BIẾN TẦN LÀ GÌ? - Công Ty TNHH Công Nghệ Đo Lường BFF

Trong nền công nghiệp hiện đại thời nay. Nếu chưa được va chạm và không được đào tạo trong trường lớp về chuyên nghành Điện – Tự Động Hóa, thì có rất nhiều bạn không rõ Biến tần là gì? Chức năng của nó là gì, tại sao phải lắp biến tần, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào ? Hôm nay, mời các bạn cùng mình tìm hiểu về Biến Tần nhé!

• CHÚ Ý: Mục đích của bài viết này là nhằm chia sẻ kiến thức, công ty mình không kinh doanh mặt hàng này ạ. Cảm ơn các bạn đã xem qua!

  Hình ảnh: Biến tần

Danh mục

• 1 Biến tần là gì?
  • 1.1 Biến tần
  • 1.2 Tại sao phải sử dụng biến tần?
• 2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần
  • 2.1 Cấu tạo
  • 2.2 Nguyên lý hoạt động
    • 2.2.1 Nguyên lý cơ bản làm việc
    • 2.2.2 Điện áp một chiều
    • 2.2.3 Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha
    • 2.2.4 Hiệu suất chuyển đổi nguồn
• 3  Phân loại biến tần
• 4  Lợi ích mà biến tần mang lại trong các ngành sản xuất
  • 4.1 Bảo vệ động cơ khỏi mài mòn cơ khí.
  • 4.2 Tiết kiệm điện, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.
  • 4.3 Tăng năng suất sản xuất.
  • 4.4 Đáp ứng yêu cầu công nghệ.
• 5 Ứng dụng của biến tần
• 6 Lưu ý khi sử dụng biến tần
  • • 6.0.1 Tùy theo ứng dụng:
    • 6.0.2 Bên trong bộ biến tần:
    • 6.0.3 Bạn phải đảm bảo môi tường
    • 6.0.4 Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời
    • 6.0.5 Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng
    • 6.0.6 Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng
    • 6.0.7 Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi
    • 6.0.8 Mỗi bộ biến tần đều có một bộ tài liệu tra cứu nhanh
• 7 Lời Kết

Biến tần là gì?

Biến tần

Là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Nói cách khác:

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ.

Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, biến tần 3 pha 660V, biến tần trung thế… Bên cạnh các dòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống HVAC;…

Tại sao phải sử dụng biến tần?

Công thức về tốc độ động cơ xoay chiều

Từ công thức trên chúng ta thấy để thay đổi được tốc độ động cơ có 3 phương pháp:

1.   Thay đổi số cực động cơ P
2.   Thay đổi hệ số trượt s
3.   Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào

Trong đó 2 phương pháp đầu khó thực hiện và không mang lại hiệu quả cao. Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số là phương pháp hiệu quả nhất. Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp đặt lên động cơ qua đó thay đổi tốc độ động cơ.

Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz (một số dòng biến tần điều chỉnh tới 590Hz hoặc cao hơn). Chính vì vậy có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz. Đối với các động cơ phổ thông thường cài đặt biến tần cho phép điều chỉnh tần số từ 0Hz – 60Hz

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

Cấu tạo

Sơ đồ mạch điện của biến tần

Bên trong biến tần là các bộ phận có chức năng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ. Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển. Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm một số bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm (điện trở xả), bàn phím, màn hình hiển thị, module truyền thông,.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý cơ bản làm việc

của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96.

Điện áp một chiều

này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha

ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt. Do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn

của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau. Phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID. Và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau. Rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

 Phân loại biến tần

Thông thường thì chúng ta sẽ phân loại biến tần theo đặc tính của dòng điện. Vì thế, ta có 2 loại chính là biến tần xoay chiều (AC) và biến tần một chiều (DC).

• Biến tần xoay chiều (AC): là loại được sử dụng phổ biến. Dùng để điều khiển tốc độ của động cơ, motor điện xoay chiều
• Biến tần một chiều (DC): loại này được dùng trong các ứng dụng kiểm soát rẽ nhánh của các động cơ, motor điện một chiều.
• Ngoài ra còn có thể phân các loại biến tần theo công suất,…

 Lợi ích mà biến tần mang lại trong các ngành sản xuất

• Bảo vệ động cơ khỏi mài mòn cơ khí.

