Biến tần cho quạt, bơm: chọn theo dòng động cơ và chế độ tải

2. Chế độ tải nặng, tải nhẹ trên catalogue

Nhiều biến tần có hai mức định mức trên cùng một phần cứng. Mức dành cho tải nặng chịu quá tải cao hơn nhưng dòng ra liên tục thấp hơn; mức dành cho tải nhẹ thì ngược lại. Mỗi hãng đặt tên một kiểu. INVT dùng G (tải mô-men không đổi) và P (tải mô-men thay đổi). Dòng Mitsubishi FR-F800 dành cho quạt, bơm dùng LD (light duty) và SLD (superlight duty).

Trên mã INVT Goodrive200A, hai cấp công suất ghép bằng dấu gạch chéo: GD200A-015G/018P-4 là 15 kW ở chế độ G và 18,5 kW ở chế độ P. Chế độ đặt bằng tham số P00.17. INVT ghi công suất động cơ cho tải mô-men không đổi nhỏ hơn một cấp so với tải quạt, bơm. Các model nhỏ như GD200A-0R7G-4 chỉ có chế độ G (sách hướng dẫn INVT Goodrive200A V3.1).

INVT còn có đường đặc tính V/F (tỷ số điện áp trên tần số) kiểu giảm mô-men với số mũ 1,3; 1,7 và 2,0, dành cho tải như quạt và bơm nước, đặt ở tham số P04.00 (sách hướng dẫn INVT Goodrive200A V3.1).

3. Chọn theo dòng định mức động cơ

Trình tự của ABB: chọn động cơ theo yêu cầu của quá trình trước, rồi chọn biến tần theo động cơ đó và kiểm biến tần cấp đủ dòng và công suất cần thiết (ABB Technical guide No. 7). Con số để so vì vậy là dòng: dòng ra định mức của biến tần, ở đúng chế độ đã đặt, không nhỏ hơn dòng định mức ghi trên nhãn động cơ.

Cột công suất trong catalogue chỉ để tra nhanh. Mitsubishi ghi rõ công suất động cơ áp dụng là công suất lớn nhất khi dùng động cơ tiêu chuẩn 4 cực của chính hãng (catalogue FR-F800, 05/2023). Trong ví dụ của ABB, với cùng một tải, dòng của động cơ 6 cực thấp hơn 19 A so với động cơ 4 cực. Đổi số cực hoặc hãng động cơ thì phải so lại dòng.

4. Aptomat, cầu chì phía trước biến tần

Mitsubishi đặt ở phía nguồn của biến tần một aptomat vỏ đúc (MCCB), aptomat chống dòng rò (ELB) hoặc cầu chì. Hãng lưu ý chọn cẩn thận vì có dòng xung kích chạy vào biến tần lúc đóng điện. Công tắc tơ (MC) đặt thêm để bảo đảm an toàn (catalogue FR-F800, 05/2023).

INVT yêu cầu một MCCB thao tác bằng tay giữa nguồn và biến tần, khoá được ở trạng thái mở khi lắp đặt và kiểm tra. Dòng định mức của MCCB bằng 1,5 đến 2 lần dòng vào định mức của biến tần. INVT cũng ghi cần thêm cầu chì, và có thể đặt công tắc tơ phía vào để cắt nguồn khi hệ thống có sự cố. Bảng gợi ý của hãng liệt kê dòng định mức aptomat, cầu chì tác động nhanh (high speed fuse) và công tắc tơ theo công suất biến tần (sách hướng dẫn Goodrive200A V3.1, mục C.5).

Lưu ý dòng vào khác dòng ra. Với GD200A-015G/018P-4 ở chế độ P, dòng vào là 47 A còn dòng ra là 38 A. INVT đo dòng vào ở 380 V, không có cuộn kháng. Ngoài dòng định mức, aptomat còn phải đủ dòng cắt ngắn mạch tại tủ, xem chọn MCCB theo dòng ngắn mạch. Các loại cầu chì thông dụng xem cầu chì gG, aM dùng khi nào. Công tắc tơ chọn theo dòng định mức như ở bài khởi động từ và rơ-le nhiệt.

5. Chống dòng rò phía trước biến tần

RCD (residual current device) là thiết bị cắt mạch khi dòng rò vượt ngưỡng tác động IΔn. Dòng rò một chiều phẳng chủ yếu sinh ra từ mạch chỉnh lưu ba pha, và RCD loại B phát hiện được dạng dòng này. Schneider xếp biến tần dùng cầu chỉnh lưu sáu xung (ba pha) vào nhóm dùng RCD loại B. Loại F dành cho mạch có biến tần một pha (Schneider Electrical Installation Guide, mục "Types of RCDs"). Phân biệt RCCB, RCBO, ELCB xem RCCB, RCBO, ELCB khác nhau thế nào.

