Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 2026-08-03 Nguồn gốc: Địa điểm
Định cỡ biến tần là quá trình lựa chọn một biến tần có định mức công suất, dải điện áp, công suất dòng điện, khả năng quá tải và chức năng vận hành phù hợp cho một ứng dụng cụ thể.
Việc chọn một biến tần chỉ bằng cách so sánh định mức kilowatt của nó với tải không phải lúc nào cũng đáng tin cậy. Một động cơ có thể yêu cầu mô-men xoắn khởi động cao, bộ biến tần năng lượng mặt trời phải phù hợp với điện áp và dòng điện của mảng PV, còn bộ biến tần lai phải cung cấp cả tải đỉnh liên tục và ngắn hạn.
Do đó, phương pháp định cỡ chính xác phụ thuộc vào loại biến tần đang được sử dụng. VFD cho động cơ công nghiệp, biến tần năng lượng mặt trời nối lưới, biến tần lai có bộ lưu trữ pin và biến tần bơm năng lượng mặt trời, mỗi loại đều có các yêu cầu về kích thước khác nhau.
Định cỡ biến tần liên quan đến việc kết hợp biến tần với các điều kiện điện và cơ của hệ thống hoàn chỉnh.
Các yếu tố chính thường bao gồm:
Công suất tải liên tục;
Công suất cực đại hoặc đột biến;
Yêu cầu khởi động động cơ;
Điện áp và pha;
Đánh giá hiện tại;
Loại tải;
kích thước mảng PV;
Năng lượng pin và dung lượng năng lượng;
Môi trường hoạt động;
Chức năng bảo vệ và liên lạc cần thiết.
Biến tần phải đủ lớn để vận hành tải dự định một cách an toàn, nhưng việc chọn một mô hình lớn không cần thiết có thể làm tăng chi phí, giảm hiệu quả vận hành và khiến việc điều khiển hệ thống kém phù hợp hơn.
Bước đầu tiên luôn là xác định loại biến tần và tải mà nó sẽ điều khiển.
MỘT VFD điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ xoay chiều bằng cách thay đổi tần số và điện áp đầu ra.
Đối với VFD, dòng điện định mức của động cơ và công suất tải thường quan trọng hơn việc chỉ so sánh định mức kilowatt của động cơ với định mức kilowatt của biến tần.
Một lưới buộc Biến tần năng lượng mặt trời chuyển đổi nguồn DC từ các tấm pin mặt trời thành nguồn AC để cung cấp cho phụ tải tại chỗ hoặc xuất lưới.
Định cỡ yêu cầu kiểm tra công suất mảng PV, điện áp mạch hở, dòng điện đầu vào tối đa, dải điện áp MPPT, công suất đầu ra AC và các yêu cầu của lưới điện cục bộ.
MỘT Biến tần lai quản lý năng lượng mặt trời, bộ lưu trữ pin, điện lưới và các tải được kết nối.
Nó phải có kích thước phù hợp với công suất tải liên tục, nhu cầu cao điểm, yêu cầu dự phòng, nguồn pin và chế độ vận hành dự kiến.
Để biết giải thích chi tiết về các chế độ hoạt động của nó, hãy xem bài viết thuật ngữ Biến tần lai.
MỘT Biến tần bơm năng lượng mặt trời chuyển đổi nguồn điện PV thành đầu ra AC được điều khiển cho máy bơm nước.
Ngoài công suất động cơ, thiết kế phải xem xét tốc độ dòng chảy, tổng cột áp, điều kiện mảng PV, dòng điện động cơ, yêu cầu khởi động máy bơm và nhu cầu nước.
Vì phương pháp định cỡ khác nhau giữa các loại biến tần này nên không nên sử dụng cùng một phép tính cho mọi ứng dụng.
Tải liên tục là nguồn điện mà biến tần phải cung cấp trong quá trình hoạt động bình thường.
Đối với hệ thống có nhiều tải điện, hãy liệt kê từng tải và xác định tải nào có thể hoạt động cùng lúc. Đừng chỉ thêm mọi thiết bị hoặc máy móc nếu một số trong số chúng không bao giờ được sử dụng đồng thời.
