Giải pháp biến tần điều khiển lực căng trong công nghiệp

Biến tần điều khiển lực căng đã trở thành hạt nhân không thể thiếu trong ngành công nghiệp sản xuất và chế biến. Với khả năng điều chỉnh tốc độ và lực căng của cuộn một cách chính xác, biến tần tạo ra sự linh hoạt và đáp ứng nhanh chóng cho nhu cầu đa dạng của các quy trình sản xuất.

1. Kết quả cần đạt được của giải pháp biến tần điều khiển lực căng

Trong quá trình sản xuất, nhiều giai đoạn đòi hỏi duy trì mức lực căng trên sản phẩm mà không thay đổi theo yêu cầu. Để đáp ứng yêu cầu này, có hai phương án cụ thể:

Một phương án là sử dụng động cơ torque. Ưu điểm của động cơ torque là khả năng duy trì dòng điện ngay cả khi không hoạt động. Tuy nhiên, điều không mong muốn là công suất của nó thường thấp. Việc tìm kiếm động cơ torque đặc biệt có thể đối mặt với khó khăn và yêu cầu sự chuyên nghiệp trong sản xuất cũng như khi cần thay thế. Đồng thời, sự ổn định và chất lượng của động cơ torque phụ thuộc nhiều vào quy trình từ hóa động cơ và việc sử dụng bộ điều khiển chuyên dụng.

Một phương án khác là sử dụng động cơ AC kết hợp với biến tần. Giải pháp này mang lại sự thuận tiện hơn trong việc bảo trì, sửa chữa và thay thế. Với sự tiến bộ trong công nghệ điều khiển động cơ AC, biến tần cho phép điều khiển moment động cơ một cách chính xác theo yêu cầu. Ngoài ra, giải pháp này đáp ứng được cho các hệ thống đòi hỏi khả năng kiểm soát cả tốc độ và moment.

Động cơ AC kết hợp với biến tần không chỉ dễ dàng bảo trì và sửa chữa, mà còn linh hoạt trong việc thay thế và lắp đặt mới. Phương án này cho phép áp dụng cho cả động cơ 3 pha không đồng bộ và động cơ đồng bộ PM, tùy thuộc vào mục đích cụ thể của khách hàng.

giai-phap-bien-tan-dieu-khien-luc-cang — Giải pháp biến tần điều khiển lực căng

2. Tính toán lựa chọn công suất động cơ

Trong việc xây dựng và lựa chọn động cơ cho các ứng dụng cụ thể, quá trình tính toán công suất động cơ đóng một vai trò quan trọng để đảm bảo hiệu suất và ổn định trong quá trình vận hành. Việc này yêu cầu một sự cân nhắc kỹ lưỡng đối với nhiều yếu tố khác nhau.

Trước hết, cần xác định đúng tải trọng mà động cơ sẽ đối mặt trong quá trình hoạt động. Việc này bao gồm cân nhắc đến các yếu tố như khối lượng, ma sát, và mô men xoắn đối với ứng dụng cụ thể. Control Techniques sẽ mách bạn cách tính toán chính xác về tải trọng là chìa khóa để chọn công suất phù hợp.

Thông số của hệ thống:

Đường kính lớn nhất của lô xả: $2 R = 2 m$
Đường kính nhỏ nhất của lô xả: $2 r = 0.4 m$
Tốc độ dài lớn nhất: $v = 600 m /phút$
Lực căng lớn nhất: $2000 N / m$
Khổ cuộn lớn nhất: $2.7 m$
Tính toán lựa chọn công suất động cơ

Tính tốc độ của motor:

Chu vi nhỏ nhất của lô xả: $2 \times 3.14 x r = 3.14 x 0.4 = 1.256 m$
Tốc độ quay lớn nhất của motor tại thời điểm lô xả nhỏ nhất: $600 / 1.256 = 478 r p m$
Chọn nhông truyền có tỷ lệ 1:3. Động cơ 4P (1490rpm)

Tính công suất motor:

Lực kéo lớn nhất: $F = 2000 \times 2.7 = 5400 N$
Momen xoắn lớn nhất trên trục ra của nhông: $T_{n} = F \times R = 5400 \times 1 = 5400 N m$
Momen xoắn lớn nhất trên trục ra của motor: $T_{m} = T_{n} / 3 = 1800 N m$
Công suất motor được tính theo công thức: $P = T \times n / 9.55 = 1800 \times 1490 / 9.55 = 280 kW$

3. Giải pháp cho Khách hàng về biến tần điều khiển lực căng

Trong quá trình xây dựng hệ thống, việc điều khiển lực căng thông qua sử dụng biến tần mang lại nhiều phương pháp linh hoạt phù hợp với yêu cầu sử dụng cụ thể. Có một số giải pháp khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống:

Sử dụng biến tần điều khiển torque vòng hở:

Dành cho các hệ thống không yêu cầu độ chính xác cao như hệ thống thu cáp.
Chọn biến tần có chức năng điều khiển torque( Vd: NE200, NE300) và công suất phù hợp với động cơ.
Biến tần tự động tính toán giá trị moment tại đầu trục động cơ và điều chỉnh moment theo giá trị setpoint mong muốn.

