Vietnamese 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Động cơ điện xoay chiều (AC) được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, vận tải và nhà thông minh nhờ những ưu điểm về cấu trúc đơn giản, độ tin cậy cao và chi phí thấp. Công nghệ điều chỉnh tốc độ bằng biến tần đã trở thành phương pháp chủ đạo để điều chỉnh tốc độ động cơ AC vì nó có thể đạt được khả năng điều khiển tốc độ động cơ chính xác và cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, động cơ AC dễ bị quá nhiệt và quá tải trong quá trình điều chỉnh tốc độ bằng biến tần, điều này không chỉ làm giảm hiệu suất hoạt động của động cơ mà còn có thể làm giảm tuổi thọ của động cơ và thậm chí gây ra hỏng hóc thiết bị. Việc làm rõ nguyên nhân của hiện tượng này và áp dụng các biện pháp khắc phục có mục tiêu là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy của động cơ AC.
1. Các nguyên nhân chính gây quá nhiệt và quá tải ở động cơ điện xoay chiều trong quá trình điều chỉnh tốc độ biến tần
Hiện tượng quá nhiệt và quá tải xảy ra ở động cơ AC trong quá trình điều chỉnh tốc độ biến tần là kết quả của sự kết hợp nhiều yếu tố, và các nguyên nhân cốt lõi có thể được tóm tắt thành ba điểm sau: Thứ nhất, tổn thất sóng hài tăng lên. Đầu ra của biến tần không phải là sóng sin lý tưởng mà là dạng sóng điều chế độ rộng xung (PWM), chứa một lượng lớn sóng hài bậc cao. Các sóng hài này sẽ tạo ra tổn thất sóng hài bổ sung trong cuộn dây stato, thanh rôto và lõi sắt của động cơ, và tổn thất sóng hài được chuyển hóa thành nhiệt, dẫn đến tăng nhiệt độ động cơ. Đặc biệt trong điều kiện điều chỉnh tốc độ tần số thấp, hàm lượng sóng hài của điện áp đầu ra của biến tần cao hơn, và tổn thất sóng hài nổi bật hơn, dễ gây ra hiện tượng quá nhiệt và quá tải. Thứ hai, bão hòa từ tính và tổn thất sắt tăng lên. Trong quá trình điều chỉnh tốc độ biến tần, để đảm bảo từ thông động cơ không đổi, chiến lược điều khiển “tỷ số điện áp-tần số không đổi” thường được áp dụng. Tuy nhiên, trong dải tần số thấp, sự sụt giảm điện áp của điện trở stato động cơ tương đối đáng kể; nếu không thực hiện bù điện áp, từ thông thực tế sẽ không đủ. Mặt khác, việc bù quá mức sẽ gây ra hiện tượng bão hòa từ tính, làm tăng đáng kể tổn hao trễ từ và tổn hao dòng điện xoáy (gọi chung là tổn hao sắt) của lõi sắt. Sự gia tăng tổn hao sắt trực tiếp làm tăng nhiệt độ động cơ. Thứ ba, hiệu suất hệ thống làm mát giảm. Hệ thống làm mát của động cơ điện xoay chiều (như quạt) chủ yếu được kết nối cứng với trục động cơ, và lưu lượng khí làm mát tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ. Trong điều kiện tần số thấp của điều chỉnh tốc độ biến đổi, tốc độ động cơ giảm, tốc độ quạt giảm theo, lưu lượng khí làm mát giảm đáng kể, nhiệt lượng sinh ra từ động cơ không thể tản nhiệt kịp thời, và sự tích tụ nhiệt làm tăng nhiệt độ động cơ, từ đó kích hoạt bảo vệ quá tải.
