịch bản khi bắt đầu và dừng thường xuyên hoặc dừng lại hoặc khi quán tính tải lớn.

I. Nguyên tắc cốt lõi và triển khai kỹ thuật

1. Nguyên tắc làm việc

Giai đoạn phát hiện: Khi bộ chuyển đổi tần số nhận tín hiệu khởi động, trước tiên nó phát hiện tần số điện áp dư và pha trên các đầu của động cơ thông qua máy biến áp (CT) hoặc máy biến áp điện áp (PT) và tính toán tốc độ thực tế của động cơ.

Giai đoạn đồng bộ: Bộ chuyển đổi tần số nhanh chóng điều chỉnh tần số đầu ra thành điểm tần số phù hợp với tốc độ động cơ hiện tại dựa trên tốc độ được phát hiện (ví dụ, nếu tốc độ động cơ hiện tại tương ứng với tần số 20Hz, đầu ra tần số đầu ra 20Hz)

Giai đoạn gia tốc trơn tru: Sau khi xác nhận đồng bộ hóa tần số, bộ chuyển đổi tần số tăng dần tần số đầu ra với giá trị mục tiêu theo đường cong gia tốc đặt trước (như hình tuyến tính hoặc hình chữ S), hoàn thành quá trình khởi động.

2. Điểm kỹ thuật chính

Phát hiện không cảm biến: Không cần cài đặt bộ mã hóa bổ sung. Chỉ có thuật toán tích hợp của bộ chuyển đổi tần số được sử dụng để phân tích lực điện từ bộ đếm của động cơ (EMF) hoặc điện áp đầu cuối/dạng sóng hiện tại. Nó phù hợp cho các dự án cải tạo hoặc kịch bản chi phí thấp.

Phản hồi nhanh: Thời gian phát hiện thường nằm trong phạm vi từ 10 đến 100 mili giây, đảm bảo rằng động cơ hoàn thành đồng bộ hóa trước khi giảm tốc đáng kể do sự cố định quán tính, do đó tránh được sự cố khởi động do sự khác biệt quá mức.

Thuật toán thích ứng: Nó có thể xác định các tham số động cơ khác nhau (như độ tự cảm và điện trở) và tương thích với các động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM).

Ii. Kịch bản ứng dụng điển hình

Thiết bị tải trọng cao

Cảnh: Quạt, máy bơm nước, máy ly tâm, nhà máy bóng, băng tải và các thiết bị khác tiếp tục quay do quán tính sau khi bị tắt.

Điểm đau: Nếu bộ chuyển đổi tần số được khởi động trực tiếp trước khi động cơ dừng hoàn toàn, phương pháp khởi động truyền thống sẽ gây ra quá dòng do sự chồng chất của lực điện động và điện áp cung cấp điện do sự không phù hợp giữa tốc độ động cơ và tần số đầu ra của bộ chuyển đổi tần số.

Giá trị: Chức năng theo dõi tốc độ có thể trực tiếp bắt đầu đồng bộ trong quá trình ven biển của động cơ, tránh thời gian chờ thời gian chết và tăng cường hiệu quả sản xuất (như khởi động lại nhanh sau khi tắt máy khẩn cấp của quạt trong nhà máy xi măng).

2. Hệ thống liên kết đa động cơ

Cảnh: Trong các thiết bị như máy in, máy dệt và dây chuyền sản xuất giấy trong đó nhiều động cơ hoạt động đồng bộ, khi một động cơ dừng lại do sự cố và được khởi động lại.

Điểm đau: Nếu tốc độ của một động cơ không được đồng bộ hóa với các động cơ chạy khác khi nó khởi động lại, nó sẽ gây ra sự thay đổi đột ngột về sức căng vật liệu (như phá vỡ vải hoặc nếp nhăn bằng giấy).

Giá trị: Bằng cách theo dõi tốc độ quay, động cơ được khởi động lại có thể nhanh chóng khớp với tốc độ vận hành hiện tại của hệ thống, duy trì đồng bộ hóa đa máy và giảm tốc độ phế liệu.

3. Kịch bản phục hồi mất điện hoặc đặt lại lỗi

Các kịch bản: Thiết bị cần được khởi động lại nhanh chóng khi lưới điện được khôi phục hoặc lỗi được loại bỏ sau khi bị tắt do dao động lưới điện, bảo vệ lỗi biến tần, v.v.

Điểm đau: Phương pháp khởi động truyền thống yêu cầu chờ động cơ dừng hoàn toàn, điều này có thể dẫn đến sự gián đoạn của dòng chảy quá trình hoặc thiệt hại thiết bị (như dòng nước thải, hóa rắn vật liệu).

Giá trị: Nó có thể được bắt đầu trực tiếp khi động cơ không hoàn toàn dừng lại, rút ngắn thời gian phục hồi và giảm tổn thất gián đoạn sản xuất.

4. Tải loại phản hồi năng lượng

Trong các kịch bản như cần cẩu làm giảm các vật nặng và thang máy di chuyển lên trống, động cơ ở trạng thái phát điện tiếp tục quay do tải khi chúng dừng lại.

Điểm đau: Khởi động trực tiếp có thể làm cho điện áp xe buýt DC của bộ chuyển đổi tần số tăng vọt do động cơ ở trạng thái phát điện (bảo vệ quá điện áp) hoặc tạo ra dòng điện lớn.

Giá trị: Hàm theo dõi tốc độ trước tiên có thể phát hiện hướng và tốc độ quay của động cơ, bắt đầu ở tần số phù hợp và đồng thời tiêu thụ năng lượng phản hồi thông qua bộ phận phanh để đảm bảo khởi động an toàn.

Iii. Lợi thế và hạn chế về chức năng

Lợi thế cốt lõi

Tránh tác động quá dòng: Giới hạn dòng bắt đầu trong vòng hai lần dòng điện được định mức (bắt đầu truyền thống có thể đạt 5 đến 7 lần) để bảo vệ bộ chuyển đổi tần số và động cơ.

Rút ngắn thời gian khởi động: Không cần phải chờ động cơ dừng hoàn toàn. Nó có thể được bắt đầu trực tiếp trong quá trình kết nối, cải thiện hiệu quả hệ thống (ví dụ, thời gian khởi động lại quạt giảm từ 2 phút xuống còn 30 giây).

Giảm hao mòn cơ học: Loại bỏ tác động của bánh răng và trượt đai gây ra bởi sự khác biệt tốc độ tại thời điểm khởi động và mở rộng tuổi thọ của các thành phần cơ học.

Tăng cường độ tin cậy của hệ thống: Thích ứng với nhu cầu phục hồi nhanh chóng sau khi tắt máy khẩn cấp, đặc biệt là trong các kịch bản sản xuất liên tục (như hóa dầu và luyện thép).

Giới hạn

Độ chính xác phát hiện tốc độ thấp bị hạn chế: khi tốc độ động cơ thấp hơn 10% đến 20% tốc độ định mức (như tiếp cận trạng thái tắt), tín hiệu lực điện động trở lại là yếu, có thể dẫn đến sự cố phát hiện và yêu cầu chuyển sang chế độ bắt đầu truyền thống.

Sự phụ thuộc mạnh mẽ vào các tham số động cơ: Nếu các tham số động cơ đặt trước của bộ chuyển đổi tần số (như công suất định mức và số cực) không khớp với tình huống thực tế, nó có thể dẫn đến độ lệch trong tính toán tốc độ và các tham số cần được tối ưu hóa lại.

Đơn vị phanh tùy chọn là bắt buộc: Đối với tải trọng quán tính cao hoặc kịch bản phản hồi năng lượng, một điện trở phanh hoặc đơn vị phản hồi bổ sung cần được cấu hình để tiêu thụ năng lượng tái tạo có thể được tạo ra trong quá trình khởi động.