Chọn biến tần cho cầu trục

Hướng dẫn lựa chọn biến tần cho cầu

Lợi ích của biến tần ứng dụng cho cẩu:

–  Loại bỏ sụt áp điện lưới: khi sử dụng bien tan, bằng cách duy trì từ thông động cơ (nhờ thay đổi cả tần số lẫn điện áp) cho phép tạo ra momen khởi động lớn trong khi dòng khởi động động cơ gần sát với dòng điện định mức của động cơ. So sánh với phương pháp khởi động trực tiếp, dòng khởi động tăng gấp 7 lần dòng định mức, ta thấy rõ giúp cho lưới điện ổn định hơn nhờ đó có thể tiết kiệm các chi phí khác như không cần thiết chọn biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp điện lớn hơn định mức (over sizing)
–  Loại bỏ stress cơ khí: biến tần có khả năng khởi động và dừng mềm trong khi vẫn đảm bảo momen cao giúp việc điều khiển thắng cơ được chính xác cho phép không gây sốc hay tạo áp lực lên thắng, khớp nối, bạc đạn và hộp số.
–  Định vị tải dễ dàng hơn: nhờ khả năng duy trì momen cao ở tốc độ thấp, biến tần cho phép di chuyển tải tốc độ thấp trước khi dừng nên việc di chuyển tải hay định vị trở nên chính xác và dễ dàng hơn.
–  Tiết kiệm năng lượng: công suất tiêu thụ của động cơ (kW) sử dụng biến tần tỉ lệ thuận với momen và tốc độ di chuyển nên có thể nói điện năng tiêu thụ chỉ là năng lượng cần thiết để di chuyển tải và không có lãng phí so sánh với phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ rotor dây quấn (slip ring motor) – công suất tiêu thụ gần như không giảm khi giảm tốc độ. Khi hạ tải (chuyển động xuống) hoặc khi giảm tốc của chuyển động ngang – dọc, động cơ trở thành máy phát điện và bạn hoàn toàn có thể tận dụng lại lượng điện này bằng cách sử dụng bộ SRB phát trả điện vể lưới, lượng điện này sẽ được tiêu thụ bởi các thiết bị khác bên trong nhà máy. Sử dụng SRB, bạn cũng tiết kiệm được chi phí cho braking unit và điện trở xả vốn có tuổi thọ không cao và dễ gây nguy hiểm cho biến tần nếu chọn không đủ giá trị điện trở.

Lựa chọn biến tần:
Chọn biến tần cho cẩu chủ yếu dựa vào dòng điện, nhất định phải chú ý chọn bien tan có khả năng chịu đựng quá tải cao để có thể vượt qua quán tính của tải đồng thời chịu đựng chu kỳ chạy – dừng ngắn (heavy duty). Vấn đề nhiệt độ và khả năng chịu bụi (môi trường khắc nghiệt) cũng vô cùng quan trọng do đó nên chọn loại biến tần có phủ board chống bụi, ẩm và có khả năng vận hành ở nhiệt độ cao (đến 500C) hoặc cao hơn. Chú ý: một số biến tần sẽ bị giảm dòng định mức 2% mỗi 0C trên ngưỡng 400C.

– Nâng – hạ (light duty, môi trường không khắc nghiệt): chọn IHD = 1,15 x IN
– Nâng – hạ (heavy duty, môi trường khắc nghiệt) chọn IHD = 1,15 x IN
– Ngang – dọc: chọn IND = 1,15 x IN

Trong đó:
IHD: dòng định mức biến tần theo chế độ heavy duty
IND: dòng định mức biến tần theo chế độ normal duty
IN: dòng định mức động cơ
Tính điện trở xả: việc tính điện trở xả chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân. Bạn có thể tham khảo cách tính dưới đây có thể đảm bảo an toàn hệ thống và tiết kiệm

– Chuyển động nâng – hạ: chu kỳ xả = 100%. Chọn PR = 0,7 x PM
– Chuyển động ngang – dọc: chu kỳ xả = 50%. Chọn PR = 0,4 x PM

PR: công suất điện trở xả
PM: công suất động cơ
Giá trị điện trở (Ω) của điện trở xả phải chọn theo bảng hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần.
Chọn SRB: trường hợp bạn chọn bộ SRB phát trả điện về lưới thì có thể chọn công suất SRB như sau:

– Chuyển động nâng – hạ: Chọn PSRB = PM
– Chuyển động ngang – dọc: Chọn PSRB = 0,5 x PM

Trong trường hợp này bạn không cần sử dụng điện trở xả và braking unit nữa.