Một phép tính cơ bản là:
Tổng tải liên tục = tổng tất cả các tải hoạt động cùng lúc
Ví dụ: nếu một hệ thống cung cấp ánh sáng, thiết bị điều khiển, máy bơm và thiết bị liên lạc thì công suất hoạt động bình thường phải được tính toán dựa trên mức sử dụng đồng thời thực tế của chúng.
Việc tính toán phải bao gồm biên độ kỹ thuật hợp lý cho sai số đo lường, những thay đổi trong tương lai và biến động vận hành bình thường. Tuy nhiên, mức ký quỹ không nên quá lớn.
Tải thường được mô tả bằng watt hoặc kilowatt, nhưng xếp hạng biến tần cũng có thể được biểu thị bằng VA hoặc kVA.
Mối quan hệ có thể được ước tính như sau:
Công suất biểu kiến (kVA) = Công suất thực (kW) `Hệ số công suất
Tải có hệ số công suất thấp hơn đòi hỏi công suất và dòng điện rõ ràng hơn cho cùng một công suất thực.
Đối với hệ thống một pha và ba pha, dòng điện có thể được ước tính bằng các công thức sau:
Công suất biểu kiến một pha:
kVA = Điện áp × Dòng điện 1.000
Công suất biểu kiến ba pha:
kVA = √3 × Điện áp × Dòng điện 1.000
Những công thức này cung cấp ước tính ban đầu. Việc xác định kích thước cuối cùng cũng cần xem xét đến hiệu suất, độ hài, nhiệt độ vận hành và phương pháp đánh giá của nhà sản xuất.
Một số tải tiêu thụ nhiều năng lượng hơn trong quá trình khởi động so với khi hoạt động bình thường.
Các ví dụ phổ biến bao gồm:
Động cơ cảm ứng;
Máy bơm;
Máy nén;
Thiết bị làm lạnh;
Quạt có quán tính cao;
Máy biến áp;
Một số dụng cụ điện.
Nếu biến tần không thể cung cấp dòng điện khởi động, điện áp có thể giảm hoặc biến tần có thể ngắt ngay cả khi công suất hoạt động bình thường nằm trong định mức của nó.
Khi động cơ được điều khiển bởi VFD, bộ truyền động có thể tăng dần tần số đầu ra và giảm ứng suất khởi động. Điều này thường làm cho việc khởi động động cơ dễ dàng hơn so với khởi động trực tiếp trên mạng.
Tuy nhiên, VFD vẫn cần được lựa chọn theo:
Dòng điện định mức của động cơ;
mô-men xoắn khởi động;
Tải quán tính;
Thời gian tăng tốc;
nhiệm vụ quá tải;
Phạm vi tốc độ hoạt động.
Đối với các ứng dụng tải nặng, biến tần có thể cần định mức quá tải cao hơn ngay cả khi định mức công suất tiêu chuẩn của nó có vẻ phù hợp với động cơ. IFIND Dòng sản phẩm VFD có thể được đánh giá theo các điều kiện tải và động cơ này.
Đối với hệ thống không nối lưới hoặc dự phòng, biến tần phải hỗ trợ cả tải liên tục thông thường và tải đột biến ngắn hạn.
Công suất đột biến cần thiết phụ thuộc vào thiết bị. Máy bơm hoặc máy nén có thể cần nhiều năng lượng hơn trong quá trình khởi động so với khi vận hành ổn định.
Hệ thống sẽ xác định tải nào phải bắt đầu cùng lúc. Nếu nhiều động cơ khởi động cùng nhau, công suất biến tần cần thiết có thể cao hơn nhiều so với tổng công suất hoạt động của chúng.
Việc định cỡ VFD thường bắt đầu bằng dòng điện động cơ hơn là công suất động cơ.
Xác nhận thông tin sau:
Công suất định mức;
Điện áp định mức;
Dòng điện định mức;
Tần số định mức;
Tốc độ định mức;
Giai đoạn;
Phương thức kết nối;
Loại động cơ;
Phương pháp cách nhiệt và làm mát.
Điện áp và dòng điện đầu ra VFD phải tương thích với động cơ.
