Biến Tần Là Gì? Phân Loại, Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động Của Nó

Để có thể lựa chọn cũng như sử dụng biến tần hiệu quả thì khách hàng cần phải hiểu cũng như nắm một số thông tin về thiết bị này. Cấu tạo và hoạt động của nó ra sao? Ứng dụng như thế nào và tại sao ngày nay nó lại được sử dụng nhiều trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp? Tất cả câu trả lời sẽ có trong bài viết hôm nay, quý khách đón đọc.

Nội dung chính

• Biến tần là gì?
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần
• Các loại biến tần hiện nay
  • Biến tần AC
  • Biến tần DC
  • Biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào
    • 1 pha ra 3 pha
    • 3 pha
  • Biến tần chỉnh độ rộng xung
  • Biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung
• Lợi ích của việc sử dụng biến tần
• Ứng dụng của biến tần
• Một số lưu ý khi sử dụng
• Các hãng cung cấp biến tần phổ biến
  • INVT
  • Mitsubishi
  • Delta
  • Schneider
  • ABB
  • Hitachi
  • Một số hãng biến tần phổ biến khác
• Địa chỉ cung cấp biến tần chính hãng

Biến tần là gì?

Công nghệ kỹ thuật phát triển với các thiết bị, máy móc hiện đại đã góp phần thay đổi nền sản xuất công nghiệp của nước ta: tăng năng suất lao động, tăng sản lượng, giảm sử dụng nhân công, đơn giản hóa máy móc, tiết kiệm năng lượng và chi phí.

Thiết bị tự động hóa thông dụng nhất phải kể đến biến tần. Vậy biến tần để làm gì? Là thiết bị giúp biến chuyển dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác, đặc biệt là có thể điều chỉnh được.

Chúng ta cũng có thể hiểu theo cách khác đó là: Biến tần sẽ làm thay đổi tần số của dòng điện ở bên trong của mỗi động cơ. Từ đó, con người có thể điều khiển được hộp số một cách vô cấp mà không cần phải sử dụng thêm một hộp số cơ khí nữa.

Biến tần điều chỉnh nhiều cấp tốc độ động cơ và làm tần số lưới nguồn biến đổi thành tần số biến thiên.

Phát minh vĩ đại động cơ cảm ứng 3 pha xoay chiều của Nikola Tesla được ứng dụng tuy nhiên vẫn đặt ra nhiều vấn đề về việc thay đổi thông số, điều khiển tốc độ của động cơ. Phải mất nhiều thập kỉ tiếp theo con người ta mới chế tạo được biến tần để khắc phục những vấn đề đó.

Chúng ta có thể bắt gặp biến tần trong bất kỳ hệ thống sản xuất có sử dụng điện xoay chiều và motor 3 pha của xưởng, nhà máy.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

Biến tần công nghiệp có cấu tạo phức tạp với các bộ phận, chi tiết như: IGBT, bộ chỉnh lưu, điện trở hãm, tuyến dẫn một chiều, bộ kháng điện xoay chiều, bộ kháng điện 1 chiều.

Khi cài đặt biến tần, khách hàng cần quan tâm đến các thông số: cài thông số của động cơ và chọn cách run/stop, cài đặt thời gian tăng tốc và thời gian giảm tốc theo yêu cầu, lựa chọn cách thức phù hợp để thay đổi thông số như: núm vặn, nút lên hoặc nút xuống, hồi tiếp PID, tín hiệu biến trở, tín hiệu 4-20mA, RS485.

Khác với suy nghĩ của nhiều người, biến tần có nguyên lý hoạt động rất đơn giản. Nó hoạt động theo:

Có thể dùng biến tần ở cả dòng điện 1 pha và 3 pha. Đầu tiên, dòng điện sẽ được lọc cũng như chỉnh lưu bằng  tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng có thể 1 pha hay 3 pha tuy nhiên đều đảm bảo tần số và điện áp luôn cố định. Cũng vì vậy mà hệ số biến tần cũng như có giá trị không bị phụ thuộc vào tải.

Điện 1 chiều sau khi tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện. Nó được trải qua một quá trình tự kích hoạt để thích hợp có bộ biến đổi IGBT để tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha thông qua một phương pháp điều chế độ rộng của xung PWM. Nói thêm về IGBT là lưỡng cực có các cổng cách điện, hoạt động giống một công tắc thông thường, để tạo ra sóng đầu ra của biến tần.