GIỚI THIỆU BIẾN TẦN HITACHI

Biến tần Hitachi là thương hiệu đến từ Nhật Bản – một quốc gia có công nghệ hàng đầu thế giới với giá cả cạnh tranh đang rất phù hợp với ứng dụng tại Việt Nam. Sản phẩm này có các chức năng bảo vệ an toàn, dễ dàng cài đặt và bảo vệ dòng quá áp, quá tải và các lỗi thường gặp khác. Chúng tôi luôn đưa ra những giải pháp về công nghệ tối ưu, cung cấp vật tư, thiết bị tự động hóa, truyền động trong công nghiệp. Bằng những kinh nghiệm tích lũy được sau nhiều năm hoạt động, chúng tôi cam kết là một đối tác tích hợp tự động hóa toàn diện trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau…

Một số lợi ích thiết thực khi lắp biến tần cho cầu trục:

Lợi ích về mặt vận hành hệ thống

Biến tần với tác dụng như một khởi động mềm, khi motor khởi động, dòng điện khởi động của motor giảm xuống và bằng dòng điện làm việc định mức, nên ít ảnh hưởng đến các thiết bị xung quanh.

– Chất lượng mạng điện ổn định

– Giảm tổn hao nhiệt trên dây dẫn

– Khắc phục hiện tượng sụt áp trên lưới điện.

– Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm, tăng tuổi thọ của motor

– Tăng tuổi thọ các mối hàn trên dầm cẩu và các phụ kiện cơ khí như bánh răng, bạc đạn…

– An toàn hơn cho công nhân vận hành cẩu khi dầm cẩu không còn bị rung nữa.

–  Biến tần sẽ báo lỗi và ngắt nguồn 2 motor khi một trong hai motor bị sự cố. Tăng tính an toàn hơn cho hệ thống.

– Điều khiển cơ cấu nâng hạ đa cấp tốc độ: ứng dụng trong công nghiệp xi mạ…

Lợi ích về mặt kinh tế:  Năng lượng điện được tiết kiệm, Giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng

Ngày nay trong lĩnh vực bê tông có nhiều công ty hoạt động đã và đang sử dụng rất nhiều hệ thống cầu trục và cổng trục dùng để di chuyển các cấu kiện nặng như bê tông tấm, trụ điện, khuôn, cọc nhồi,…nhưng giải pháp lắp biến tần cho hệ thống điều khiển hầu như chưa được quan tâm.

Đối với việc điều khiển hệ thống dầm cẩu gồm 2 phần chính: phần điều khiển nâng hạ điều khiển di chuyển dầm cẩu.

Được thực hiện bởi 2 motor kéo giúp cho việc di chuyển dầm cẩu và hệ thống bánh lái đặt dưới chân dầm cẩu. Với công suất 2 motor này thì tùy thuộc vào khối lượng của dầm cẩu mà hai motor này sẽ sử dụng nguồn điện chung. Sử dụng run/stop đồng thời thông qua hệ thống nút bấm trên remote để giúp điều khiển dầm cầu cớ động và an toàn hơn.

Lắp biến tần cho các máy cầu trục là giải pháp tối ưu cho thiết bị và tiết kiệm điện năng.

Nhược điểm và tác hại nếu không sử dụng biến tần: Khi 2 motor được cấp nguồn trực tiếp từ lưới điện 3 pha/380VAC và đồng thời sẽ dẫn đến những việc sau:

– Sẽ gây nguy hiểm cho công nhân vận hành khi dầm cẩu bị vặn xoắn.

– Phần cơ khí của dầm cẩu sẽ bị giảm tuổi thọ .

– Năng lượng điện tiêu hao nhiều do dòng điện khi khởi động cao hơn dòng điện làm việc định mức.

– Ảnh hưởng đến chất lượng mạng điện toàn hệ thống khi mà khởi động gây sụt áp lưới. 

– Dầm cẩu sẽ bị rung lắc khi motor dừng và khởi động, điều này làm giảm tuổi thọ của hệ thống bánh răng và bạc đạn.

– Ngoài ra, tính đến chi phí bảo dưỡng dầm cẩu thì cũng rất cao.