Tải có thể được phân loại thành mômen thay đổi, mômen không đổi hoặc tải nặng.
Quạt và máy bơm ly tâm thường là tải có mô-men xoắn thay đổi. Băng tải, máy trộn, máy đùn, máy nén, cần cẩu và thiết bị nâng có thể yêu cầu hiệu suất mô-men xoắn không đổi hoặc tải nặng.
Bộ truyền động phù hợp với quạt có thể không phù hợp với cần trục, ngay cả khi công suất định mức của động cơ tương tự nhau.
Động cơ hoạt động ở tốc độ thấp có thể bị giảm khả năng làm mát nếu nó sử dụng quạt gắn trên trục. Nếu động cơ phải hoạt động ở tốc độ thấp trong thời gian dài, có thể cần phải làm mát bổ sung hoặc động cơ hoạt động biến tần phù hợp.
Hoạt động ở tốc độ cao cũng yêu cầu kiểm tra các giới hạn cơ học, thiết kế ổ trục và đặc tính tải của động cơ.
Tải quán tính cao có thể trả lại năng lượng cho VFD trong quá trình giảm tốc. Nếu điện áp bus DC tăng quá mức, hệ thống có thể yêu cầu điện trở hãm, bộ hãm hoặc bộ truyền động tái tạo.
Cần xem xét lại thời gian giảm tốc, quán tính tải, tần số dừng và thời gian dừng cần thiết trong quá trình định cỡ.
Định cỡ biến tần năng lượng mặt trời liên quan đến việc kết hợp biến tần với cả mảng PV và tải AC hoặc kết nối lưới.
Tổng công suất DC của mảng PV phải nằm trong phạm vi đầu vào được khuyến nghị của biến tần.
Tỷ lệ PV trên biến tần thích hợp phụ thuộc vào thiết kế biến tần, điều kiện địa phương, hướng lắp đặt và mục tiêu của hệ thống. Mảng PV có kích thước hơi lớn có thể giúp duy trì đầu ra hữu ích khi ánh nắng yếu, nhưng không được vượt quá công suất đầu vào DC tối đa của biến tần.
Điện áp chuỗi PV phải duy trì trong phạm vi hoạt động của biến tần.
Kiểm tra:
Điện áp mạch hở tối đa;
dải điện áp MPPT;
Điện áp khởi động tối thiểu;
Dòng điện đầu vào tối đa;
Số lượng kênh MPPT.
Điện áp hở mạch khi thời tiết lạnh có thể cao hơn giá trị đo được trong điều kiện bình thường. Điều này phải được xem xét trong quá trình thiết kế dây.
Định mức đầu ra AC phải phù hợp với tải dự kiến và kết nối lưới.
Đối với hệ thống thương mại hoặc công nghiệp, hãy kiểm tra thêm:
Giai đoạn đầu ra;
Điện áp lưới;
Tính thường xuyên;
Kiểm soát hệ số công suất;
Hạn chế xuất khẩu;
Yêu cầu bảo vệ;
Quy tắc kết nối cục bộ.
Không nên chỉ chọn bộ biến tần năng lượng mặt trời theo tổng công suất của tấm PV.
Kích thước biến tần lai đòi hỏi phải xem xét riêng về công suất biến tần và năng lượng pin.
Công suất định mức của biến tần xác định lượng tải có thể được cung cấp cùng một lúc.
Kiểm tra:
Công suất đầu ra liên tục;
Tăng công suất đầu ra;
Khả năng khởi động động cơ;
Giai đoạn đầu ra;
Công suất mạch dự phòng;
Thời gian quá tải.
Các tải quan trọng phải được tách riêng khỏi các tải không cần thiết nếu hệ thống nhằm mục đích cung cấp dự phòng trong thời gian mất điện lưới.
Pin phải có khả năng cung cấp dòng điện theo yêu cầu của biến tần. Pin có đủ năng lượng vẫn có thể không phù hợp nếu nó không thể cung cấp năng lượng xả cần thiết.
Năng lượng của pin quyết định thời gian hệ thống có thể hoạt động.
