YASKAWA tự hào cung cấp các giải pháp kỹ thuật đặc biệt trên toàn cầu

IA VIETNAM

2 năm trước

Chúng tôi hi vọng hàng tháng sẽ giới thiệu những công nghệ tuyệt vời của Yaskawa để cung cấp những ‘ý tưởng mới’ cho tất cả các kỹ sư trong ngành tự động hoá công nghiệp.

Sản phẩm GA500 của tập đoàn YASKAWA nổi bật nhờ 4 đặc tính kỹ thuật sau đây như “1. Điều khiển động cơ PM cải tiến”, “2. Tiếp tục vận hành trên máy hoặc thiết bị của khách hàng”, “3. Nâng cao hiệu quả quản lý sản xuất bằng sự kết hợp IoT” và “4. Giải pháp biến tần nhỏ gọn nhất toàn cầu “. Đặc biệt, nhờ vào việc mở rộng khả năng điều khiển động cơ, GA500 có thể góp phần tiết kiệm năng lượng và kích thước lắp đặt trên máy và thiết bị của khách hàng trong các ứng dụng như máy nén, bơm chân không, máy làm lạnh, quạt & máy bơm, v.v. Nhờ vào tần số điều khiển cao và phương pháp điều khiển động cơ kiểu mới (phương pháp quan sát phản điện động mở rộng) được áp dụng trong sản phẩm GA500, dòng sản phẩm này có thể điều khiển chính xác các động cơ PM, như loại động cơ IPM (động cơ nam châm vĩnh cửu cực chìm), vốn rất khó điều khiển bằng các sản phẩm biến tần trước đây, từ đó góp phần vào việc cải thiện hiệu suất của máy móc. Ngoài ra, dòng biến tần GA500 được tích hợp tính năng điều khiển vector control yêu cầu khai báo ít thông số động cơ hơn, giúp sản phẩm này có thể điều khiển động cơ điện từ đồng bộ. Do đó, GA500 có thể điều khiển hầu hết các loại động cơ.

Như đã đề cập ở trên, vì GA500 được tăng thêm tính năng speed sensor-less control cho động cơ PM vào chế độ điều khiển hiện có, nên động cơ có thể đạt được mô-men xoắn cao ở cả tốc độ bằng 0 và tốc độ thấp, bằng cách sử dụng chức năng ước tính vị trí cực nam châm ban đầu với tần số cao ( được hiển thị trong Hình 1 (a)). Hơn nữa, tốc độ đáp ứng trong trường hợp tải tác động đã được cải thiện đáng kể so với hiệu suất của các dòng biến tần trước đây do vị trí cực nam châm được xác định một cách chính xác và thời gian khôi phục tốc độ khá ngắn như thể hiện

trong Hình 1 (b). Do đó, thời gian xử lý đã rút ngắn khoảng 1/5 so với các sản phẩm biến tần trước đây.

Với những cải tiến kỹ thuật này, sản phẩm GA500 có thể tạo ra nhiều lợi ích khác nhau trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ, có thể đề cập đến các trường hợp sau:

Trong ứng dụng máy nén khí: GA500 sẽ tạo ra mô-men xoắn cao giúp máy nén nhanh chóng được khởi động lại dù trong trường hợp có áp suất dư, góp phần rút ngắn quá trình khởi động của máy.
Trong ứng dụng máy bơm chân không: khách hàng có thể tránh được các vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng cho máy bơm chân không, như trường hợp máy dừng khi mở ra môi trường khí quyển do chịu ảnh hưởng của điều kiện tải bên ngoài, mà không xảy ra bất kỳ lỗi nào trên GA500.
Trong ứng dụng bơm & quạt: Khi xảy ra sự cố mất điện tạm thời trên quạt & máy bơm, GA500 có thể ước tính chính xác tốc độ thực tế trên quạt & máy bơm, do đó máy có thể khởi động trơn tru mà không bị rung, giật.

