1、 Công nghệ cốt lõi và những cân nhắc chính
Trước khi thay thế, phải tiến hành đánh giá toàn diện để đảm bảo hệ thống mới có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của thiết bị ban đầu.

Phù hợp và lựa chọn hiệu suất

Công suất và mô-men xoắn: Công suất và mô-men xoắn định mức (đặc biệt là mô-men xoắn khởi động và khả năng quá tải) của động cơ AC phải ít nhất bằng hoặc tốt hơn động cơ DC ban đầu.
Cần phân tích các loại tải (mô-men xoắn không đổi, công suất không đổi, bơm quạt, v.v.).

Phạm vi tốc độ: Động cơ DC được biết đến với phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.
Tốc độ của động cơ AC tương đối cố định, nhưng có thể điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần.
Cần phải xác nhận xem động cơ AC mục tiêu có thể đáp ứng được yêu cầu về tốc độ cao nhất và thấp nhất của quy trình khi sử dụng ổ đĩa tần số thay đổi hay không.

Phù hợp quán tính: Đối với các ứng dụng động đòi hỏi khởi động và dừng nhanh, cần phải xem xét quán tính quay của rô-to động cơ để đảm bảo tốc độ phản ứng của hệ thống.

Thay thế hệ thống điều khiển (thay đổi cốt lõi)

Hệ thống truyền động DC: thường được điều khiển bằng bộ điều chỉnh tốc độ DC, có cấu trúc tương đối đơn giản.

Hệ thống truyền động: Phải trang bị bộ biến tần.
Bộ biến tần chuyển đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số cố định thành nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số có thể điều chỉnh, do đó kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ xoay chiều.

Lựa chọn biến tần: Công suất của biến tần phải bằng hoặc lớn hơn một chút so với công suất của động cơ AC.
Đồng thời, mức hiệu suất của bộ biến tần phải được lựa chọn theo yêu cầu ứng dụng (như loại điều khiển vectơ, loại điều khiển V/f).
Đối với các ứng dụng điều chỉnh tốc độ có độ chính xác cao và mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp, nên chọn bộ biến tần điều khiển vectơ.

Lắp đặt và kết nối cơ khí

Kích thước lắp đặt: Kích thước đế, đường kính trục, rãnh then, mặt bích lắp và vị trí lỗ chân của động cơ AC và DC có thể khác nhau.
Cần phải kiểm tra và thiết kế cẩn thận bảng điều hợp hoặc thay thế đế gắn.

Phương pháp kết nối: Cần đảm bảo khớp nối, puli hoặc hộp số có thể khớp hoàn toàn với trục của động cơ mới.
Nếu cần thiết, cần phải xử lý các đầu nối mới.

Hệ thống dây điện và cải tạo

Nguồn điện: Động cơ DC sử dụng nguồn điện DC, trong khi động cơ AC sử dụng nguồn điện AC ba pha hoặc một pha.
Chúng ta cần phải lắp lại cáp.

Phanh: Nếu động cơ DC ban đầu được trang bị phanh, cần xác nhận xem động cơ AC mới có thể được trang bị phanh hay không và đảm bảo mạch điều khiển của động cơ tương thích với bộ biến tần hoặc hệ thống điều khiển mới.

Thiết bị phản hồi: Đối với các hệ thống yêu cầu điều khiển tốc độ hoặc vị trí có độ chính xác cao, động cơ DC thường đi kèm với bộ tạo tốc độ hoặc bộ mã hóa.
Khi thay thế, cần lắp bộ mã hóa cùng loại vào động cơ AC và kết nối tín hiệu phản hồi với bộ biến tần để tạo thành bộ điều khiển vòng kín.

2、 Các bước thay thế cụ thể
Quy trình thay thế chuẩn hóa như sau:

Đánh giá sơ bộ và ghi chép:

Ghi lại tất cả các thông số trên nhãn động cơ DC ban đầu, bao gồm công suất, điện áp, dòng điện, tốc độ, điện áp kích thích, v.v.

Ghi lại kích thước lắp đặt cơ khí và phương pháp kết nối.

Phân tích đặc tính tải và chu kỳ làm việc.

Đánh giá không gian hệ thống điện và điều khiển hiện có.

Lựa chọn và mua sắm hệ thống mới:

Dựa trên kết quả đánh giá, hãy chọn động cơ AC phù hợp (thường là động cơ không đồng bộ AC hoặc động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu) và biến tần phù hợp.