Biến tần còn sinh dòng rò tần số cao qua điện dung ký sinh, dễ làm RCD tác động nhầm. INVT khuyên dùng thiết bị chống dòng rò chuyên cho biến tần, ngưỡng tác động từ 30 mA trở lên (ví dụ loại B theo IEC 60755). Nếu không có loại chuyên dụng và vẫn tác động nhầm, giảm tần số sóng mang (tần số đóng cắt của bộ nghịch lưu) hoặc thay bằng loại điện từ có ngưỡng từ 200 mA. Dòng rò của biến tần khi chạy có thể vượt 3,5 mA nên phải nối đất đúng (sách hướng dẫn Goodrive200A V3.1).

Mitsubishi đặt ELB phía vào biến tần, chọn dòng tác động định mức theo tổng dòng rò của mạch. Với loại thiết kế chống sóng hài và xung: IΔn ≥ 10 × (Ig1 + Ign + Igi + Ig2 + Igm). Với loại thường: IΔn ≥ 10 × [Ig1 + Ign + Igi + 3 × (Ig2 + Igm)]. Trong đó Ig1, Ig2 là dòng rò của cáp phía vào và phía ra, Ign là dòng rò của bộ lọc nhiễu phía vào, Igi là dòng rò của biến tần, Igm là dòng rò của động cơ. Bật bộ lọc EMC trong biến tần làm tăng dòng rò (catalogue FR-F800, 05/2023).

6. Sóng hài và cuộn kháng

Schneider xếp biến tần vào nhóm thiết bị sinh sóng hài khi tính chọn tủ bù (Schneider Electrical Installation Guide, mục "Possible solutions for power-system harmonics"). Xem thêm tủ bù công suất phản kháng. Mitsubishi ghi dòng hài có thể ảnh hưởng xấu tới nguồn và đưa hai loại cuộn kháng: cuộn kháng xoay chiều đặt phía vào và cuộn kháng một chiều nối vào mạch DC. Cả hai cải thiện hệ số công suất và giảm dòng hài phía vào. FR-F840 từ model 01800 (75 kW) trở lên bắt buộc lắp cuộn kháng một chiều. Cuộn kháng chọn theo công suất động cơ, kể cả khi động cơ nhỏ hơn biến tần (catalogue FR-F800, 05/2023).

Ở INVT Goodrive200A 380 V, từ model 037G/045P trở lên có đầu nối cuộn kháng một chiều. Theo INVT, cuộn kháng đầu vào chặn dòng tăng vọt khi lưới có xung điện áp, bảo vệ cầu chỉnh lưu và cải thiện hệ số công suất. Cuộn kháng một chiều còn tránh hỏng cầu chỉnh lưu khi biến tần nối với máy biến áp dung lượng lớn. Khi cáp từ biến tần tới động cơ dài, chọn cuộn kháng phía ra, bộ lọc dv/dt hoặc bộ lọc sin theo chiều dài cáp (sách hướng dẫn Goodrive200A V3.1, phụ lục C).

7. Các bước chọn

Làm theo thứ tự sau. Số liệu động cơ và dòng ngắn mạch lấy từ hồ sơ thiết kế.

• Xác định kiểu tải. Bơm ly tâm, quạt là mô-men bậc hai; máy nén trục vít, băng tải là mô-men không đổi (ABB).
• Đọc dòng định mức trên nhãn động cơ. Chọn biến tần có dòng ra định mức ở chế độ tải nhẹ (P của INVT, LD hoặc SLD của Mitsubishi) không nhỏ hơn dòng đó, rồi đặt đúng chế độ bằng tham số.
• So yêu cầu quá tải của máy với khả năng quá tải của chế độ đã chọn. Không đủ thì chọn chế độ hoặc cỡ biến tần có quá tải cao hơn.
• Chọn MCCB hoặc cầu chì phía trước theo dòng vào của biến tần và hướng dẫn của hãng, rồi kiểm dòng cắt ngắn mạch.
• Chống dòng rò: dùng RCD loại B, chọn ngưỡng tác động theo hướng dẫn của hãng biến tần.
• Kiểm catalogue xem cỡ biến tần có bắt buộc cuộn kháng một chiều không. Cáp động cơ dài thì xét cuộn kháng hoặc bộ lọc phía ra.