Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị điện có nhiệm vụ làm thay đổi tần số của dòng điện của cuộn dây bên trọng động cơ chính. Việc lắp đặt tần số giúp người sử dụng điều khiển được động cơ điện một cách hiệu quả mà không cần dùng đến các họp số cơ khí lớn. Hiện nay trên thị trường đã xuất hiện rất nhiều loại biến tần khác nhau đến từ các hãng nổi tiếng khác nhau để đảm bảo được nhu cầu sử dụng của con người.

Bài viết dưới đây của chúng tôi sẽ cung cấp cho các bạn đọc những thông tin cơ bản và đầy đủ nhất về biến tần. Giải đáp các câu hỏi biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần? Và ứng dụng của biến tần vào cuộc sống. các bạn hãy đón đọc tiếp nhé!

1.Biến tần là gì?

Hiểu một cách đơn giản, biến tần là thiết bị dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều về một mức tần số mà người dùng mong muốn và phù hợp với nhu cầu sử dụng. Biến tần dùng những linh kiện bán dẫn để những linh kiện này đóng ngắt lần lượt dòng điện được để vào các cuộn dây dẫn trong động cơ. Tác động này giúp sản sinh ra từ trường, từ đó làm quay động cơ điện.

Khi phân loại, biến tần được chia làm 2 loại cơ bản là máy biến tần cho động cơ 1 pha và máy biến tần cho động cơ 3 pha.

1. Các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ biến tần là gì?

Ta có công thức tính tốc độ động cơ xoay chiều như sau:

N =  120f/P x (1 – s)

Trong đó: f là tần số của điện áp

P là số cực của động cơ

s là hệ số trượt

Nhìn vào công thức tính tốc độ của động cơ xoay chiều, ta có thể suy ra được 3 phương pháp làm thay đổi tốc độ của động cơ như sau:

– Thay đổi tần số điện áp f

– Thay đổi số cực của động cơ P

– Thay đổi hệ số trượt s

Trong đó, phương pháp đầu tiên hiện đang được sử dụng nhiều nhất bởi việc dễ thực hiện và mang lại hiệu quả cao. Tần số của biến tần có thể thay đổi từ 0Hz đến 400Hz, hay thậm chí có lúc lên đến 590Hz. Chính vì vậy, tốc độ của động cơ xoay chiều có thể chạy nhanh hơn bình thường rất nhiều lần, hiệu quả hoạt động đạt mức tối đa.

III. Cấu tạo của biến tần

Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận chính là bộ chỉnh lưu, bộ nghịch lưu và bộ phận điều khiển. Ngoài ra, để hoạt động được tốt hơn, biến tần còn nhận được sự giúp đỡ từ các thiết bị như bộ phận kháng xoay chiều, kháng 1 chiều, điện trở hãm, màn hình hiển thị số liệu,….

Dưới đây, bài viết sẽ cung cấp cho các bạn đọc thông tin về các bộ phận chính của biến tần:

1. Bộ chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu thường có mặt trong bộ nguồn của biến tần, có chức năng biến điện áp xoay chiều thành 1 chiều. Điện áp sau khi đi qua bộ chỉnh lưu sẽ được dẫn qua bộ phận tụ lọc để có điện áp phẳng, ổn định hơn trước khi đến bộ nghịch lưu.

2. Bộ nghịch lưu

Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ cho biến tần ra hiệu suất cao, giúp chuyển mạch nhanh. Trong biến tần, bộ nghịch lưu điều khiển phần kích mở theo một trình tự nhất định để tạo ra được độ xung với các độ rộng khác trong tụ điện.

3. Bộ điều khiển

Bộ phận điều khiển sẽ trực tiếp kết nối, nhận tín hiệu với mạch ngoại vi, đưa vào IC để có thể điều khiển được biến tần theo nhu cầu của người sử dụng.

1. Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì?

– Nguồn điện 1 pha hay nguồn điện 3 pha khi đi qua chỉnh lưu sẽ được điều chỉnh lại thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng. Đây là quá trình diễn ra tại bộ phận chỉnh lưu và tụ điện của biến tần. Dù điện đầu vào là nguồn điện như thế nào thì mức điện áp và tần số vẫn được giữ nguyên ở mức cố định.

– Trường hợp chỉ có điện áp 1 chiều thì điện áp sẽ được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xưng qua bộ nghịch lưu. Quá trình này bắt đầu từ việc điện áp 1 chiều được giữ lại trong phần tụ điện của biến tần, sau đó thông qua quá trình tự kích hoạt, bộ biến đổi lưỡng cực (IGBT) sẽ tạo ra được 1 điện áp xoay chiều 3 pha.

1. Những lợi ích của việc sử dụng biến tần

– Sử dụng biến tần giúp thay đổi tốc độ động cơ một cách dễ dàng, nhanh chóng đảo được chiều quay của động cơ khi cần thiết.

– Khởi động sao – tam giác của biến tần giúp giảm được dòng khởi động so với các phương pháp khác, từ đó không sinh ra việc sụt giảm và khó khởi động của dòng điện.

– Biến tần giúp các động cơ mang tải trọng lớn có thời gian từ từ khởi động, không bị khởi động quá đột ngột, nên tránh được sự hư hỏng của các bộ phận cấu tạo bên trong biến tần.

– Với các hệ thống bảo vệ thông minh như quá dòng, quá áp hay quá thấp đã giúp biến tần thiết lập được một hệ thống vận hành chỉn chu và an toàn.

– Nhờ có nguyên lý chuyển đổi hoạt động nghịch lưu của biến tần mà công suất phản kháng của động cơ được giảm xuống mức độ thấp nhất. Từ đó sẽ giảm được dòng trong quá trình hoạt động, giảm chi phí lắp đặt tụ bù, cuối cùng là tiết kiệm được điện năng.