=> Nhược điểm: Không tất cả các dòng biến tần hỗ trợ điều khiển torque vòng hở, và giá trị moment đầu ra có thể không chính xác đối với các yêu cầu độ chính xác cao.

Xem thêm: Biến tần điều khiển lực căng 1P 220V Control Techniques NE200

Sử dụng biến tần điều khiển torque vòng kín:

Sử dụng biến tần điều khiển torque trong một hệ thống vòng kín mang lại nhiều lợi ích quan trọng, đặc biệt là trong các quy trình sản xuất hoặc xử lý dạng vòng kín như sản xuất dây cáp, màng mỏng hay các quy trình sử dụng vật liệu cuộn.

Giống như giải pháp trên, nhưng động cơ được trang bị encoder phản hồi tốc độ.
Kết hợp tín hiệu phản hồi tốc độ, giá trị dòng điện, và điện áp để tính toán chính xác moment đầu ra động cơ.

=> Nhược điểm: Giải pháp này chỉ tính toán được moment tại trục động cơ và có thể đòi hỏi điều chỉnh giá trị setpoint moment tùy thuộc vào tải.

Sử dụng biến tần điều khiển torque trong vòng kín không chỉ mang lại tính linh hoạt mà còn cải thiện đáng kể hiệu suất và ổn định của quy trình sản xuất.

Sử dụng biến tần điều khiển torque vòng kín kết hợp với tín hiệu phản hồi lực căng:

Sử dụng biến tần điều khiển torque kết hợp với tín hiệu phản hồi lực căng là một chiến lược thông minh trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các quy trình sử dụng vòng kín như sản xuất dây cáp, màng mỏng hay các dây truyền sản xuất vật liệu cuộn.

Kết hợp điều khiển torque vòng kín với tín hiệu phản hồi lực căng.
Cho phép sử dụng điều khiển PID giá trị lực căng của tải tại vị trí mong muốn.

=> Ưu điểm: Giải pháp này mang lại độ chính xác cao, giá trị setpoint lực căng chỉ cần thiết lập một lần và không cần điều chỉnh trong suốt quá trình sản xuất.

Sử dụng biến tần điều khiển torque kết hợp với tín hiệu phản hồi lực căng không chỉ mang lại hiệu suất tối ưu mà còn giảm thiểu mức độ giật, bảo vệ thiết bị và giữ cho quy trình sản xuất ổn định.

Đối với giải pháp cuối cùng, hệ thống điều khiển tension có thể sử dụng bộ điều khiển chuyên dụng, PLC, hoặc có thể lập trình ngay trong biến tần. Điều này đảm bảo rằng hệ thống có khả năng duy trì độ chính xác lực căng tại vị trí mong muốn trong suốt quá trình vận hành mà không đòi hỏi sự can thiệp thủ công.

Control Techniques tự hào giới thiệu đến quý khách hàng một loạt các sản phẩm chất lượng cao, đa dạng và hiệu quả mà chúng tôi cung cấp. Bất kỳ sản phẩm nào trong danh mục của chúng tôi đều được thiết kế với sự tập trung cao độ đến chất lượng và đáp ứng đa dạng nhu cầu của khách hàng.

Từ biến tần linh hoạt, dòng điều khiển torque đến các hệ thống tự động hóa và tín hiệu phản hồi, chúng tôi cam kết cung cấp những giải pháp hiện đại và đáng tin cậy. Sự đa dạng trong danh mục sản phẩm của chúng tôi giúp chúng tôi đáp ứng được cả những yêu cầu cao cấp nhất của khách hàng, từ công nghiệp đến dân dụ.

Chất lượng, hiệu suất và sự đổi mới là những giá trị mà chúng tôi đặt lên hàng đầu khi phát triển các sản phẩm của mình. Đồng thời, chúng tôi cam kết duy trì sự linh hoạt để đáp ứng những thách thức ngày càng đa dạng trong thị trường hiện đại.