Tác động của hệ thống truyền động cơ điện tử hiệu suất cao đến việc giảm năng lượngTác động của hệ thống truyền động cơ điện tử hiệu suất cao đến việc giảm năng lượng :: Các vấn đề bền vững

Trong thời đại mà việc bảo tồn năng lượng là điều tối quan trọng, các hệ thống truyền động cơ điện tử hiệu suất cao đang nổi lên như một bộ phận quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Các hệ thống này kết hợp các nguyên tắc kỹ thuật cơ, điện và điện tử để nâng cao hiệu suất đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng. Khi các doanh nghiệp tìm cách giảm chi phí hoạt động và tác động đến môi trường, việc áp dụng các công nghệ tiên tiến này ngày càng trở nên quan trọng.

Câu hỏi đặt ra là đâu là cách tốt nhất để áp dụng những công nghệ này vào các ứng dụng công nghiệp? Francois Sieberhagen, Kỹ sư Sản phẩm Quốc gia – Quản lý Sản phẩm tại SEW-EURODRIVE, cho biết việc tối ưu hóa toàn bộ hệ thống truyền động sẽ dẫn đến những cải tiến đáng kể. Ông nói rằng chi phí năng lượng liên quan đến việc vận hành động cơ điện có thể chiếm hơn 80% tổng chi phí sở hữu (TCO).

Sieberhagen đề xuất tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của từng bộ phận trong chuỗi truyền động để đảm bảo rằng tất cả chúng đều có xếp hạng hiệu quả năng lượng cao, cả riêng lẻ lẫn dưới dạng hệ thống. Ông giải thích rằng có hai tiêu chuẩn quốc tế hiện hành chi phối hiệu suất của động cơ điện.

IEC 60034-30-1 đề cập đến động cơ xoay chiều hoạt động trên dây. Tiêu chuẩn này đề cập đến các lớp hiệu quả từ IE1 đến IE4, trong đó IE1 – Hiệu suất Tiêu chuẩn là kém hiệu quả nhất và IE4 – Hiệu suất Siêu Cao cấp là hiệu quả nhất.

IEC TS 60034-30-2 quy định các cấp hiệu suất cho động cơ làm việc biến tần không được đề cập trong IEC 60034-30-1. Tiêu chuẩn này giới thiệu một lớp hiệu quả bổ sung, IE5 – Hiệu suất cực cao, hiện là lớp được xác định cao nhất.

Vượt tiêu chuẩn

Tại Úc, các quy định MEPS yêu cầu động cơ điện áp thấp phải đáp ứng tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng tối thiểu của IE2, được phân loại là hiệu suất cao. Sieberhagen lưu ý rằng động cơ do SEW-EURODRIVE cung cấp cho thị trường Úc không chỉ đáp ứng mà còn vượt qua yêu cầu này, với các cấp hiệu suất từ ​​cao cấp (IE3) đến siêu cao cấp (IE5).

Hiệu suất MOVIGEAR® kết hợp động cơ, bộ truyền động và bộ biến tần vào một vỏ nhỏ gọn, duy nhất có giao tiếp tích hợp để vận hành trên tất cả cơ sở hạ tầng dựa trên Ethernet tiêu chuẩn. Bộ truyền động cải tiến này nổi bật nhờ thiết kế tiết kiệm không gian, khả năng chịu quá tải ấn tượng và nhẹ hơn tới 50% so với các hệ thống truyền động thông thường. Bằng cách kết hợp bộ biến tần với động cơ cấp IE5, hiệu suất MOVIGEAR® vượt qua cấp hiệu suất năng lượng được xác định cao nhất là IES2 đến IEC 61800-9-2 cho các hệ thống bao gồm động cơ và bộ biến tần, thiết lập một tiêu chuẩn mới vượt trội hơn các giải pháp thị trường hiện tại. Những sản phẩm này thường được sử dụng cho các ứng dụng xử lý vật liệu động. Ở Châu Âu, một trung tâm xử lý đơn hàng đã đạt được lượng khí thải CO2 ít hơn 1710 kg/năm và tiết kiệm năng lượng trung bình 57% cho mỗi ổ sau khi hiện đại hóa bằng giải pháp hiệu suất MOVIGEAR®. Họ cũng có thể giảm tiếng ồn tới 50% do ổ đĩa không có quạt.