Sự thay đổi cũng như cải tiến về công nghệ bán dẫn, công nghệ vi xử lý đã giúp giảm tổn thất ở lõi sắt của động cơ, giảm tiếng ồn cho động cơ nhờ vào các tần số mạch xung thành dải tần số siêu âm.

Các loại biến tần hiện nay

Trên thị trường, nếu tìm kiếm thì chúng ta sẽ có rất nhiều biến tần với tên gọi, kiểu dáng, chất lượng, hãng sản xuất, đặc điểm khác nhau. Tuy nhiên để dễ dàng cho việc chọn lựa, người ta phân chia thành các loại cơ bản như sau:

Biến tần AC

Có các loại biến tần 1, 3 pha sử dụng điện áp AC để vận hành. Theo như tổng hợp của chúng tôi thì đây chính là loại biến tần phổ biến nhất hiện nay.

Hầu như 90% motor vận hành dùng biến tần, trong công nghiệp. Điều đó chứng tỏ, biến tần được sử dụng rất nhiều và mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Biến tần DC

Biến tần DC là loại dùng để biến đổi điện áp một chiều đầu vào cho động cơ điện DC. Loại này ít phổ biến hơn so với loại AC vì nó chỉ dùng cho những hệ thống ứng dụng nhẹ nhàng, đơn giản.

Biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào

Đây là loại biến tần rất đa dạng với các dòng khác nhau.

1 pha ra 3 pha

Biến tần 1 pha là gì? Là loại điều khiển tốc độ của động cơ 1 pha, ví dụ: 1 pha 220v, 1 pha ra 3 pha, 1 pha ra 1pha…

Nếu như bạn đang có động cơ 3 pha 220V mà chỉ có dòng điện áp 1 pha thì chúng ta phải dùng biến tần 1 pha 220v ra 3 pha 220v. Chức năng của biến tần 1 pha 220v là thay đổi nguồn điện đầu vào sao cho phù hợp để khởi động động cơ.

Và tương tự cho việc hệ thống đang sử dụng điện 1 pha 220 mà chúng ta muốn điều khiển loại động cơ 3 pha 380v thì chắc chắn cần đến biến tần 1 pha ra 3 pha 380.

Muốn sử dụng biến tần này thì khách hàng phải sử dụng một biến áp loại 220v sang 380 v. Sau đó lắp ngay vào 1 pha 220v ra 3 pha 380v và đấu nối nguồn 220v với chân L1, L3 và chân L2 để trống và có thể điều khiển động cơ 380v.

3 pha

Có nhiều dạng biến tần 3 pha như: 3 pha 220v, 3 pha 380v.

Biến tần chỉnh độ rộng xung

Trong tất cả các loại trên thì biến tần điều chỉnh độ rộng xung (hay là PWM) được đánh giá là phức tạp nhất. Nó cũng giúp motor hoạt động mang lại hiệu quả hơn so với motor trực tiếp. Hoạt động của loại này dựa trên các bóng bán dẫn. Bán dẫn chuyển đổi dòng điện một chiều ở tần số khác để cung cấp xung điện cho motor điện. Tạo ra dòng điện phù hợp với motor sau khi tất cả xung điện phản ứng với điện kháng của động cơ.

Biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung

Loại biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung rất ít gặp trong sản xuất vì nó là một loại rất mới. Biến tần có các bộ vi xử lý, thông qua một vòng điều khiển kín mà chúng có thể kết nối với động cơ điện và giúp kiểm soát một cách chặt chẽ hơn hoạt động của động cơ.

Ngoài cách phân chia trên thì người ta có thể phân biến tân thành các loại dựa trên chức năng như:

+ Biến tần chuyên dụng: ngành dệt, sức căng, máy nén khí, ép nhựa, cấp nước, thang máy

+ Biến tần phòng nổ

+ Biến tần trung thế

+ Biến tần cẩu trục

+ Biến tần năng lượng mặt trời

+ Biến tần đa năng: vòng hở, vòng kín, vòng kín cao cấp, vòng hở cao cấp, mini.

