Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động và lợi ích của nó

Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh , để điều khiển tốc độ động cơ, đảo chiều quay, giảm dòng khởi động, giảm rung và tiết kiệm năng lượng.

Ngoài ra: biến tần còn là thiết bị thay 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 các vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ. Nó có thể điều chỉnh tốc độ động cơ từ chậm đến nhanh tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể giúp cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn.

Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz. Chính vì vậy nó có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz. Đối với các động cơ phổ thông thường cài đặt biến tần cho phép điều chỉnh tần số từ 0Hz đến 60Hz.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

Cấu tạo của biến tần

Thông thường mỗi loại biến tần điều có cấu khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điều khiển nhằm giúp cho hoạt động ổn định và bền bỉ trong môi trường công nghiệp. Cấu tạo của biến tần thường bao gồm các thành phần chính sau:

Mạch nguồn: cung cấp điện năng cho toàn bộ biến tần.
Mạch điều khiển: là trung tâm nơi thực hiện chức năng điều khiển, lập trình và bảo vệ của biến tần.
Mạch chuyển đổi tần số: là mạch chính thực hiện chức năng biến đổi tần số dòng điện đầu vào 50Hz thành tần số dòng điện đầu ra từ 0 đến 400Hz. Mạch chính bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT.
Mạch bảo vệ: gồm các thiết bị quá tải, bảo vệ quá dòng, bảo vệ các sự cố điện có thể gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
Màn hình – bàn phím: được sử dụng để thực hiện các thao tác giám sát, cài đặt điều khiển từ người vận hành.
Ngoài ra biến tần còn có module truyền thông, bộ điện xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm(điện trở xả),..

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Tùy vào từng loại biến tần mà nguồn điện đầu vào có thể là nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha, nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định. Biến tần sẽ nhận nguồn điện đầu vào từ nguồn điện cung cấp, nguồn điện này được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu đi ốt và tụ điện( trong đó tụ điện có chức năng lưu trữ điện năng).
Điện áp một chiều này sẽ được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển.
Ngoài ra trong quá trình hoạt động biến tần sẽ phát hiện ra các sự cố như quá tải, quá áp, sụt áp, mất pha….biến tần sẽ đưa ra cảnh báo lỗi nhẹ và có thể ngừng cấp điện cho động cơ nếu phát hiện lỗi nghiêm trọng để tránh gây hư hại cho hệ thống.
Ngày nay biến tần có thể tích hợp cả bộ PID và tích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA

Lợi ích của việc sử dụng biến tần

Điều khiển tốc độ động cơ: giúp điều khiển tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh tần số đầu vào tăng độ chính xác và linh hoạt trong điều khiển tốc độ máy móc và dây chuyền sản xuất.
Đảo chiều quay động cơ: có thể lập trình sẵn khi máy chạy hết hành trình, khi gặp sự cố cần phải đảo chiều hoặc điều khiển trực tiếp.
Bảo vệ động cơ: giúp giảm sát và đưa ra cảnh báo hoặc dừng cấp điện cho động cơ khi gặp sự cố như quá tải, quá áp, sụt áp, mất pha,…tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.
Giảm quá trình khởi động, giảm chi phí lắp đặt bù, giảm mài mòn cơ khí….
Giảm độ ồn và độ rung của động cơ.
Tăng tuổi thọ động cơ, tăng hiệu quả và năng xuất sản xuất.
Cải thiện môi trường làm việc tránh ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động

Ứng dụng của biến tần

Với nhiều ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng.
Ứng dụng phổ biến của biến tần như: máy bơm nước, quạt hút, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy ép phun, thang máy, 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…..

Các thương hiệu biến tần phổ biến mà Phúc An cung cấp

Biến tần Mitsubishi
Biến tần Omron
Biến tần LS
Biến tần Siemens
Biến tần Schneider
Biến tần Rexroth
Biến tần Delta

Lưu ý: Việc lựa chọn biến tần phù hợp với ứng dụng cụ thể là rất quan trọng để đảm bảo độ bền, độ ổn định và hiệu suất của hệ thống. Trong nhiều trường hợp chọn sai biến tần khi hoạt động có thể bị lõi không chạy được, chọn biến tần quá dư công suất sẽ gây lãng phí.

Chọn biến tần sẽ căn cứ vào các yếu tố sau:

Điện áp biến tần,
Thông số của động cơ,
Loại tải phù hợp với ứng dụng,
Đặc điểm vận hành,
Module được tích hợp sẵn,
Biến tần đa năng hay biến tần chuyên dụng,
Chọn hãng sản xuất.

Kết luận: Hy vọng những chia sẻ của chúng tôi về biến tần đã cung cấp cho bạn được thêm nhiều thông tin hữu ích.

Sản phẩm mà PHÚC AN cung cấp luôn được đảm bảo chất lượng, đảm bảo hàng chính hãng bằng các giấy tờ chứng nhận cần thiết. Đảm bảo cung cấp cho khách hàng sản phẩm với giá cả cạnh tranh nhất.