Torque (mô-men xoắn) là yếu tố quyết định khả năng kéo tải, nâng hạ và vận hành ổn định của động cơ trong các ứng dụng công nghiệp tải nặng. Tuy nhiên, trên thực tế rất nhiều người vẫn nhầm lẫn giữa torque và công suất, dẫn đến việc lựa chọn và cài đặt biến tần chưa phù hợp. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ torque là gì, nguyên lý tạo ra torque trong động cơ, đồng thời giải thích các phương pháp điều khiển torque trong biến tần và vai trò của điều khiển torque trong các ứng dụng như cẩu trục, máy nghiền giấy, máy xeo giấy và máy ép công nghiệp.
Torque là gì?
Torque (mô-men xoắn) là đại lượng biểu thị khả năng tạo lực quay của động cơ quanh trục. Torque cho biết động cơ có đủ lực để kéo, nâng hoặc ép tải hay không, đặc biệt ở tốc độ thấp.
Hiểu một cách đơn giản:
-
Torque càng lớn → động cơ càng khỏe, kéo được tải nặng
-
Torque nhỏ → động cơ dễ hụt tải, đứng máy hoặc rung giật
Trong công nghiệp, torque quan trọng hơn tốc độ ở các ứng dụng tải nặng như:
-
Cẩu trục, palang
-
Máy nghiền giấy, nghiền nhựa
-
Máy ép, máy cán
-
Máy xeo giấy, máy cuộn
Phân biệt torque và công suất
Nhiều người thường nhầm lẫn giữa torque (Nm) và công suất (kW).
-
Công suất thể hiện tổng năng lượng mà động cơ có thể sinh ra.
-
Torque thể hiện lực kéo thực tế tác động lên tải.
Hai đại lượng này liên hệ với nhau qua tốc độ quay. Ở tốc độ thấp, muốn kéo tải nặng thì bắt buộc phải có torque lớn, dù công suất động cơ không quá cao.
👉 Vì vậy, một động cơ có công suất lớn nhưng không kiểm soát tốt torque ở tốc độ thấp vẫn có thể không kéo nổi tải.
Torque được sinh ra như thế nào trong động cơ?
Trong động cơ điện xoay chiều, torque được tạo ra bởi:
-
Dòng điện chạy trong cuộn dây stator
-
Từ trường quay sinh ra trong động cơ
-
Sự tương tác giữa từ trường stator và rotor
Về bản chất: Torque tỉ lệ thuận với dòng điện động cơ
Khi tải tăng:
-
Động cơ cần lực kéo lớn hơn
-
Dòng điện tăng
-
Torque tăng theo
Đây chính là cơ sở để biến tần điều khiển torque thông qua điều khiển dòng điện.
Vì sao cần điều khiển torque bằng biến tần?
Nếu chỉ điều khiển tốc độ, động cơ sẽ:
-
Chạy đúng tốc độ đặt
-
Nhưng không kiểm soát chính xác lực tác động lên tải
Hệ quả thường gặp:
-
Giật tải khi khởi động
-
Hụt lực khi tải tăng đột ngột
-
Trôi tải khi dừng (cẩu trục)
-
Rách vật liệu (giấy, màng, dây)
Do đó, với các ứng dụng tải nặng hoặc yêu cầu lực ổn định, điều khiển torque là bắt buộc, không thể thay thế bằng điều khiển tốc độ đơn thuần.
Nguyên lý điều khiển torque trong biến tần
1. Điều khiển V/F (điện áp – tần số)
Đây là phương pháp cơ bản:
-
Biến tần thay đổi điện áp theo tần số
-
Torque phụ thuộc nhiều vào tải và tốc độ
Nhược điểm:
-
Torque kém ổn định ở tốc độ thấp
-
Dễ hụt lực khi tải nặng
👉 Không phù hợp cho cẩu trục, máy nghiền, máy ép.
2. Điều khiển vector (Vector Control)
Điều khiển vector là nền tảng của điều khiển torque hiện đại.
