Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động biến tần?
15/07/202410 phút đọc200 bình luận
Biến tần là gì?
Biến tần là một thiết bị điện tử dùng để biến đổi dòng điện một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC) thành dòng điện xoay chiều (AC) với tần số và điện áp có thể điều chỉnh được. Thiết bị này cho phép điều khiển tốc độ của động cơ điện một cách linh hoạt và hiệu quả, từ đó tiết kiệm năng lượng và bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động cơ bản của biến tần khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng thông qua bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần luôn có giá trị không phụ thuộc vào tải và ít nhất là 0.96. Điện áp một chiều này sau đó được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ công nghệ vi xử lý và bán dẫn lực hiện đại, tần số chuyển mạch xung có thể đạt tới dải tần số siêu âm, giảm tiếng ồn và tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi biên độ và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy theo chế độ điều khiển. Với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi, nhưng với tải bơm và quạt, 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.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao nhờ sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất hiện đại, do đó, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Phân loại biến tần
Biến tần có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Dưới đây là một số phân loại phổ biến:
Theo nguồn điện đầu vào
- Biến tần cho động cơ 1 pha: Sử dụng cho các động cơ nhỏ hoặc các ứng dụng gia đình.
- Biến tần cho động cơ 3 pha: Sử dụng cho các động cơ công nghiệp và các ứng dụng yêu cầu công suất lớn.
Theo ứng dụng cụ thể
- Biến tần đa năng: Sử dụng cho nhiều loại ứng dụng khác nhau, có thể điều chỉnh để phù hợp với các yêu cầu khác nhau.
- Biến tần chuyên dụng: Được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể như bơm, quạt, băng tải, máy nén khí, v.v.
Theo công nghệ điều khiển
- Biến tần V/f (Voltage/Frequency): Điều chỉnh điện áp và tần số theo tỷ lệ cố định, thường dùng cho các ứng dụng đơn giản.
- Biến tần vector (Vector Control): Cung cấp khả năng điều khiển mô-men xoắn và tốc độ động cơ một cách chính xác.
- Biến tần điều khiển trực tiếp mô-men (Direct Torque Control, DTC): Cung cấp điều khiển mô-men nhanh và chính xác mà không cần bộ mã hóa.
Theo xuất xứ
- Biến tần xuất xứ châu Âu: ABB, Siemens, Schneider, Danfoss, v.v.
- Biến tần xuất xứ Nhật Bản: Yaskawa, Mitsubishi, Fuji, Panasonic, Hitachi, Toshiba, v.v.
- Biến tần xuất xứ Hàn Quốc: LS, v.v.
- Biến tần xuất xứ Đài Loan: Delta, Shihlin, v.v.
- Biến tần xuất xứ Trung Quốc: INVT, Sumo, Inovance, Veichi, Sinee, Gtake, ENC, Powtran, Alpha, Sunfar, Rexroth, Lion, Hedy, Saj, Chziri, Micno, Chinsc, Senlan, v.v.
Theo công suất
- Biến tần công suất nhỏ: Dưới 1 kW, thường dùng cho các ứng dụng nhỏ hoặc gia đình.
- Biến tần công suất trung bình: Từ 1 kW đến 100 kW, dùng cho các ứng dụng công nghiệp vừa và nhỏ.
- Biến tần công suất lớn: Trên 100 kW, dùng cho các ứng dụng công nghiệp nặng, nhà máy lớn.
Nên chọn biến tần nào?
Để chọn được loại biến tần phù hợp cho ứng dụng, cần xác định rõ nhu cầu, mục đích sử dụng và cân đối mức đầu tư. Các nguyên tắc lựa chọn bao gồm:
Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất động cơ: Xác định loại động cơ là gì, đồng bộ hay không đồng bộ, 1 pha hay 3 pha, DC hay AC, điện áp bao nhiêu để chọn biến tần phù hợp. Công suất biến tần phải tương đương hoặc lớn hơn công suất động cơ.
Chọn biến tần theo yêu cầu ứng dụng: Xác định rõ ứng dụng là gì, tốc độ yêu cầu bao nhiêu, có yêu cầu tính năng điều khiển cao cấp đặc biệt nào không, có yêu cầu tính đồng bộ hệ thống hay truyền thông, môi trường làm việc như thế nào.
Chọn biến tần theo tải thực tế: Xác định loại tải của máy móc, là tải nhẹ hay tải nặng, tải trung bình, chế độ vận hành là ngắn hạn hay dài hạn, liên tục hay không liên tục.
Chọn biến tần thuận tiện cho người lập trình: Chọn biến tần có khả năng hỗ trợ lập trình cho các ứng dụng.
Chọn biến tần theo thông số kỹ thuật: Đúng thông số kỹ thuật của biến tần cũ hoặc theo thông số kỹ thuật thiết kế yêu cầu.
Cân nhắc yếu tố tài chính: Chọn biến tần uy tín và phổ biến trên thị trường, chế độ bảo hành tốt, chất lượng sản phẩm ổn định, bền bỉ và dịch vụ chăm sóc khách hàng nhanh chóng, tận tâm.
Biến tần dùng để làm gì?
Ngày nay bộ biến tần không còn là một thứ xa xỉ tốn kém chỉ dành cho những doanh nghiệp có nguồn lực tài chính dồi dào, những lợi mà biến tần mang lại cho bạn vượt xa rất nhiều so với chi phí bạn phải trả. Do đó, biến tần đang dần trở thành thiết bị không thể thiếu trong mỗi nhà máy. Những lợi ích của việc sử dụng biến tần INVT bao gồm:
- Thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ.
- Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống.
- Bảo vệ động cơ, giảm mài mòn cơ khí.
- Tăng hiệu quả và năng suất sản xuất.
Lưu ý khi sử dụng biến tần
Khi sử dụng biến tần, cần đọc kỹ các thông số do hãng sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, và nên để các đơn vị uy tín với các kỹ sư chuyên môn cao lắp đặt và đấu nối. Cần tìm hiểu các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp, khả năng mở rộng… để lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.
Trên đây là một số chia sẻ của VPFuji về biến tần, nếu bạn đang có nhu cầu tìm kiếm một sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình, hãy liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn miễn phí nhé.