Ngoài ra người ta có thể phân chia theo các hãng sản xuất:

+ INVT, Yaskawa

+ ABB, Hitachi

+ Mitsubishi

+ Delta, Siemens

+ Schneider, LS

Mỗi loại biến tần đều có những đặc điểm hoạt động riêng phù hợp với yêu cầu công việc, hệ thống của khách hàng. Chính vì thế mà việc lựa chọn cũng cần phải tính toán sao cho hợp lý, nhanh, tiết kiệm nhất.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần

Một thiết bị thông dụng thì điều đó chứng tỏ được việc sử dụng nó có rất nhiều lợi ích. Và biến tần cũng như vậy, nó có rất nhiều ưu điểm mà chúng tôi đã tổng hợp được như sau:

+ Thiết bị nhỏ gọn với thiết kế hiện đại và thông minh nên phù hợp với hầu hết các hệ thống điện, hệ thống máy móc đang vận hành.

+ Sử dụng biến tần rất an toàn với con người và môi trường xung quanh, thuận tiện và không cần tốn thời gian cũng như chi phí cho việc bảo dưỡng, vệ sinh, bảo trì.

+ Sự cải tiến và thay đổi mạnh mẽ trong thiết kế, thêm nhiều chức năng cho biến tần như: quá dòng, quá tải, quá áp, quá nhiệt, áp quá thấp, lệch pha, lỗi mất pha…

+ Bên cạnh đó, thiết bị còn dễ dàng đấu nối với hệ thống và kết nối với hệ thống điều khiển của máy móc thông qua các module truyền thông.

+ Trước đây, vận hành hệ thống tiêu tốn rất nhiều điện năng do vận hành động cơ trực tiếp, làm tăng chi phi phát sinh. Từ khi lắp biến tần, tiết kiệm đến 60% điện năng tiêu thụ trong quá trình khởi động lẫn vận hành.

+ Dễ dàng để đảo chiều quay của một động cơ, thay đổi tốc độ động cơ nhanh chóng và điều khiển vô cấp động cơ điện.

+ Sử dụng biến tần là một cách giúp bảo vệ các thiết bị như: con lăn, hộp số, ổ bi…khi nó giảm áp lực tác động lên, tăng tốc êm ái, chống giật.

+ Khách hàng có thể an tâm khi hiệu suất làm việc của biến tần cao khoảng 98%.

+ Biến tần còn giúp tránh được tình trạng sụt áp, khó khăn khi khởi động do nó có thể khởi động sao, giảm được dòng khởi động một cách tối đa.

+ Đặc biệt, nếu chúng ta có biến tần thì quá trình khởi động sẽ được từ từ với tốc độ thấp rồi tăng dần, tránh được sự đột ngột, giúp tăng tuổi thọ động cơ

+ Đối với các động cơ băng tải, khi sử dụng biến tần sẽ nhanh chóng phát hiện được trình trạng đứt băng tải do có giám sát băng tải. Riêng đối với các băng tải, biến tần có chế độ khởi động với mô men cực đại sẽ giúp hoạt động nhanh, hiệu quả.

+ Biến tần có thể làm việc trong nhiều môi trường khác nhau có tính khắc nghiệt và độc hại, đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của khách.

+ Từ việc thay đổi tốc độ động cơ sẽ giúp tăng được sản lượng đầu ra của máy móc, tăng tốc độ hoạt động của các quạt thông gió…

Ngoài những điểm nổi bật ở trên ra, tùy vào mỗi loại biến tần và công việc cụ thể mà nó còn có nhiều ưu điểm khác nữa.

Ứng dụng của biến tần

Biến tần dùng để làm gì? Câu trả lời đơn giản, biến tần điều khiển tốc độ Motor. Đây là một thiết bị có khả năng ứng dụng không chỉ trong sản xuất công nghiệp mà còn trong đời sống dân dụng.

