Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần

Biến tần đang là một trong những thiết bị máy móc quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Hãy cùng Hoàng Ngân TEC tìm hiểu nguyên lý hoạt động của biến tần qua bài viết này nhé!

1. 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.

Biến tần là một thiết bị được sử dụng để thay đổi tần số của dòng điện đưa vào cuộn dây bên trong động cơ. Nó cho phép điều chỉnh tốc độ của động cơ một cách mượt mà và linh hoạt mà không cần sử dụng các hộp số cơ khí truyền thống. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để lần lượt mở và đóng dòng điện đưa vào cuộn dây của động cơ, từ đó tạo ra một trường từ xoay để quay động cơ.

2. Nguyên lý hoạt động của biến tần chi tiết

2.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý hoạt động của biến tần khá đơn giản. Ban đầu, nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc để tạo thành nguồn điện một chiều. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu sử dụng cầu diode và tụ điện. Kết quả là hệ biến tần có hệ số công suất cosphi không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là 0.96.

Sau đó, nguồn điện một chiều này được biến đổi (hoặc nghịch lưu) thành nguồn điện xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này thường được thực hiện bằng cách sử dụng hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) và phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ sự tiến bộ trong công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn, tần số của biến tần chuyển đổi xung có thể đạt đến dải tần số siêu âm, nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt của động cơ.

2.2. Nguyên lý điều chỉnh cơ bản của biến tần

Hệ thống biến tần cho phép điều chỉnh biên độ và tần số của điện áp xoay chiều 3 pha đầu ra tuỳ thuộc vào bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp tồn tại một quy luật cụ thể phụ thuộc vào chế độ điều khiển. Với tải có mô men không đổi, tỉ lệ giữa điện áp và tần số là không đổi.

Tuy nhiên, đối với tải bơm và quạt, quy luật này là hàm bậc 4. Điện áp là một hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là một hàm bậc hai của tốc độ, phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt, vì mô men chính lại là một hàm bậc hai của điện áp.

Các bộ biến tần hiện đại sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại, do đó, hiệu suất chuyển đổi nguồn rất cao. Điều này đồng nghĩa với việc năng lượng tiêu thụ gần bằng với năng lượng yêu cầu của hệ thống.

Ngoài ra, biến tần ngày nay tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác nhau, phù hợp với hầu hết các loại tải phụ khác nhau. Hiện nay, biến tần cũng tích hợp bộ điều khiển PID rất thuận tiện cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

3. Phân loại biến tần

Có nhiều loại biến tần, và nếu chia theo nguồn điện đầu vào, chúng ta có hai loại cơ bản: biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha. Trong số đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng phổ biến hơn.

4. Cách lựa chọn biến tần hợp lý

Để lựa chọn được loại biến tần phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu ứng dụng, mục đích sử dụng và cân nhắc mức đầu tư. Để có thể chọn được biến tần phù hợp với nhu cầu bạn cần đảm bảo các nguyên tắc sau.

4.1. Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất của động cơ

Để có thể chọn được biến tần phù hợp bạn cần phải xác định loại động cơ cần lắp. Nó bao gồm động cơ đồng bộ hay không đồng bộ, 1 pha hay 3 pha, DC hay AC, điện áp hoạt động và chọn biến tần có công suất tương đương hoặc lớn hơn công suất của động cơ.

4.2. Biến tần cần chọn theo yêu cầu ứng dụng

Xác định rõ ứng dụng của bạn như tốc độ yêu cầu là bao nhiêu, có yêu cầu các tính năng điều khiển cao cấp đặc biệt hay không, cần tính đồng bộ hệ thống hay truyền thống. Lưu ý đặc điểm môi trường làm việc như độ ẩm, nhiệt độ cao, bụi bẩn, nguy cơ cháy nổ.

Nếu không có yêu cầu đặc biệt, bạn có thể chọn các biến tần đa năng thông dụng như GD20 hoặc GD200A. Tuy nhiên, nếu có yêu cầu đặc biệt, cần chọn các biến tần có tính năng phù hợp với yêu cầu đó.

4.3. Biến tần cần chọn theo tải thực tế

Việc lựa chọn biến tần phù hợp với tải là rất quan trọng. Trước hết, bạn cần xác định loại tải của máy móc như tải nhẹ hay tải nặng, tải trung bình và chế độ vận hành là ngắn hạn hay dài hạn, liên tục hay không liên tục. Dựa trên thông tin đó, chọn biến tần phù hợp.

4.4. Biến tần thuận tiện cho người lập trình hoặc chọn nhà cung cấp

Việc lựa chọn đúng dòng biến tần phù hợp sẽ hỗ trợ lập trình cho các ứng dụng của bạn.

4.5. Biến tần dựa trên thông số kỹ thuật của biến tần cũ hoặc theo yêu cầu thiết kế cụ thể.

Trong quá trình thay thế linh kiện, yêu cầu thiết kế riêng cần phải dựa theo thông số kỹ thuật của biến tần cũ nhằm đảm bảo chất lượng hoạt động.

5. Lợi ích của việc sử dụng biến tần

Hiện nay, biến tần không còn là một sản phẩm xa xỉ chỉ dành cho các doanh nghiệp giàu có mà các doanh nghiệp quy mô nhỏ lẻ cũng đã có thể sở hữu và trải nghiệm những lợi ích, tính năng tuyệt vời của nó. Do đó, biến tần đang dần trở thành một thiết bị không thể thiếu trong công nghiệp. Một số những lợi ích cụ thể với việc sử dụng biến tần của thương hiệu INVT.