Mua các phụ kiện cơ khí, bộ mã hóa và cáp cần thiết.

Mất điện và cách ly an toàn:

Ngắt hoàn toàn nguồn điện của thiết bị và thực hiện các thủ tục khóa và gắn thẻ để đảm bảo an toàn.

Phá hủy hệ thống cũ:

Tháo hết dây nguồn và dây điều khiển ra khỏi động cơ DC.

Tháo kết nối cơ học và nhấc động cơ cũ ra.

Cài đặt hệ thống mới:

Lắp đặt bảng điều hợp cơ học và động cơ AC mới để đảm bảo kết nối và căn chỉnh đáng tin cậy.

Cài đặt các thiết bị phản hồi như bộ mã hóa.

Hệ thống dây điện:

Kết nối nguồn điện ba pha với đầu vào của bộ biến tần.

Kết nối đầu ra của bộ biến tần với động cơ AC.

Kết nối các tín hiệu điều khiển (khởi động/dừng, cài đặt tốc độ, v.v.) từ PLC hoặc bảng điều khiển gốc với bộ biến tần.

Kết nối đường phản hồi của bộ mã hóa.

Thiết lập tham số và gỡ lỗi (các bước chính):

Cài đặt các thông số trên nhãn động cơ (công suất, điện áp, dòng điện, tốc độ) trong bộ biến tần và thực hiện tự điều chỉnh thông số động cơ.

Cài đặt chế độ điều khiển (như điều khiển vectơ), nguồn tốc độ, thời gian tăng tốc/giảm tốc, giá trị bảo vệ quá dòng, v.v. theo cài đặt ứng dụng.

Tiến hành chạy thử không tải và có tải, điều chỉnh chính xác PID và các thông số khác để đảm bảo hoạt động trơn tru, tốc độ chính xác và mô-men xoắn đủ.

Chấp nhận và cập nhật tài liệu:

Tiến hành thử nghiệm liên tục để xác minh hiệu suất đáp ứng các yêu cầu.

Cập nhật bản vẽ điện và hướng dẫn bảo trì thiết bị.

3、 Ưu điểm và thách thức
Ưu điểm chính:
Độ tin cậy cao, ít bảo trì: Động cơ AC (đặc biệt là động cơ không đồng bộ lồng sóc) không có chổi than và bộ góp điện, loại bỏ các điểm lỗi chính của động cơ DC và hầu như không cần bảo trì, do đó kéo dài tuổi thọ.

Hiệu suất cao hơn: Trong hầu hết các điều kiện vận hành, động cơ AC hiệu suất cao hiện đại kết hợp với bộ biến tần có hiệu suất cao hơn và tiết kiệm năng lượng đáng kể so với hệ thống truyền động DC.

Khả năng thích ứng với môi trường tốt hơn: Cấu trúc không chổi than giúp máy thích ứng tốt hơn với các môi trường khắc nghiệt như bụi, ẩm và vật liệu dễ cháy nổ.

Hiệu quả về chi phí: Mặc dù khoản đầu tư ban đầu có thể cao, nhưng tổng chi phí vòng đời thường thấp hơn do chi phí bảo trì cực kỳ thấp và hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Phản ứng động nhanh hơn (khi sử dụng điều khiển vectơ hiệu suất cao): Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết hợp với bộ biến tần điều khiển vectơ có thể đạt hiệu suất động tốt hơn so với động cơ DC.

Những thách thức và biện pháp phòng ngừa:
Chi phí đầu tư ban đầu: Cần phải mua cả động cơ AC và bộ biến tần, và khoản đầu tư ban đầu có thể cao hơn việc sửa chữa động cơ DC.

Độ phức tạp về mặt kỹ thuật: Yêu cầu cao hơn đối với nhân viên kỹ thuật, những người cần hiểu các nguyên lý và cài đặt thông số của bộ biến tần.

Giao thoa sóng hài: Bộ biến tần có thể tạo ra sóng hài điện từ, có thể gây nhiễu lưới điện và các thiết bị khác. Nếu cần, cần lắp đặt bộ kháng hoặc bộ lọc đầu vào.

Không gian cần thiết: Bộ biến tần cần không gian lắp đặt bổ sung và điều kiện tản nhiệt.