Hệ thống vi điều khiển mới tăng cường độ tin cậy của động cơ ba pha

Hãy tưởng tượng một ngày hè nắng nóng khi một động cơ cảm ứng ba pha kêu vo vo trong một nhà máy đột nhiên ngừng hoạt động. Điều này không chỉ làm gián đoạn lịch trình sản xuất mà còn có thể gây ra thiệt hại không thể khắc phục do quá nhiệt bên trong. Kịch bản này khác xa với giả thuyết—động cơ cảm ứng ba pha đóng vai trò là xương sống của hoạt động công nghiệp, tuy nhiên một pha và quá nhiệt vẫn là hai mối đe dọa nguy hiểm nhất. Làm thế nào có thể giảm thiểu những rủi ro này một cách hiệu quả để kéo dài tuổi thọ động cơ và đảm bảo an toàn khi vận hành? Hệ thống bảo vệ dựa trên vi điều khiển cung cấp một giải pháp phức tạp.

Các lỗ hổng nghiêm trọng của động cơ công nghiệp

Động cơ cảm ứng ba pha hoạt động như trái tim của ngành công nghiệp hiện đại, cung cấp năng lượng cho vô số hệ thống cơ khí. Tuy nhiên, những động cơ này thường xuyên phải đối mặt với rủi ro mất pha một pha do lỗi lưới điện, hệ thống dây điện cũ hoặc lỗi của con người. Hiện tượng một pha xảy ra khi động cơ tiếp tục hoạt động chỉ với hai pha hoạt động, gây ra dòng điện tăng vọt làm tăng nhanh nhiệt độ cuộn dây và thường dẫn đến cháy động cơ.

Ngoài ra, hoạt động kéo dài dưới tải nặng hoặc trong môi trường khắc nghiệt sẽ tạo ra nhiệt độ quá cao, làm tăng tốc độ hư hỏng của động cơ và có khả năng gây ra sự cố an toàn. Những mối nguy hiểm vận hành này đòi hỏi các biện pháp bảo vệ mạnh mẽ.

Kiến trúc hệ thống bảo vệ sáng tạo

Một nghiên cứu được trình bày tại Hội nghị quốc tế về Điện, Năng lượng, Điều khiển, Truyền tải và Hệ thống (ICPECTS) năm 2024 đã giới thiệu một hệ thống bảo vệ dựa trên bộ vi điều khiển được thiết kế để giám sát tình trạng động cơ trong thời gian thực. Hệ thống này phát hiện cả tình huống một pha và quá nhiệt, thực hiện các hành động bảo vệ để giảm thiểu thiệt hại và kéo dài tuổi thọ sử dụng.

Các thành phần cốt lõi của hệ thống bao gồm:

• Điện trở nhiệt:Điện trở nhạy cảm với nhiệt độ được lắp đặt gần cuộn dây động cơ để theo dõi sự thay đổi nhiệt
• Khối vi điều khiển:Xử lý dữ liệu cảm biến và thực thi các giao thức bảo vệ dựa trên ngưỡng được xác định trước
• Giám sát điện áp/dòng điện:Liên tục theo dõi tính toàn vẹn của nguồn điện ba pha

Quy trình hoạt động

Hệ thống bảo vệ tuân theo trình tự vận hành chính xác:

1. Giám sát liên tục:Nhiệt điện trở theo dõi nhiệt độ cuộn dây trong khi bộ vi điều khiển quan sát các thông số điện áp/dòng điện
2. Xử lý dữ liệu:Bộ vi điều khiển chuyển đổi và lọc tín hiệu cảm biến analog
3. Phát hiện lỗi:Thuật toán so sánh dữ liệu thời gian thực với ngưỡng an toàn
4. Hành động bảo vệ:Hệ thống kích hoạt cảnh báo và ngắt nguồn khi phát hiện lỗi
5. Báo cáo trạng thái:Dữ liệu vận hành truyền đến hệ thống giám sát trung tâm thông qua giao diện truyền thông

Ưu điểm và hạn chế của hệ thống

Giải pháp bảo vệ này mang lại những lợi ích đáng kể:

• Khả năng đáp ứng thời gian thực:Phát hiện lỗi và phản hồi ngay lập tức
• Độ tin cậy cao:Công nghệ vi điều khiển và cảm biến đã được chứng minh đảm bảo hoạt động ổn định
• Bảo vệ tự động:Ngưỡng được lập trình sẵn cho phép tự động đưa ra quyết định
• Bảo trì đơn giản:Yêu cầu lắp đặt và bảo trì đơn giản

Hệ thống hiện tập trung vào bảo vệ một pha và quá nhiệt, loại bỏ các lỗi tiềm ẩn khác. Vị trí và độ chính xác của nhiệt điện trở cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của việc theo dõi nhiệt độ.

Con đường phát triển tương lai

Những cải tiến tiềm năng bao gồm:

• Triển khai các công nghệ cảm biến tiên tiến như cảm biến nhiệt độ sợi quang để cải thiện độ chính xác
• Kết hợp khả năng chẩn đoán dựa trên AI để bảo trì dự đoán
• Mở rộng phạm vi bảo vệ để bao gồm các biến động điện áp và các tình huống ngắn mạch

Cách tiếp cận dựa trên bộ vi điều khiển này thể hiện sự tiến bộ đáng kể trong công nghệ bảo vệ động cơ. Khi các hệ thống phát triển với các tính năng thông minh hơn và khả năng bảo vệ rộng hơn, các hoạt động công nghiệp sẽ ngày càng có được các biện pháp bảo vệ đáng tin cậy cho các tài sản động cơ quan trọng của mình.