Hình 1: Cải thiện các tính năng điều khiển động cơ trong sản phẩm GA500

(a) Đặc điểm tốc độ mô-men xoắn

(b) Thay đổi tốc độ do tải tác động

Biến tần GA500 giúp cải thiện hiệu quả hệ thống máy thông qua điều khiển động cơ ở tốc độ cao bằng việc tăng tần số đầu ra từ 400Hz lên 590Hz, cao hơn 1,5 lần so với biến tần thông thường, nhờ đó biến tần có thể thực hiện điều khiển chính xác với truyền động trực tiếp; cùng với thiết kế nhỏ gọn hơn bằng việc loại bỏ bộ encoder, bánh răng, dây đai. Hơn nữa, nhờ được trang bị chức năng điều khiển vector nâng cao cho động cơ PM để có thể ước tính vị trí cực nam châm một cách chính xác bằng cách phát tần số cao và bộ quan sát back-EMF (phản điện động) mở rộng, GA500 có thể điều khiển động cơ PM với hiệu suất cao, ngay cả khi ở chế độ speed sensor-less control. Mặt khác, việc cải thiện hiệu suất hệ thống giúp giảm tổn thất khi chuyển mạch trên thành phần IGBT. Theo thực nghiệm thực tế, hiệu quả của hệ thống sử dụng với động cơ PM ở tốc độ danh định được thể hiện trong Hình 2. Trong trường hợp tải 25%, có thể thấy nhiều sự khác biệt về hiệu suất nói chung, hiệu suất hệ thống có thể được cải thiện 6,5%. Nhờ vậy, hệ số COP (hệ số hiệu quả năng lượng) và hệ số IPLV (Hệ số tích hợp của máy, đặc biệt là trên quạt & máy bơm, v.v) được cải thiện rõ rệt.

Hình 2: So sánh kết quả đánh giá hiệu quả hệ thống giữa GA500 và biến tần thông thường

GA500 với công cụ DWEZ (Drive Works EZ: Công cụ lập trình tùy chỉnh đơn giản) không chỉ thực hiện điều khiển động cơ mà còn có thể quan sát nhiều trạng thái dữ liệu của máy móc thông qua thông tin truyền động của động cơ. Như thể hiện trong Hình 3, GA500 có thể thực hiện phân tích lỗi máy móc bằng cách sử dụng bộ giá trị ngưỡng và thu thập dữ liệu như tốc độ động cơ, dòng điện, điện áp đầu ra, công suất tiêu thụ, nhiệt độ của IGBT để tìm ra tình trạng bất thường của máy.

GA500 có thể thực hiện việc ”tiếp tục vận hành trên máy và thiết bị ” nhờ việc phát ra cảnh báo kích hoạt trên biến tần trước khi máy bị hỏng. Mặt khác, nhờ tích hợp hệ thống giám sát thời gian thực, GA500 sở hữu chức năng bảo trì nổi bật có thể kể đến như cảnh báo thời điểm cần thay thế tụ điện chính, rơ le và quạt như thời gian hoạt động của các thành phần điện và thời điểm xuất hiện trạng thái xuống cấp của IGBT.

Biến tần đa dụng GA500 về cơ bản có thể nhận ra tình trạng máy thực tế theo thời gian thực trong quá trình điều khiển động cơ. Sau đó, GA500 có thể tiến hành phân tích lỗi bằng cách sử dụng dữ liệu thu thập được từ máy, cũng như cải thiện quản lý sản xuất trong trường hợp kết nối với bộ điều khiển cấp trên. Hơn nữa, biến tần có thể lưu dữ liệu với tốc độ cao vào thẻ USB được thực hiện thông qua bàn phím đi kèm và những dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích chi tiết hoặc phân tích nguyên nhân gốc rễ trong tình huống bất thường.

Hình 3: Chức năng cảm biến của GA500 với DWEZ

Mặc dù là loại biến tần nhỏ nhất thế giới nhưng GA500 đã được tích hợp bộ lọc EMC, bộ nguồn DC24V cho cảm biến và khởi động từ. Ví dụ, kích thước của bảng điều khiển bao gồm 3 bộ biến tần GA500 200V 0,75kW được thể hiện trong Hình 4. Nếu so với biến tần V1000, khối lượng bảng điều khiển có thể giảm khoảng 60%, điều này giúp giảm tổng chi phí khoảng 70% và giờ công lắp đặt cũng có thể giảm 50%; nhờ đó, hiệu quả tiết kiệm không gian, tiết kiệm dây và tiết kiệm nhân lực là dễ dàng đạt được.