Biến tần là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của biến tần

Mọi người thường nghe đến thiết bị chuyển đổi tần số trong các hệ thống hoạt động điện. Tuy nhiên, mọi người biết biến tần là gì?, biến tần 1 pha, 3 pha, cũng như biến tần loại nào tốt?. Vì sao phải sử dụng biến tần như thế nào, có tác dụng gì?. Với những thắc mắc trên và bài viết này sẽ giúp bạn và gia đình hiểu rõ hơn về thiết bị này.

Tìm hiểu về biến tần?

Biến tần là thiết bị làm biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện xoay chiều bằng cách thay đổi tần số có thể điều chỉnh được. Nói cách dễ hiểu hơn là chức năng của biến tần sẽ thay đổi tấn số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong mỗi động cơ và thông qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ cách vô cấp; không cần dùng các hộp số khí cấp.

Bộ chuyển đổi năng lượng bằng tần số thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để thực hiện việc đóng ngắt tuần tự của động cơ sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to.

Các bộ biến tần thường được sử dụng để có thể điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số; nó sẽ là hoạt động dựa vào tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên. Có nhiều loại như: AC, DC, loại 1 pha 220V, loại máy chuyển đổi 3 pha 380V…

Song đó, cũng có các dòng biến tần đa năng khác, các hãng của dòng chuyên dụng cho các hoạt đông khác nhau: biến tần máy bơm, máy chuyển đổi năng lượng nâng hạ, biến tần cho hệ thống điều hòa, máy biến tần năng lượng mặt trời…

Vì sao cần sử dụng đến biến tần?

Ở các nhà máy việc sản xuất chế tạo thì các động cơ và motor các loại hoạt động khá nhiều để duy trì hoạt động sản xuất. Tuy nhiên, không thể nào để máy hoạt đông trong thời gian dài với một cấp tốc độ cho một qua trình được. Hơn nữa với các cấp độ cho sẳn thì hầu như không đáp ứng được nhu cầu của quy trình sản xuất từ công ty.

Với công dụng của biến tần là có thể sự thay đổi về quá trình sản xuất theo nhu cầu thị trường trong năm. