Sử dụng biến tần trong tủ điều khiển bơm

Tủ điều khiển bơm là tủ điều khiển dùng để điều khiển bơm. Trong một số trường hợp do yêu cầu công nghệ tủ điều khiển sử dụng biến tần nhằm điều khiển bơm chạy theo lưu lượng định sẵn.

Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ.

Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V,… Bên cạnh các dòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống điều hòa;…

Nguyên lý làm việc của biến tần:

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

sơ đồ sử dụng biến tần trong tủ điều khiển bơm

–  Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
–  Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
– Biến tần còn có bộ điều khiển PID để kết nối với bộ điều khiển thông minh PLC hoặc SCADA.
Dựa trên nguyên lý làm việc trên tủ điều khiển bơm sử dụng biến tần để điều khiển bơm với tần số khác nhau để đảm bảo yêu cầu điều khiển bơm chạy theo lưu lượng, chạy theo áp suất trên đường ống. Tủ điện công nghiệp điều khiển bơm sử dụng biến tần được ứng dụng trong các ngành xử lý nước thải, bơm hóa chất hoặc trong các ngành sản xuất cần sử dụng bơm hoạt động theo lưu lượng. Ngoài ra tủ điều khiển bơm sử dụng biến tần được ứng dụng trong ngành phòng cháy chữa cháy điều khiển bơm chạy theo áp suất đường ống hay đơn giản là trong các trạm rửa xe.

Tại sao nên sử dụng biến tần cho tủ điều khiển bơm

Là ứng dụng tối ưu cho việc tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống hiện nay. Nếu tủ điều khiển bơm không có biến tần thì sao ? Nếu không có biến tần thì thiết bị luôn luôn trong tình trạng hoạt động 100% công suất. Vì thế sẽ dẫn đến tình trạng tốn điện năng, lãng phí điện năng sử dụng.

Tủ điều khiển bơm bằng biến tần sẽ tiết kiệm được năng lượng khi sử dụng bơm. Biến tần sẽ thay đổi tần số từ 10-50Hz để đảm bảo nhu cầu sử dụng nước cho các tòa nhà. Ví dụ : mức độ sử dụng nhiều thì biến tần chạy 50hz. nếu mức độ sử dụng ít biến tần chỉ chạy 20-30 Hz như vậy sẽ chạy chỉ bằng 40-50% công suất của bơm >> tiết kiệm điện năng.

Tính về chi phí tiền điện về lâu về dài thì càng càng tiết kiệm điện năng so với không sử dụng biến tần. Tủ điều khiển bơm bằng biến tần sử dụng cảm biến áp lực. Cảm biến áp lực sẽ đưa tín hiệu 0-24mA về biến tần. Thông qua tín hiệu đưa về biến tấn sẽ quyết định chaỵ 10, 20 hay 50Hz theo mạch logic được lập trình sẵn từ nhà sản xuất. Nếu tính về chi phí lắp đặt ban đầu so với hiệu quả thì việc đầu tư sử dụng tủ điều khiển bơm bằng biến tần là hoàn toàn kinh tế cho các dự án.

Thực trạng việc sử dụng bơm nước:

Hệ thống bơm nước ở trong các Nhà Máy, Khu Công Nghiệp, Tòa Nhà bơm đa phần hoạt động liên tục 100% tải từ khi khởi động cho đến khi dừng hệ thống. Việc này gây ra rất nhiều hạn chế và lãng phí cho hệ thống như:
– Khi ở thời gian cao điểm: Lượng nước đầu ra cần sử dụng nhiều hệ thống mặc dù chạy 100% tải nhưng vẫn sẽ không đủ nước cung cấp cho Nhà Máy từ đó dẫn đến thiếu nước. Nếu muốn bổ sung thêm nước người vận hành phải tự đóng bằng tay thêm bơm khác vào hệ thống việc này có rất nhiều hạn chế vì việc sử dụng nước đầu ra không cố định và thay đổi liên tục.
– Khi ở thời gian thấp điểm: Lượng nước đầu ra sử dụng ít nhưng Bơm vẫn chạy 100% công suất sẽ gây lãng phí.

Việc ứng dụng biến tần trong tủ điều khiển bơm cho thấy chúng là sự lựa chọn tối ưu nhất. Do đó hiện tại ngày nay có rất nhiều người sử dụng tủ điều khiển bơm ứng dung biến tần để trang bị cho hệ thống bơm nước của mình.

Bài viết liên quan
Contact Me on Zalo
0919780408