Ước tính cơ bản là:
Thời gian sao lưu = Năng lượng pin có thể sử dụng ÷ Công suất tải trung bình
Thời gian sao lưu thực tế sẽ thấp hơn sau khi xem xét hiệu suất của biến tần, giới hạn xả pin, nhiệt độ, khả năng dự trữ và sự thay đổi của tải.
Ví dụ: một hệ thống có tải ngắn hạn cao có thể yêu cầu bộ biến tần mạnh nhưng có thể không yêu cầu thời gian dự phòng dài. Một hệ thống khác có tải nhỏ hơn hoạt động qua đêm có thể yêu cầu ít năng lượng biến tần hơn nhưng dung lượng pin lớn hơn.
Chế độ hoạt động dự định cũng ảnh hưởng đến kích thước. Năng lượng mặt trời tự tiêu thụ, quản lý tải cao điểm, dự phòng khẩn cấp và vận hành ngoài lưới điện có thể yêu cầu các cài đặt và biên độ công suất khác nhau.
Việc xác định kích thước máy bơm năng lượng mặt trời nên bắt đầu với nhu cầu về nước thay vì bộ biến tần.
Xác định lượng nước phải cung cấp mỗi ngày, mỗi giờ hoặc chu kỳ tưới.
Việc tính toán cần xem xét:
Nhu cầu trồng trọt hoặc chăn nuôi;
Phương pháp tưới;
Sự thay đổi theo mùa;
Dung tích bể chứa;
Có sẵn ánh sáng mặt trời;
Lịch trình bơm.
Tổng cột áp động có thể bao gồm:
Chiều cao nâng dọc;
Vâng rút tiền;
Chiều cao giao hàng;
Ma sát ống;
Tổn thất van và bộ lọc;
Áp suất cần thiết ở đầu ra.
Máy bơm phải được lựa chọn theo cả lưu lượng và cột áp.
Kiểm tra điện áp, pha, dòng điện định mức, tần số, công suất và đặc tính khởi động của động cơ bơm.
Biến tần bơm năng lượng mặt trời cũng phải hỗ trợ điện áp và dòng điện đầu vào của mảng PV. Chỉ riêng công suất động cơ không thể xác nhận liệu hệ thống bơm năng lượng mặt trời hoàn chỉnh có kích thước chính xác hay không.
Bức xạ mặt trời thay đổi trong ngày. Mảng PV phải cung cấp đủ điện áp để biến tần khởi động và đủ nguồn để máy bơm hoạt động đáng tin cậy.
Hệ thống phải tính đến nhiệt độ, bóng râm, bụi, tổn thất cáp và những thay đổi theo mùa.
Hai bộ biến tần có cùng định mức kilowatt có thể có công suất quá tải, hiệu suất đột biến, định mức dòng điện hoặc giới hạn vận hành khác nhau.
Động cơ và máy nén có thể vấp phải bộ biến tần có kích thước nhỏ trong quá trình khởi động ngay cả khi công suất hoạt động của chúng có vẻ chấp nhận được.
Băng tải hoặc cần cẩu hạng nặng không được có kích thước giống như một chiếc quạt có mô-men xoắn thay đổi.
Một số bộ biến tần yêu cầu giảm công suất đầu ra ở nhiệt độ môi trường cao hoặc độ cao lắp đặt cao. Thiết kế thông gió và bao vây cũng có thể ảnh hưởng đến công suất sử dụng.
Biến tần quá khổ có giá cao hơn và có thể hoạt động không hiệu quả ở mức tải rất nhẹ. Công suất bổ sung phải dựa trên yêu cầu thực tế, chẳng hạn như việc mở rộng trong tương lai, nhu cầu tăng đột biến hoặc hoạt động ở cường độ cao.
Trong các hệ thống hybrid, công suất biến tần xác định lượng tải có thể chạy cùng một lúc. Năng lượng của pin xác định tải có thể chạy trong bao lâu.
Đây là những yếu tố kích thước có liên quan nhưng khác nhau.