– Sử dụng biến tần kết hợp với module truyền thông sẽ làm cho việc điều khiển, theo dõi, giám sát từ bộ phận trung tâm được nhất quán và dễ dàng hơn.

– Cuối cùng, biến tần giúp tiết kiệm năng lượng sử dụng của các động cơ điện.

1. Ứng dụng của biến tần trong cuộc sống

Biến tần hiện nay được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống nói chung và trong các ngành công nghiệp, dân dụng nói riêng. Ta có thể kể đến một số ứng dụng phổ biến nhất là máy bơm nước, máy nén khí, băng tải, thang máy, hệ thống máy quay ly tâm, máy trộn,…. Hay biến tần còn được ứng dụng để cải thiện khả năng điều khiển các hộp số, thay thế các hệ thống điều khiển truyền thống cồng kềnh,….

VII. Cách chọn biến tần phù hợp nhất

Để chọn được biến tần phù hợp nhất với mục đích sử dụng thì người sử dụng cần nắm vững được những yếu tố cơ bản sau đây:

1. Thông số của động cơ: Ở đây chúng ta sẽ xét đến thông số của những động cơ 3 pha phổ biến nhất hiện nay

– Động cơ 3 pha 127/220V: Động cơ này sẽ chọn cách đấu sao và sử dụng nguồn điện 3 pha 220V cho 2 loại biến tần. Nếu nguồn điện vào cả 3 pha 220V thì biến tần chọn sẽ vào cả 3 pha 220V và ra 3 pha 220V. Còn nếu nguồn điện vào là dòng điện 1 pha thì biến tần chọn sẽ chỉ vào 1 pha 220V nhưng vẫn ra 3 pha 220V.

– Động cơ 3 pha 220/380V: Động cơ này sẽ chọn cách đấu tam giác và sử dụng nguồn điện 3 pha 220V cho 2 loại biến tần. Nếu nguồn điện vào cả 3 pha 220V thì biến tần chọn sẽ vào cả 3 pha 220V và ra 3 pha 220V. Còn nếu nguồn điện vào là dòng điện 1 pha thì biến tần chọn sẽ chỉ vào 1 pha 220V nhưng vẫn ra 3 pha 220V.

– Động cơ 3 pha 220/380V: Đây lại là động cơ sử dụng cách đấu sao để có thể sử dụng được nguồn điện 3 pha 380V cho loại biến tần chỉ vào 3 pha 380V và ra 3 pha 380V.

– Động cơ 3 pha 380/660V: Đây lại là động cơ sử dụng cách đấu tam giác để có thể sử dụng được nguồn điện 3 pha 380V cho loại biến tần chỉ vào 3 pha 380V và ra 3 pha 380V.

2. Loại tải: Được chia làm 3 loại tải phổ biến nhất hiện nay như sau:

– Tải nhẹ: Tải nhẹ được ứng dụng nhiều nhất cho các sản phẩm như bơm, các loại quạt công nghiệp, quạt máy

– Tải trung bình: Tải trung bình lại được ứng dụng nhiều cho các loại máy móc công cụ dụng cụ, máy bơm áp lực, băng tải hay hệ thống máy ly tâm,….

– Tải nặng: Tải nặng là loại biến tần đặc biệt, được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp nặng, sử dụng trong các loại máy như cẩu trục, máy nén, máy ép, máy nâng hạ,….

3. Đặc điểm vận hành của biến tần

– Đặc điểm vận hành ngắn hạn: Đây là những loại biến tần chịu được sự quá tải cao của động cơ, hay để đảm bảo tốt hơn khi hoạt động, người sử dụng cần lắp thêm phần điện trở xả để biến tần không bị quá tải rồi cháy. Đây là loại biến tần sử dụng nhiều cho cho việc điều khiển các động cơ tăng, giảm tốc, buộc chạy – dừng hay đảo chiều quay của thiết bị,…

– Đặc điểm vận hành dài hạn: Đây là những loại biến tần đạt được tốc độ làm việc ổn định trong một thời gian dài, không sinh ra nhiều hỏng hóc, nóng, cháy khi sử dụng lâu. Biến tần này thường được sử dụng trong các thiết bị quạt, máy bơm, hệ thống băng tải,….

4. Dòng biến tần chuyên dụng

Đây là dòng biến tần được sản xuất ra nhằm phục vụ cho một mục đích nhất định của người sử dụng, cụ thể như biến tần dành riêng cho thang máy, dành riêng cho quạt,… Biến tần dòng chuyên dụng này thường có đặc điểm chuyên, tối ưu một vài tính năng nhất định và có giá thành rẻ hơn các loại biến tần đa năng.

5. Các hãng sản xuất biến tần

Cuối cùng, một cách lựa chọn biến tần phổ biến không kém hiện nay chính là chọn biến tần theo các hãng sản xuất. Người sử dụng sẽ có xu hướng chọn biến tần của các hãng uy tín, có chỗ đứng trên thị trường để tạo sự tin tưởng. Một số hãng sản xuất biến tần uy tín hiện nay có thể kể đến như:

– Phân khúc biến tần tầm thấp: INVT, Delta,…

– Phân khúc biến tần tầm trung: LS, Fuji,…

– Phân khúc biến tần tầm cao: Mitsubishi, ABB,…

Như vậy, bài viết trên của chúng tôi đã cung cấp đầy đủ những kiến thức xung quanh biến tần. Quý bạn đọc đã hiểu rõ được khái niệm biến tần là gì? Đặc điểm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần,… Hy vọng bài viết sẽ giúp các bạn ứng dụng được biến tần thích hợp nhất trong cuộc sống.

Sales Enginner:

Ms Trần Thị Phương Dung

Mail : dung.tran@huphaco.vn