bien tan

Biến tần là gì?

Đối với dân diện, những thông tin, khái niệm như biến tần là gì? Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động biến tần, ứng dụng biến tần. hướng dẫn chọn biến tần phù hợp thật sự quá đơn giản, tuy nhiên đối với những ai chưa nắm rõ thông tin, hoặc cần tìm hiểu thì bài viết sau đây Công Hùng Solar sẽ giải đáp mọi thắc mắc đấy nhé !

1. 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.

Biến tần là thiết bị làm thay vì 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 thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor).

Bộ Biến tần thường được dùng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo cách thức điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay vì đổi thành tần số biến thiên.

so do mach bien tanSơ đồ mạch bên trong của một biến tần

 

Công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha biến tần

cong thuc toc do dong co 3 chieu

Công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha biến tần

Để thay vì đổi được tốc độ động cơ chúng ta 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

Và biến tần là thiết bị dùng để thay vì đổi tần số của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ. Qua đó thay vì đổi tốc độ động cơ theo công thức trên.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần.

Bên trong biến tần là các bộ phận có công dụng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay vì 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. Hơn nữa biến tần được tích hợp thêm 1 số bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm, bàn phím, màn hình hiển thị, module truyền thông,…

bien tan la gi

Nguyên lý hoạt động của biến tần/ inverter cũng khá đơn giản.

Nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu, sau đó lọc thành nguồn điện một chiều bằng phẳng nhờ tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode. Nhờ vậy, cos(phi) – hệ số công suất biến tần có giá trị không tùy theo tải và có Min=0.96.

Tiếp đến, điện áp một chiều được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều ba  pha đối xứng, thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng cách điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực rất cải cách và phát triển 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.

so do mach dien

Sơ đồ chi tiết mạch điện của biến tần

dong dien ap

Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần

Điện áp xoay chiều ba pha ở đầu ra có thể thay vì 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 mômen không đổi, tỉ số giữa điện áp và tần số không đổi.

Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật nó lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này đưa đến đặc tính mômen là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với đề nghị của tải bơm – quạt vì mômen cũng là hàm bậc hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của biến tần rất cao vì sử dụng linh kiện bán dẫn công suất, sản xuất bởi công nghệ tiên tiến, giúp năng lượng tiêu thụ trên dưới bằng năng lượng đề nghị bởi hệ thống.

3. Lợi ích của việc sử dụng biến tần:

– Dễ ràng thay vì đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động cơ.

– Giảm dòng khởi động so với cách thức khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác nên không đưa đến sụt áp hoặc khó khởi động.

– Quá trình khởi động thông qua biến tần từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn chưa phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.

– Tiết kiệm năng lượng đáng kể so với cách thức chạy động cơ trực tiếp.

– Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp, đưa đến một hệ thống an ninh khi vận hành.

– Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, cho nên giảm được dòng đáng kể trong công việc hoạt động, giảm giá thành trong thi công tụ bù, giảm hết mức hao hụt điện năng trên đường dây.

– Biến tần được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng dàng.

3.1 Ứng dụng biến tần:

Do ưu điểm nổi trội nên biến tần được dùng để rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng, đặc trưng 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 những hộp số, thay vì thế cho việc sử dụng cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác,…

bien tan

3.2 Hướng dẫn chọn biến tần:

Lựa chọn biến tần đúng theo đề nghị sử dụng là rất quan trọng vì nếu lọc sai biến tần sẽ báo lỗi thậm chí cháy biến tần. Nếu chọn biến tần cao quá sẽ gây lãng phí.

Chọn biến tần cần phải căn cứ vào các nhân tố sau:

3.2.1 Thông số động cơ:

Động cơ 3 pha thường có một số loại 127/220V, 220/380V, 380/660V. Trong đó thông dụng nhất là động cơ 3 pha 220/380V.

– Động cơ 3 pha 127/220V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần. Nếu có nguồn vào 3 pha 220V thì chọn biến tần vào 3 pha 220V ra 3 pha 220V. Nếu chỉ có nguồn 1 pha thì chọn biến tần vào 1 pha 220V ra 3 pha 220V (biến tần loại này chỉ có công suất nhỏ tới vài kW).

– Động cơ 3 pha 220/380V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần như trên.

– Động cơ 3 pha 220/380V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 380V dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.

– Động cơ 3 pha 380/660V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 380V dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.

3.2.2 Loại tải:

Căn cứ vào đặc tính momen của mỗi loại ứng dụng (loại máy) người ta chia ra 3 loại tải của biến tần là tải nhẹ, tải bình quân và tải nặng.

– Tải nhẹ: các ứng dụng như bơm, quạt chọn dòng biến tần tải nhẹ. Ví dụ biến tần LS là dòng IP5A, H100, biến tần Fuji là dòng eHVAC.

– Tải trung bình: các ứng dụng như máy công cụ, máy ly tâm, băng tải, bơm áp lực,… chọn dòng biến tần tải trung bình. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Ace, biến tần INVT là dòng GD20.

– Tải nặng: các ứng dụng như cẩu trục, nâng hạ, máy nén, máy ép,… chọn dòng biến tần tải nặng. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Mega, biến tần Mitsubishi là dòng A800.

Lưu ý: biến tần tải nặng hơn dùng tốt cho tải thấp hơn cùng công suất nhưng sẽ gây lãng phí vì giá cao hơn. Trong khi biến tần loại tải nhẹ hơn thế thì không thể dùng được cho loại tải nặng hơn cùng công suất. Trong một số trường hợp có thể chọn biến tần loại tải nhẹ hơn có cấp công suất cao hơn để dùng cho tải nặng hơn.

3.2.3 Đặc điểm vận hành:

Chế độ vận hành cũng chọn lựa rất quan trọng tới việc chọn lựa biến tần.

– Chế độ vận hành ngắn hạn: biến tần điều khiển động cơ tăng tốc, giảm tốc, chạy, dừng, đảo chiều quay liên tiếp đòi hỏi biến tần có khả năng chịu quá tải cao, có thể phải lắp thêm điện trở xả để bảo vệ biến tần không bị cháy.

– Chế độ vận hành dài hạn: động cơ thường đạt tốc độ ổn định trong dao động time tương đối dài Sau thời điểm khởi động như quạt, bơm, băng tải,…

3.2.4 Dòng biến tần chuyên dụng:

Nhiều hãng chế tạo các dòng biến tần chuyên dụng chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng như quạt, máy làm nhang, thang máy,… Loại biến tần này có đặc điểm là tối ưu về công dụng và giá thành so với sử dụng biến tần đa năng.

3.2.5 Chọn hãng sản xuất:

Yếu tố này liên quan đến giá thành đầu tư. Trên thị trường có không ít hãng sản xuất biến tần. Hầu như các hãng đều có đủ loại biến tần cung ứng được các đề nghị sử dụng thực tại trong công nghiệp. Khác nhau ở nhân tố chất lượng (như độ ổn định, độ bền, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt) do công nghệ sản xuất và khác nhau ở xuất xứ, thương hiệu khiến cho giá thành cũng chênh lệch đáng kể.

– Phân khúc biến tần giá rẻ có thể kể đến như: INVT, Delta,…

– Phân khúc biến tần giá trung bình: LS, Fuji,…

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

Xem thêm: Công tơ điện là gì ?

Như vậy qua bài viết này các bạn có thể nắm rõ biến tần là gì? Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động biến tần, ứng dụng biến tần. hướng dẫn chọn biến tần phù hợp.