Nếu bạn muốn có giải pháp lắp máy biến tần cho công ty hay xí nghiệp của mình hãy liên hệ với chúng tôi.

Giải pháp biến tần cho cầu trục

Biến tần Hitachi cho cầu trục và các  máy nâng hạ

1. Tổng quát về một hệ thống cầu trục

Các dòng biến tần Hitachi có thể được ứng dụng cho các loại cầu trục và các máy nâng hạ (cẩu trục) trong chuyển động lên xuống hoặc di chuyển ngang.
Có 2 loại máy nâng hạ cơ bản. Loại đầu tiên là máy nâng hạ sử dụng phanh hãm (load-brake hoist). Loại này có kết hợp với phanh (một thiết bị cơ khí tự khóa để cản trở chuyển động đi xuống của tải). Vì vậy, để tải có thể chuyển động xuống, động cơ cần phát ra momen hướng theo chiều đi xuống của tải. Trong trường hợp này, tải sẽ không thể đi xuống nhanh dần bởi nguyên trọng lực của bản thân nó.
Một loại khác của máy nâng hạ được gọi là máy nâng hạ không có phãnh hãm (non-load brake hoist). Loại máy nâng hạ này cần momen động cơ hướng lên để giữ cho tải không đi xuống do trọng lực. Hơn thế nữa, máy nâng hạ không có phanh hãm sẽ sinh ra năng lượng ngược trở lại biến tần khi tải đi xuống. Chính vì vậy, để loại bỏ năng lượng này, ta sử dụng một thiết bị điện có tên gọi là phanh động lực – dynamic brake (DB) – trên thực tế đây có thể là một điện trở được tích hợp vào trong biến tần hoặc đi kèm bên ngoài có tác dụng loại bỏ nguồn năng lượng từ tải trả về biến tần trong quá trình hoạt động. Thuật ngữ phanh động lực (DB) được nhắc đến ở đây, ta sẽ tạm gọi là điện trở xả.
Trong trường hợp chuyển động ngang, các ứng dụng cũng giống như các máy nâng hạ không có phanh hãm, trong trường hợp này chúng không cần phải kết hợp với phanh hãm cơ khí. Hơn thế nữa, khi chuyển động ngang, mặc dù trọng lực không đóng vai trò quan trọng như chuyển động nâng hạ, nhưng trên thực tế chuyển động theo trục này vẫn sẽ sinh ra năng lượng tái sinh ở một mức độ nào đó trong quá trình thiết bị giảm tốc hoặc dừng. Chính vì vậy điện trở xả cũng được sử dụng như một giải pháp để loại bỏ nguồn năng lượng này và bảo đảm an toàn cho biến tần trong quá trình hoạt động.

2. Biến tần Hitachi tiêu chuẩn lựa chọn

Biến tần cho cầu trục
                                Biến tần cho cầu trục nhà máy thủy điện bản chát
Tổng quan của một hệ thống cầu trục và của các máy nâng hạ phải đáp ứng được các tiêu chuẩn của CMAA [3] và HMI về mức độ an toàn cũng như các tiêu chuẩn trong quá trình hoạt động. Điều này có nghĩa rằng các phần tử cơ khí và điện phải phù hợp về kích thước để có thể nâng, hạ và dừng tải một cách an toàn. Đồng thời công suất của biến tần và động cơ cần đủ lớn để sinh ra momen đầu trục tương ứng để giải quyết những yêu cầu trên. Điều này sẽ phụ thuộc vào thiết kế cơ khí (hộp số…) và việc thiết kế hệ thống theo tiêu chuẩn CMAA/HMI nào.
Nhìn chung, các tiêu chuẩn công nghiệp yêu cầu toàn bộ hệ thống nâng hạ cơ – điện phải cung cấp các chức năng nhằm đảm bảo tốc độ, hành trình không được vượt quá mức độ cho phép và ít nhất 2 phương pháp tiện phanh hãm. Sử dụng điện trở xả có thể là một phương pháp để phanh hãm tải và có thể được áp dụng để loại bỏ năng lượng tái sinh được sinh ra khi tải đi xuống.
Với các chuyển động theo trục ngang, kích thước phụ thuộc và công suất , thiết kế của hệ thống cũng như lớp CMAA mà hệ thống áp dụng. Trong chuyển động theo trục ngang việc bảo vệ không cho vượt quá mức hành trình cho phép sinh ra trong quá trình giảm tốc và dừng.
Các biến tần cho cầu trục Hitachi trên thực tế phù hợp cho tất cả các loại cầu trục và các thiết bị nâng hạ (kiểu có phanh hãm tải, không có phanh hãm tải, hoặc chuyển động theo trục ngang). Hơn nữa, các loại biến tần hãng Hitachi này đưa ra những đường đặc tính momen tối ưu cho các ứng dụng cầu trục và thiết bị nâng hạ như momen lớn khi khởi động và khi ở vùng tốc độ thấp. Với một giá trị công suất yêu cầu, ta cho thể lựa chọn được biến tần Hitachi phù hợp và các phụ kiện đi kèm cho từng ứng dụng cụ thể. Đối với ứng dụng cầu trục và các máy nâng hạ, biến tần Hitachi có thể sử dụng là dòng sản phẩm biên tần WJ200 hãng Hitachi hoặc biến tần SJ700 hãng Hitachi nhìn chung được sử dụng cho các ứng dụng có công suất đến 10Hp và dòng SJ700 cho các ứng dụng lớn hơn 15Hp. Các mẫu biến tần Hitachi cụ thể lựa chọn còn phụ thuộc vào những sự đánh giá, ví dụ như đánh giá về khía cạnh chuyển động (chuyển động lên hoặc xuống hoặc sang ngang), loại dịch vụ,…