Nguyên lý:
-
Tách dòng điện thành hai thành phần:
-
Dòng tạo từ thông
-
Dòng tạo torque
-
-
Điều khiển hai thành phần này độc lập
Kết quả:
-
Torque ổn định ở tốc độ thấp
-
Động cơ phản ứng nhanh khi tải thay đổi
-
Giảm rung giật, tăng độ chính xác
Đây là phương pháp được sử dụng trong hầu hết các biến tần công nghiệp cao cấp hiện nay.
3. Điều khiển torque trực tiếp (Torque Control)
Ở chế độ này:
-
Biến tần không giữ tốc độ cố định
-
Mà giữ mô-men theo giá trị đặt trước
Tốc độ sẽ tự thay đổi tùy theo tải.
Ứng dụng điển hình:
-
Cẩu trục nâng – hạ
-
Máy cuộn giấy
-
Máy ép, máy cán
-
Điều khiển lực căng (tension)
Các phương pháp điều khiển torque phổ biến trong biến tần
1. Giới hạn torque (Torque Limit)
Giới hạn lực kéo tối đa để:
-
Bảo vệ cơ khí
-
Tránh gãy trục, kẹt tải
-
Hạn chế quá dòng
Rất quan trọng trong máy nghiền, băng tải nặng.
2. Tăng torque khi khởi động (Torque Boost)
Dùng khi:
-
Khởi động tải nặng
-
Chạy ở tốc độ thấp
Giúp động cơ:
-
Không bị đứng máy
-
Khởi động êm hơn
3. Điều khiển torque bằng tín hiệu analog
Biến tần nhận tín hiệu:
-
0–10V hoặc 4–20mA
-
Tương ứng mức torque mong muốn
Ứng dụng:
-
Điều khiển lực ép
-
Điều khiển lực căng vật liệu
4. Điều khiển torque theo trục chính (Torque Follower)
Một động cơ làm trục chính tạo torque, các động cơ khác chạy theo torque đó.
Ứng dụng:
-
Máy xeo giấy
-
Máy cán
-
Máy cuộn
Ứng dụng điều khiển torque trong thực tế
1. Trong cẩu trục
-
Cần torque lớn ở tốc độ thấp
-
Tránh trôi tải khi dừng
-
Đảm bảo an toàn nâng hạ
Torque control giúp cẩu trục nâng êm, dừng chính xác và an toàn.
2. Trong máy nghiền giấy
-
Tải thay đổi liên tục
-
Dễ kẹt nguyên liệu
Điều khiển torque giúp:
-
Không quá tải
-
Không cháy motor
-
Bảo vệ dao nghiền
3. Trong máy xeo giấy
Torque dùng để:
-
Giữ lực căng giấy ổn định
-
Tránh rách giấy
-
Đảm bảo độ dày đồng đều
Điều khiển torque trong biến tần Inovance
Các dòng biến tần Inovance (MD500, MD290, CS710) hỗ trợ điều khiển torque mạnh nhờ:
-
Điều khiển vector tiên tiến
-
Torque control chính xác
-
Phản hồi nhanh khi tải thay đổi
-
Phù hợp ứng dụng tải nặng, chạy liên tục
Đây là lý do Inovance được sử dụng rộng rãi trong:
-
Cẩu trục
-
Máy nghiền giấy
-
Máy xeo giấy
-
Máy ép, máy cán
KẾT LUẬN
Torque là yếu tố quyết định khả năng kéo tải của động cơ. Trong các ứng dụng công nghiệp tải nặng, việc điều khiển torque bằng biến tần là điều kiện bắt buộc để đảm bảo an toàn, ổn định và tuổi thọ thiết bị.
Sử dụng biến tần có khả năng điều khiển torque tốt, như biến tần Inovance, sẽ giúp hệ thống vận hành hiệu quả và bền bỉ hơn trong thực tế sản xuất.