2. Các biện pháp kỹ thuật để ngăn ngừa quá nhiệt và quá tải
Xét đến những lý do nêu trên, các biện pháp kỹ thuật sau đây có thể được sử dụng để ngăn chặn hiệu quả hiện tượng quá nhiệt và quá tải của động cơ AC trong quá trình điều chỉnh tốc độ biến tần: Thứ nhất, tối ưu hóa chiến lược điều khiển biến tần để giảm tổn thất sóng hài. Một mặt, áp dụng công nghệ điều chế PWM hiệu suất cao, chẳng hạn như Điều chế độ rộng xung vectơ không gian (SVPWM). So với Điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) truyền thống, SVPWM có thể giảm hiệu quả hàm lượng sóng hài trong điện áp đầu ra của biến tần và giảm tổn thất sóng hài. Mặt khác, thực hiện bù điện áp trong dải tần số thấp. Bằng cách tính toán chính xác độ sụt điện áp điện trở stato, tăng điện áp đầu ra của biến tần một cách thích hợp để đảm bảo từ thông không đổi và tránh tăng tổn thất sắt do bão hòa từ tính. Ngoài ra, một số biến tần cao cấp được trang bị chức năng triệt tiêu sóng hài, có thể làm suy yếu hơn nữa tác động của sóng hài thông qua các bộ lọc tích hợp. Thứ hai, cải thiện hệ thống làm mát động cơ để nâng cao hiệu quả tản nhiệt. Đối với các động cơ hoạt động ở tần số thấp trong thời gian dài, có thể sử dụng quạt làm mát dẫn động độc lập. Quạt được cấp nguồn bằng nguồn điện riêng, không bị ảnh hưởng bởi tốc độ động cơ, đảm bảo lưu lượng khí làm mát ổn định ở mọi tốc độ. Đồng thời, cấu trúc tản nhiệt của động cơ có thể được tối ưu hóa, chẳng hạn như tăng số lượng tản nhiệt, sử dụng vật liệu tản nhiệt hiệu quả cao hoặc lắp đặt các thiết bị làm mát cưỡng bức (như ống dẫn nước làm mát và quạt tản nhiệt) trên vỏ động cơ để cải thiện hiệu quả truyền nhiệt. Thứ ba, lựa chọn động cơ biến tần đặc biệt để đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tốc độ từ nguồn. Động cơ biến tần đặc biệt được thiết kế hoàn toàn dựa trên đặc điểm điều chỉnh tốc độ biến tần, sử dụng điện trở stato thấp hơn, vật liệu lõi sắt tốt hơn và cấu trúc cuộn dây, có thể giảm thiểu hiệu quả tổn thất sóng hài và tổn thất sắt. Đồng thời, hệ thống làm mát của chúng hầu hết được thiết kế độc lập để đảm bảo hiệu quả tản nhiệt ở các tốc độ khác nhau. So với động cơ AC thông thường, vấn đề quá nhiệt của động cơ biến tần đặc biệt trong điều kiện điều chỉnh tốc độ biến tần được cải thiện đáng kể và khả năng chịu quá tải mạnh hơn. Thứ tư, giám sát thời gian thực và bảo vệ thông minh để ngăn ngừa rủi ro quá tải. Lắp đặt cảm biến nhiệt độ và cảm biến dòng điện trong hệ thống điều khiển động cơ để giám sát thời gian thực các thông số chính như nhiệt độ cuộn dây động cơ và dòng điện stato. Khi nhiệt độ được giám sát vượt quá ngưỡng hoặc xảy ra hiện tượng quá tải dòng điện, biến tần sẽ tự động thực hiện các biện pháp bảo vệ như giảm tần số và giảm tải để tránh hư hỏng động cơ do quá nhiệt liên tục. Đồng thời, việc phân bổ tải cân bằng động có thể đạt được thông qua việc tối ưu hóa thuật toán của hệ thống điều khiển.Giảm thiểu khả năng động cơ hoạt động trong điều kiện tải nặng trong thời gian dài.
Tóm lại, hiện tượng quá nhiệt và quá tải của động cơ điện xoay chiều trong quá trình điều chỉnh tốc độ biến tần chủ yếu là do tổn thất sóng hài tăng, bão hòa từ tính với tổn thất sắt tăng và hiệu suất làm mát giảm. Bằng cách tối ưu hóa chiến lược điều khiển biến tần, cải thiện hệ thống làm mát, lựa chọn động cơ biến tần chuyên dụng và thực hiện giám sát và bảo vệ thời gian thực cùng các biện pháp kỹ thuật khác, vấn đề này có thể được khắc phục hiệu quả, đảm bảo hoạt động ổn định, hiệu quả và đáng tin cậy của động cơ điện xoay chiều trong điều kiện điều chỉnh tốc độ biến tần, kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện tính kinh tế và an toàn của toàn bộ hệ thống truyền tải.