Trải nghiệm địa phương cũng tương tự. “Một số sân bay ở Úc đã tiết kiệm được năng lượng trong dây chuyền xử lý hành lý bằng cách lắp đặt hiệu suất MOVIGEAR®. Sieberhagen cho biết mức độ cải thiện dao động từ 50% đến 70%.

Một giải pháp linh hoạt cho mọi ứng dụng

Các thành phần khác trong hệ thống truyền động cũng đóng vai trò giảm tiêu thụ năng lượng. Động cơ đồng bộ dòng DR2C của SEW-EURODRIVE cũng đáp ứng các yêu cầu về cấp hiệu suất IE5. Những động cơ này, được thiết kế để vận hành biến tần thuần túy, cung cấp nguồn dự trữ động và nhiệt để vận hành bền vững và giảm chi phí vòng đời. Công nghệ nam châm vĩnh cửu bên trong (IPM) làm giảm kích thước của động cơ.

Sieberhagen cho biết: “Động cơ dòng DR2C có thể nhỏ hơn hai kích cỡ so với động cơ không đồng bộ tương đương của nó”.

Sieberhagen cũng chỉ ra rằng nhiệt độ vận hành của động cơ DR2C có vai trò góp phần đảm bảo tính bền vững của hệ thống. Vì động cơ chạy mát hơn nên tuổi thọ lâu hơn. Tuổi thọ dài hơn một lần nữa phù hợp với cả môi trường và lợi nhuận.

Một thành phần khác cần được tối ưu hóa trong các ứng dụng xử lý vật liệu là bộ truyền động. Bộ truyền động tiên tiến SEW-EURODRIVE MOVIMOT® kết hợp động cơ không đồng bộ với bộ biến tần để tạo ra bộ truyền động phi tập trung có thể kết hợp với bất kỳ bộ truyền động tiêu chuẩn nào. Tùy thuộc vào việc lựa chọn động cơ, mức hiệu suất sẽ là IE5 hoặc IE3. Định mức công suất danh định cho các bộ truyền động có động cơ đồng bộ dòng DR2C hiệu suất cực cao nằm trong khoảng từ 0,75 kW đến 2,4 kW; đối với dòng DRN, phạm vi là 0,37 kW đến 7,5 kW.

Sieberhagen cho biết: “Hơn nữa, động cơ hoạt động bằng bộ biến tần có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ để phù hợp chính xác với yêu cầu ứng dụng”.

Hiệu quả tổng thể

Sieberhagen cho biết việc tối đa hóa hiệu quả sử dụng năng lượng không chỉ phụ thuộc vào từng bộ phận riêng lẻ mà còn phụ thuộc vào cách chúng phối hợp với nhau một cách chính xác. Khi các thành phần này được thiết kế phù hợp hoàn hảo thì quá trình tối ưu hóa đã hoàn tất. Một mặt là sự tương tác giữa thiết bị điện tử tiên tiến và công nghệ điều khiển vòng kín, mặt khác là động cơ hiệu suất cao được tối ưu hóa và bộ bánh răng xoắn ốc hiệu quả, giúp tiết kiệm hệ thống lên đến 50% so với giải pháp thay thế tiêu chuẩn.

Việc áp dụng các hệ thống truyền động cơ điện tử hiệu suất cao là một cách tiếp cận mang tính chuyển đổi để quản lý năng lượng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Các hệ thống này giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, giảm thiểu chất thải và nâng cao hiệu suất hoạt động. Do đó, chúng không chỉ giảm chi phí vận hành mà còn góp phần tạo ra một tương lai bền vững hơn. Khi các doanh nghiệp tiếp tục nắm bắt những công nghệ này, tiềm năng giảm năng lượng và quản lý môi trường chắc chắn sẽ tăng lên, mở đường cho một cảnh quan công nghiệp xanh hơn.