5.1.Thay đổi linh hoạt tốc độ động cơ, đáp ứng yêu cầu công nghệ

Biến tần INVT cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách linh hoạt, từ đó đáp ứng được các yêu cầu công nghệ khác nhau. Việc điều chỉnh tốc độ động cơ linh hoạt giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống và đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu sản xuất và quá trình công nghệ.

5.2. Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệ thiết bị điện trong hệ thống

Sử dụng biến tần INVT giúp điều chỉnh và kiểm soát công suất điện đầu ra của động cơ. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả bằng cách chỉ sử dụng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất. Ngoài ra, biến tần cũng giúp bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống.

5.3. Bảo vệ động cơ, giảm mài mòn cơ khí

Biến tần INVT cung cấp chức năng bảo vệ động cơ bằng cách kiểm soát điện áp và dòng điện đầu vào. Điều này giúp giảm thiểu mài mòn cơ khí và gia tăng tuổi thọ của động cơ, từ đó giảm chi phí bảo trì và sửa chữa.

5.4. Tăng hiệu quả và năng suất sản xuất

Sử dụng biến tần INVT giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống, từ đó tăng cường năng suất. Việc điều chỉnh tốc độ động cơ và sử dụng năng lượng hiệu quả giúp cải thiện quá trình sản xuất và tăng khả năng đáp ứng nhu cầu của thị trường.

6. Một số lưu ý khi sử dụng biến tần

Khi sử dụng biến tần, khách hàng cần đọc kỹ các thông số mà hãng sản xuất cung cấp cho từng dòng sản phẩm. Điều này giúp bạn hiểu rõ cách đấu dây biến tần theo quy chuẩn. Để đảm bảo an toàn và đúng quy trình, nên giao việc lắp đặt và đấu nối cho các đơn vị uy tín có chuyên môn cao.

Ngoài ra, bạn cũng cần tìm hiểu về các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp và khả năng mở rộng. Điều này giúp bạn lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.

7. Các thương hiệu biến tần ưa chuộng tại Việt Nam

7.1.Biến tần xuất xứ Châu Âu

Biến tần xuất xứ từ Châu Âu là một trong những sản phẩm được rất nhiều các doanh nghiệp tin dùng với chất lượng và công nghệ đi đầu trên thế giới.

7.1.1. Biến tần ABB

ABB là một công ty chuyên sản xuất biến tần, được thành lập vào năm 1988 tại Zurich, Thụy Sỹ. ABB là một trong những nhà cung cấp biến tần phổ biến tại Việt Nam. ABB hoạt động trong năm lĩnh vực chính, bao gồm thiết bị điện, hệ thống điện, tự động hóa và truyền động, tự động hóa quy trình và thiết bị điện hạ thế.

7.1.2. Biến tần Siemens

Siemens là một tập đoàn công nghệ điện và điện tử hàng đầu thành lập năm 1847 tại Berlin, Đức. Siemens hoạt động tại hơn 200 quốc gia và tập trung vào các lĩnh vực điện khí hóa, tự động hóa và số hóa.

7.1.3. Biến tần Schneider

Schneider là một dòng biến nổi tiếng tần xuất xứ từ Pháp. Thương hiệu có các nhà máy sản xuất biến tần tại Pháp, Trung Quốc và Indonesia. Schneider là một trong những thương hiệu biến tần châu Âu phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam.

7.1.4. Biến tần Danfoss

Danfoss là một dòng biến tần chất lượng có xuất xứ từ Đan Mạch. Sản phẩm của Danfoss có chỉ số chống nước vượt trội so với thương hiệu khác.

Ngoài ra, có một số công ty cung cấp biến tần khác như: Emerson, Keb, Lenze, GE Funuc, với thị phần nhỏ hơn.

7.2. Biến tần xuất xứ Nhật Bản

Biến tần của Nhật Bản tuy có giá thành cao nhưng sở hữu chất lượng tốt xứng đáng giá tiền. Một số hãng biến tần xuất xứ Nhật Bản như Yaskawa, Mitsubishi, FuJi, Panasonic, Hitachi, Toshiba… được rất nhiều doanh nghiệp săn đón.

7.3. Biến tần xuất xứ Hàn Quốc

LS là hãng biến tần xuất xứ từ Hàn Quốc phổ biến tại Việt Nam hiện nay. Biến tần này có giá thành tương đối thấp so với các dòng biến tần xuất xứ từ Nhật Bản và châu Âu.

7.4. Biến tần xuất xứ Trung Quốc

Việt Nam là một trong những nước tiêu thụ biến tần Trung Quốc nhiều nhất hiện nay. Trước đây, biến tần Trung Quốc thường bị xem là chất lượng kém nưng hiện nay với công nghệ phát triển và đầu tư nghiên cứu, chất lượng, biến tần Trung Quốc đã không thua kém các hãng lớn.

Nhiều dòng biến tần Trung Quốc đã được nhập khẩu vào Việt Nam như INVT, Sumo, Inovance, Veichi, Sinee, Gtake, ENC, Powtran, Alpha, Sunfar, Rexrorth, Lion, Hedy, Saj, Chziri, Micno, Chinsc, Senlan… với mức giá từ trung bình đến rất rẻ.

Hy vọng bài viết trên đã mang lại cho bạn những thông tin hữu ích để bạn có thể đưa ra lựa chọn mua máy biến tần hợp lý nhất. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi vui lòng để lại dưới bên dưới để được giải đáp nhanh nhất!