Biến tần có ứng dụng trong sản xuất công nghiệp với các: hệ thống bơm nước, dây chuyền băng tải, máy nén khí, quạt gió hút, quạt gió đẩy, thiết bị nâng hạ, máy ép phun, máy cuốn nhả, máy quay ly tâm, máy trộn, thang máy, tời tải, cần trục, cẩu tháp…

Ứng dụng trong công nghiệp: sản xuất giấy, chế biến gỗ, sản xuất ô tô- xe cơ giới, cơ khí chế tạo máy, luyện kim, sản xuất kính, nhôm, xi măng hay dệt sợi may mặc, chế biến nông lâm sản, sản xuất thực phẩm, sản xuất cao su…

Đặc biệt, biến tần còn có ứng dụng trong các thang, tời phục vụ khai thác khoáng sản, công trình xây dựng, vận tải biển. Biến tần thang máy được dùng điều khiển thang máy của khách sạn, bệnh viện, trường học, trung tâm mua sắm, khu chung cư, chợ, nhà máy…

Biến tần cấp nước dùng trong nhà máy xử lý nước thải, sản xuất nước sinh hoạt, hệ thống nước của nhà máy, khu chế xuất…Trong máy cắt CNC, biến tần 50Hz thành 60 Hz đối với động cơ chạy phục vụ in ấn, cắt gọt chi tiết…

Một số lưu ý khi sử dụng

Biến tần là thiết bị rất bền bỉ và hiệu quả. Tuy nhiên, khi sử dụng khách hàng luôn phải lưu ý những điều như sau để đảm bảo hiệu suất, tuổi thọ của nó:

+ Cần kiểm tra tổng thể bộ phận của biến tần để chứng nhận nó không bị hư hỏng do quá trình vận chuyển.

+ Động cơ dừng không có nghĩa là an toàn vì vẫn có điện được tích lũy trong mạch điện. Nó có thể gây bị thương cho người vận hành.

+ Biến tần là thiết bị thông minh nên khi quan sát thấy báo lỗi. Khách hàng nên dừng lại ngay. Sau đó tiến hành tra các lỗi sai và xem nguyên nhân của nó từ đâu. Tiếp theo sẽ là sửa chữa các lỗi cho đến khi ổn định thì mới tiến hành khởi động và sử dụng.

Lưu ý với khách, mỗi biến tần chính hãng ngoài tem bảo hãng, thông tin giới thiệu về hãng sản xuất thì còn có tài liệu để khách hàng tra cứu. Sau khi tra cứu, khách hàng có thể ghi chép lại sự cố cũng như thống kê để có thể khắc phục, sửa chữa hoặc bảo hành thiết bị.

+ Đảm bảo tốt các điều kiện lắp đặt và làm việc của biến tần: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, vị  trí, bụi bẩn …

+ Khách hàng căn cứ trên ứng dụng của biến tần, yêu cầu hệ thống, đặc điểm làm việc mà lựa chọn chính xác loại cần dùng để tiết kiệm chi phí và đảm bảo hiệu quả công việc tốt nhất.

+ Đọc kỹ các hướng dẫn sử dụng, lắp đặt của biến tần khi đã hiểu và nắm chắc thông tin thì mới bắt đầu cài đặt, đấu nối, sử dụng.

+ Cấu tạo gồm nhiều bộ phận là điện tử bán dẫn nên sẽ nhạy cảm hơn với môi trường và thời tiết nóng ẩm của Việt Nam nên ngoài đảm bảo đúng loại thì cần phải thường xuyên kiểm tra.

+ Nếu cần lắp đặt ở ngoài trời thì cần phải có một tủ lớn, thoáng mát, thông gió. Vị trí lắp nơi khô ráo, nhiệt độ đảm bảo dưới 500 độ C.

+ Khi cấp nguồn thì phải cho chạy thử từ tốc độ thấp đến tốc độ cao và dừng ở tốc độ mong muốn. Không nên tăng đột ngột khi khởi động lên tốc độ cao sẽ gây hư hỏng, cháy.

Các hãng cung cấp biến tần phổ biến

Trên thị trường hiện nay, biến tần đang là một trong những thiết bị thu hút sự quan tâm của các khách hàng. Đó cũng là lý do mà ngày càng xuất hiện nhiều loại đến từ các hãng sản xuất khác nhau. Tuy đa dạng phong phú nhưng lại gây khó khăn cho việc chọn lựa của khách hàng. Chúng tôi đã tổng hợp được một số hãng sản xuất uy tín, nổi tiếng và được nhiều người tin tưởng:

INVT

Đây là hãng nổi tiếng với biến tần giá rẻ, đa dạng loại, chất lượng luôn được đảm bảo. Một số loại nổi tiếng của hãng như: Biến tần đa năng thế hệ mới, đa năng CHF 100A, vector vòng hở đa năng CHE 100, vector vòng kín kinh tế CHV 100, vòng hở kinh tế GD 100 và các loại mini Gd 10, GD 35.