3. Các loại máy nâng hạ có phanh hãm – Biến tần Hitachi

Nhìn chung với các thiết bị  nâng hạ sử dụng phanh hãm tải, ta có thể sử dụng biến tần Hitachi dòng sản phẩm biến tân WJ200 hãng Hitachi Nhật Bản hoặc biến tần SJ700 hãng Hitachi Nhật Bản với cấu hình mạnh vòng hở. Vì trong trường hợp này ta không cần sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder).Biến tần hãng Hitachi sẽ cung cấp đủ momen mà không cần đến sự giúp đỡ của một encoder nào cả. Điện trở xả cũng không cần sử dụng trong trường hợp này, bởi vì bản thân của phanh hãm tải đã tự giới hạn chuyển động đi xuống và hấp thụ thế năng được chuyển từ tải trả về. Cùng với biến tần, một board giao diện phụ trợ được đi kèm để tạo thành gói biến tần cho các thiết bị cầu trục sử sụng phanh hãm tải.

4. Các loại máy nâng hạ không sử dụng phanh hãm

Các thiết bị nâng hạ có thể sử dụng cả các biến tần hãng Hitachi mạch vòng hở và mạch vòng kín. Việc sử dụng biến tần Hitachi nào phụ thuộc vào kết cấu cơ khí của thiết bị nâng hạ và loại biến thiết bị sử dụng. Thuật ngữ “mạch vòng kín” sẽ giúp ta hình dung rằng động cơ (hoặc hộp số) với encoder để cung cấp tín hiệu phản hồi tốc độ đến biến tần và tạo thành vòng kín. Vị trí đặt encoder là ở trục của động cơ. Thông qua việc sử dụng encoder, biến tần hãng Hitachi sẽ cung cấp 1 giải pháp tốt nhất và cho các đặc tính hoạt động tốt nhất cho động cơ trong các ứng dụng máy nâng hạ không sử dụng phanh hãm. Trong một vài trường hợp, bộ giải mã encoder có thể được cài đặt sau khi đi vào hoạt động. Nhưng điều này sẽ nảy sinh ra các vấn đề về trượt hoặc giật lùi làm cho đặc tính điều chỉnh tốc độ giảm đi. CMAA/HMI quy định ít nhất 2 sự trợ giúp về phương diện phanh hãm cũng như bảo vệ quá tốc độ với các thiết bị nâng hạ loại này. Trong trường hợp máy nâng hạ không có phanh hãm tải, tín hiệu phản hồi tốc độ trên đầu trục động cơ thông qua bộ giải mã (encoder) sẽ cung cấp tín hiệu để phục vụ cho việc bảo vệ quá tốc độ. Biến tần Hitachi mạch vòng kín được sử dụng rất phổ biến cho các thiết bị nâng hạ không có phanh hãm tải kiểu này. Trong các dòng sản phẩm biến tần Hitachi SJ700 có thể được sử dụng cho các ứng dụng mạch vòng kín bởi vì nó có khe cắm board nằm ở bên trong, khe cắm này có thể sử dụng để cắm board encoder phản hồi tín hiệu SJ-FB. Các tín hiệu encoder được đi dây vào board SJ-FB. Tuy nhiên, phụ thuộc vào kết cấu cơ khí của thiết bị nâng hạ, trong một số trường hợp các biến tần mạch hãng Hitachi vòng hở (không có phản hồi thông qua encoder) vẫn có thể được sử dụng. Trong trường hợp này, bảo vệ quá tốc độ cần được trợ giúp thông qua các liên kết về cơ khí.