Khi khởi động động cơ trực tiếp từ lưới điện. Vấn đề shock và hao mòn cơ khí là không thể kiểm soát. Biến tần giúp khởi động êm động cơ, dù cho quá trình khởi động – ngắt động cơ diễn ra liên tục, hạn chế tối đa hao mòn cơ khí.

• Tiết kiệm điện, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.

Khi khởi động trực tiếp, dòng khởi động lớn gấp nhiều lần so với dòng định mức. Làm cho lượng điện tiêu thụ tăng vọt. Biến tần không chỉ giúp khởi động êm. Mà còn làm cho dòng khởi động thấp hơn dòng định mức, tiết kiệm lượng điện ở thời điểm này. Đồng thời, không gây sụt áp (thậm chí gây hư hỏng) cho các thiết bị điện khác trong cùng hệ thống. Ngoài ra đối với tải bơm, quạt, máy nén khí…hoặc những ứng dụng khác cần điều khiển lưu lượng/áp suất. Biến tần sẽ giúp ngừng động cơ ở chế độ không tải. Từ đó tiết kiệm tối đa lượng điện năng tiêu thụ.

• Tăng năng suất sản xuất.

Đối với nhiều ứng dụng như ngành dệt, nhuộm, nhựa… Việc sử dụng biến tần sẽ làm năng suất tăng lên so với khi sử dụng nguồn trực tiếp. Giúp loại bỏ được một số phụ kiện cồng kềnh, kém hiệu quả như puli, motor rùa (motor phụ)…

• Đáp ứng yêu cầu công nghệ.

Đối với các ứng dụng cần đồng bộ tốc độ, như ngành giấy, dệt, bao bì nhựa, in, thép,… Hoặc ứng dụng cần điều khiển lưu lượng hoặc áp suất. Như ngành nước, khí nén…hoặc ứng dụng như cẩu trục, thang máy… Việc sử dụng  biến tần là điều tất yếu, đáp ứng được yêu cầu về công nghệ, cải thiện năng suất.

Ứng dụng của biến tần

Do ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng. Đặc biệt là trong công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến không thể thiếu biến tần: Bơm nước, quạt hút/đẩy, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn/nhả, thang máy, hệ thống HVAC, máy trộn, máy quay ly tâm, cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số, thay thế cho việc sử dụng cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác,…

Sơ đồ ứng dụng của biến tần

Lưu ý khi sử dụng biến tần

Có 8 lưu ý giúp bạn sử dụng biến tần dễ dàng hơn

Tùy theo ứng dụng:

mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp. Theo cách đó bạn sẽ chỉ phải trả một chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.

Bên trong bộ biến tần:

là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhạy cảm với điều kiện môi trường. Mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm. Nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hóa. Phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam.

Bạn phải đảm bảo môi tường

lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí.

Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời

Chúng cần được lắp đặt trong tủ có không gian rộng, thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió). Vị trí đặt tủ là nơi khô ráo. Trong phòng có nhiệt độ nhỏ hơn 500°C, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn, độ cao nhỏ hơn 1000m so với mặt nước biển.

Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng

nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt.

Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng

cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng.

Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi

trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi. Chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại.

Mỗi bộ biến tần đều có một bộ tài liệu tra cứu nhanh

nên ghi chép chi tiết thông số đã thay đổi, các lỗi bạn quan sát được vào tài liệu này. Đây là các thông tin rất quan trọng cho các chuyên gia khi giúp bạn khắc phục sự cố.

Lời Kết

Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho các bạn đang tìm hiểu về máy biến tần. Vì kiến thức trong bài viết được tổng hợp từ các trang mạng. Và thể hiện một cách đơn giản nhất. Để các bạn có thể dễ hiểu hơn nên không tránh khỏi sơ sót. Mình mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn để bài viết ngày càng hoàn thiện hơn!