Biến tần chuyên dụng: điều khiển sức căng GD 35-07, máy ép nhựa CHV 110, ngành cấp nước CHV 160A, máy nén khí GD 300-01, cho ngành dệt GD 300-02, cho cẩu trục CHV 190, trung thế CHH 100 và GD 5000, phòng nổ BPJ1.

Mitsubishi

Mitsubishi là thương hiệu biến tần nổi tiếng đến từ Nhật Bản có ưu điểm: Thân thiện với môi trường, dễ sử dụng và bảo trì, nâng cao hiệu quả của động cơ, bền bỉ.

Một số loại thông dụng: FR-A800, FR-F800, FR-A-700, FR-E700, FR-F700, FR-D700…

Delta

Đây là dòng sản phẩm của tập đoàn thiết bị điện tử hàng đầu Đài Loan. Nó được phân phối ở 153 quốc gia trên thế giới.

Một số dòng biến tần Delta thông dụng như: VFD-EL-W, VFD-C200, VFD-MS300, VFD-EL, VFD-E, HES series,VFD-B, MVD 3000, VFD-VE…

Schneider

Dòng biến tần đến từ nước Pháp là lựa chọn cao cấp cho động cơ của các hệ thống máy móc hiện đại.

Hiện có các loại: Schneider ATV310, Schneider ATV610, ATV 12, ATV 71, ATV 61, ATV 312, ATV302, ATV 212…

Ngoài ra, thị trường còn có một số loại khác như:

ABB

Các dòng biến tần 220v ra 380v, 1 pha 220v ra 3 pha 220v, 1 pha 220v ra 380v, 1 pha ra 1 pha của hãng rất được khách hàng ưa chuộng.

Hitachi

Dòng sản phẩm biến tần của Nhật Bản – Hitachi được khách hàng đánh giá cao: Hitachi WJ200, Hitachi SJ700D, Hitachi NES1, Hitachi NJ600B…

Một số hãng biến tần phổ biến khác

Ngoài các hãng đã kể, trên thị trường còn có một số hãng sau: Yaskawa, LS, Fuji, Siemens…

Địa chỉ cung cấp biến tần chính hãng

Tùy vào yêu cầu công việc, nhu cầu mua cũng như giá bán, địa điểm phân phối chính hãng mà khách hàng lựa chọn loại biến tần cho phù hợp.

Tất cả các thiết bị biến tần đến từ những hãng nổi tiếng, uy tín như: INVT, Mitsubishi, Delta, Schneider, ABB, Yaskawa, LS, Fuji, Siemens, Hitachi… đều được công ty TBKT Đà Nẵng phân phối và cung cấp.

Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực tự động hóa, điện tự động, công ty đã trở thành một trong những địa chỉ quen thuộc khi khách hàng cần mua: biến tần, card điều khiển, Servo, Hmi, PLC hay các thiết bị điều khiển thang máy, thiết bị năng lượng mặt trời, keypad…

Từ khi được thành lập đến nay, EMDN luôn luôn cam kết với khách hàng: Thiết bị 100% chính hãng, bảo hành dài lâu từ 6 tháng -12, 24 tháng, giá thành phải chăng, thiết bị luôn có sẵn với số lượng lớn, dịch vụ tư vấn tận tình và hoàn toàn miễn phí.

Song song với việc kinh doanh, những năm gần đây nhằm đáp ứng yêu cầu đa dạng của khách mà công ty còn thiết kế, hỗ trợ cài đặt và lắp đặt, hướng dẫn vận hành hệ thống cho khách hàng khi có yêu cầu.

Nếu khách hàng đang quan tâm đến biến tần, các thiết bị tự động hóa hoặc có những thắc mắc cần được trả lời thì thì hãy kết nối nhanh với chúng tôi qua hotline: 02363 767 333 hoặc 02363 767 339.

Hy vọng thông qua bài viết trên, quý khách có thể có cho mình những kiến thức cơ bản, hữu ích cũng như trả lời câu hỏi biến tần có tác dụng gì.