Điện trở xả hoặc các phần tử xả là một phương pháp truyền thống trong việc giải quyết với năng lượng tái sinh và được sử dụng cho hầu hết các thiết bị nâng hạ không sử dụng phanh hãm. Trong khi phương pháp hãm đầu tiên luôn là một vài kiểu phanh hãm cơ điện thì đây được xem như là phương pháp hãm tải thứ hai cho các loại máy nâng hạ này.
Ta có thể sử dụng biểu đồ chọn lựa đã được phát triển bởi Hitachi để chọn ra các giải pháp phanh hãm phù hợp, các yếu tố lựa chọn phụ thuộc vào công suất (hp), trục (nâng, hạ hoặc di chuyển ngang) và loại tiêu chuẩn CMAA/HMI.
Cuối cùng, 1 board giao diện treo (115VIF-DIN) được yêu cầu sử dụng để hoàn thành gói biến tần chính hãng Hitachi cho các ứng dụng thiết bị nâng hạ (cẩu trục) loại này.

Trục ngang (xe con)
 
Toàn bộ các ứng dụng cho chuyển động ngang thuộc loại mạch vòng hở, nên ta không cần sử dụng các board phản hồi và các encoder mã hóa. Biến tần WJ200 có thể được sử dụng với các ứng dụng công suất dưới 10hp và biến tần loại SJ700 hãng Hitachi được sử dụng cho công suất từ 15hp trở lên. Điện trở xả hoặc các phần tử xả có thể được sử dụng.

5. Ưu điểm của việc sử dụng biến tần Hitachi:

 
Biến tần cho cầu trục
Biến tần Hitachi người bạn đồng hành đáng tin cậy
Các biến tần hãng Hitachi có đặc tính hoạt động tốt, mạnh mẽ và đáng tin cậy. Chúng bao gồm rất nhiều các chức năng phát hiện và chẩn đoán lỗi, sự cố giúp cho việc hoạt động được an toàn. Chúng được sử dụng cho các ứng dụng cần trục, cẩu trục thông qua một board giao diện được phát triển độc quyền bởi Hitachi. Đây là 1 board giá thành không cao nhưng có các đặc điểm rất tốt như các đầu vào được cách ly quang, chuyển các tín hiệu phụ trợ và xử lý các tín hiệu logic cần thiết cũng như có các chức năng an toàn cho việc điều khiển cầu trục và các thiết bị nâng hạ (cẩu trục).
Mạch hãm động lực sử dụng điện trở xả được tích hợp trong tất cả các dòng sản phẩm lên đến 30hp hoặc các bộ phận hãm động lực được nối bên ngoài với giá thành phù hợp cho các công suất lớn hơn.
Đặc điểm nổi bật nữa của biến tần WJ200 và SJ700 là bộ điều khiển logic được xây dựng bên trong các biến tần được gọi là EZ Sequence (EzSQ). Điều này giúp cho ta có thể lập trình hoạt động cho các biến tần. Với việc đổ các chương trình EzSQ (đã lập trình cụ thể cho ứng dụng cầu trục và thiết bị nâng hạ) xuống biến tần, WJ200 và SJ700 có thể phân phối momen tối ưu và bảo đảm động cơ cũng như hệ thống làm việc với độ an toàn cao nhất.
Các biến tần Hitachi có nét nổi bật nữa đó là phần mềm cấu hình trên PC rất mạnh, đó là phần mềm ProDriveNext – một hỗ trợ công nghệ tuyệt vời – giúp cho việc giao tiếp giữa người sử dụng và biến tần trở nên thân thiện hơn bao giờ hết. Và cuối cùng biến Hitachi là một hãng biến tần tốt nhất mà bạn có thể lựa chọn cho các ứng dụng cầu trục và các thiết bị nâng hạ của bạn.

admin