Biến tần

Biến tần chính 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. Hay hiểu đơn giản thì chúng là thiết bị giúp thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ của động cơ một cách vô cấp mà không cần sử dụng đến các hộp số cơ khí.

1. Cấu tạo của biến tiền

Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận có chức năng nhận diện điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi.

Cụ thể các thành phần chính tạo nên biến tần sẽ bao gồm: bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển. Bên cạnh đó, biến tần còn 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,…

2. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Biến tần hoạt động theo nguyên lý cũng khá đơn giản như sau:

⭐ Trước tiên, nguồn điện 1 pha hay 3 pha sẽ được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Điện đầu vào có thể là một pha hoặc 3 pha. Tuy nhiên, nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định (ví dụ 380V 50Hz)

⭐ Tiếp đó, điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện. Tiếp đó, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT (viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.

3. Phân loại biến tần

Hiện nay, người ta phân chia biến tần thành rất nhiều loại theo các tiêu chí khác nhau. Một cách cách chia phổ biến nhất là:

✻ Phân loại biến tần theo nguồn điện đầu vào: Biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần 3 pha
✻ Phân loại biến tần theo đặc tính của dòng điện: Biến tần AC, biến tần DC
✻ Phân loại theo công suất: Biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, biến tần 3 pha 660V, biến tần trung thế.
✻ Phân loại biến tần theo chức năng 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,..

4. Ưu điểm và lợi ích khi sử dụng biến tần

Ngày nay biến tần đã trở thành một trong những thiết bị cực kỳ quan trọng và được ứng dụng rộng rãi vì chúng mang tới những lợi ích, ưu điểm nổi trội như:

✔ Có thể dễ dàng thay đổi tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ

✔ Giảm dòng khởi động so với cách khởi động trực tiếp, khởi động sao – tam giác do đó không gây ra sụt áp hay khó khởi động.

✔ Động cơ mang trọng tải lớn không phải khởi động đột ngột. Từ đó, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục và giúp tăng tuổi thọ động cơ. Điều này là bởi quá trình khởi động thông qua biến tần sẽ từ tốc độ thấp.

✔ Giúp tiết kiệm năng lực tối ưu so với chạy động cơ trực tiếp

✔ Biến tần sở hữu hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp. Từ đó, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.

✔ Thông qua nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện. Do vậy, công suất phản kháng từ động cơ rất thấp sẽ giúp giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.

✔ Được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng.

✔ An toàn, tiện lợi và tốn ít chi phí bảo hành, bảo dưỡng.

5. Ứng dụng của biến tần

Nhờ sở hữu những điểm cộng nổi trội và ưu Việt trên, do đó biến tần đang là một trong những thiết bị được ứng dụng ngày càng phổ biến trong cả công nghiệp và dân dụng.

Một số ứng dụng, hệ thống mà biến tần được sử dụng nhiều nhất phải kể tới:

✔ 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,…

6. Các tiêu chí chọn biến tần phù hợp

Để có thể lựa chọn được biến tần phù hợp với nhu cầu sử dụng thì chúng ta phải xem xét kỹ lưỡng các chi tiết sau:

⭐ Thông số động cơ

Hiện nay động cơ 3 pha thường có các dòng chính: 127/220V, 220/380V, 380/660V. Trong đó thông dụng nhất là động cơ 3 pha 220/380V.

Tùy theo thông số của động cơ mà ta cần chọn biến tần phù hợp.

Động cơ 3 pha 220/380V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần là biến tần vào 3 pha 220V ra 3 pha 220V và biến tần vào 1 pha 220V ra 3 pha 220V.
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.

⭐ Loại tải

Người ta chia ra 3 loại tải của biến tần là: tải nhẹ, tải trung bình và tải nặng dựa theo đặc tính momen của mỗi loại ứng dụng (loại máy).

✻ Tải nhẹ: Dùng cho 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 nhu cầu dùng cho máy công cụ, máy ly tâm, băng tải, bơm áp lực,.. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Ace, biến tần INVT là dòng GD20.

✻ Tải nặng: Dùng trong các nhu cầu như cẩu trục, nâng hạ, máy nén, máy ép,…Ví dụ biến tần Fuji là dòng Mega, biến tần Mitsubishi là dòng A800.

⭐ Đặc điểm vận hành

Hiện nay có 2 chế độ vận hành chính là:

✻ Chế độ vận hành ngắn hạn: Biến tần điều khiển động cơ tăng tốc, giảm tốc, chạy, dừng, đảo chiều quay liên tục 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 thời gian tương đối dài sau khi khởi động như quạt, bơm, băng tải,…

⭐ Dòng biến tần chuyên dụng

Có khá nhiều dòng biến tần chuyên dụng chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng như quạt, máy làm nhang, thang máy,… Chúng có đặc điểm là tối ưu về tính năng và giá thành so với sử dụng biến tần đa năng. Do đó, cũng có thể cân nhắc lựa chọn loại biến tần này nếu nhu cầu sử dụng không quá đa dạng.

⭐ Hãng sản xuất

Hiện nay trên thị trường có nhiều hãng sản xuất biến tần. Mỗi thương hiệu này sẽ có chất lượng (như độ ổn định, độ bền, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt), công nghệ sản xuất, giá thành khác nhau. Để lựa chọn đúng loại biến tần phù hợp bạn cần cân nhắc:

✻ Phân khúc biến tần giá thấp: INVT, Delta,…

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

✻ Phân khúc biến tần giá cao: Mitsubishi, ABB, Schneider, Siemens,…

Trên đây chính là những thông tin về biến tần mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn. Nếu bạn đang có nhu cầu cần mua biến tần hoặc cần được tư vấn, hỗ trợ gì về dòng sản phẩm này thì hãy liên hệ ngay với GTECO nhé!