Trước khi chọn biến tần, hãy xác nhận:
loại biến tần;
Công suất tải liên tục;
Công suất đỉnh và công suất khởi đầu;
Dòng điện định mức của động cơ;
Tải đặc tính mô-men xoắn;
Điện áp và pha đầu vào;
Điện áp và pha đầu ra;
Điện áp và dòng điện PV;
Nguồn pin và năng lượng, nếu có;
Thời lượng sao lưu cần thiết;
Yêu cầu phanh;
Nhiệt độ hoạt động;
Độ cao và bao vây;
Yêu cầu giao tiếp;
Quy định về điện và lưới điện địa phương.
Định cỡ biến tần là quá trình lựa chọn một biến tần có công suất, dòng điện, điện áp, quá tải, đầu vào và khả năng điều khiển phù hợp cho một tải và môi trường vận hành cụ thể.
Cả hai có thể được yêu cầu. Đối với tải đơn giản, watt hoặc kilowatt là điểm khởi đầu. Đối với động cơ và thiết bị công nghiệp, dòng điện định mức, hệ số công suất, dòng khởi động, khả năng quá tải và loại tải cũng rất quan trọng.
Không có tỷ lệ phần trăm chung nào áp dụng cho mọi hệ thống. Biên độ yêu cầu phụ thuộc vào tải khởi động, độ giãn nở trong tương lai, giảm nhiệt độ, biến đổi tải và nhiệm vụ ứng dụng.
Biên độ kỹ thuật hợp lý là hữu ích, nhưng kích thước quá lớn có thể làm tăng chi phí và giảm hiệu quả.
Kiểm tra dòng điện, điện áp, pha, công suất, tần số, tốc độ và loại tải định mức của động cơ. Sau đó đánh giá mômen khởi động, chế độ quá tải, tăng tốc, giảm tốc, phanh và làm mát ở tốc độ thấp.
VFD nên được chọn theo yêu cầu của động cơ và ứng dụng, không chỉ theo công suất định mức.
Tính toán công suất tải liên tục, công suất khởi động cao nhất, tải dự phòng, công suất xả pin, dung lượng năng lượng của pin, đầu vào PV và thời lượng dự phòng mong muốn.
Định mức công suất biến tần và dung lượng năng lượng của pin phải được tính toán riêng.
Biến tần lớn hơn có thể phù hợp khi dự kiến sẽ mở rộng trong tương lai, công suất khởi động cao hoặc tải dự phòng bổ sung.
Tuy nhiên, việc tăng kích thước quá mức không cần thiết sẽ làm tăng chi phí hệ thống và có thể làm giảm hiệu quả ở mức tải thấp. Công suất bổ sung phải có mục đích kỹ thuật rõ ràng.
Bắt đầu với lưu lượng nước cần thiết và tổng cột áp. Sau đó chọn một máy bơm tương thích và kết hợp biến tần với các yêu cầu về điện áp, dòng điện, pha, công suất và khởi động của động cơ máy bơm.
Mảng PV cũng phải nằm trong phạm vi điện áp và dòng điện cho phép của biến tần.
Kích thước biến tần không chỉ phù hợp với định mức kilowatt của sản phẩm với tải. Phương pháp đúng phụ thuộc vào việc hệ thống sử dụng VFD, biến tần năng lượng mặt trời gắn lưới, biến tần lai hay biến tần bơm năng lượng mặt trời.
Dòng điện động cơ, mômen khởi động, loại tải, đầu vào PV, dung lượng pin, nhiệt độ vận hành, yêu cầu phanh và điều kiện dự phòng đều có thể ảnh hưởng đến lựa chọn cuối cùng.
Một biến tần có kích thước phù hợp sẽ vận hành tải một cách đáng tin cậy mà không cần kích thước quá lớn không cần thiết. Bằng cách đánh giá các điều kiện điện, cơ và môi trường hoàn chỉnh, các kỹ sư có thể chọn một biến tần mang lại hiệu suất, khả năng bảo vệ và hiệu quả vận hành phù hợp.
Chia sẻ định mức động cơ hoặc tải, điều kiện nguồn điện đầu vào, yêu cầu về quang điện hoặc pin và ứng dụng dự kiến với nhóm IFIND. Chúng tôi có thể giúp đánh giá công suất và cấu hình biến tần phù hợp cho hệ thống của bạn.
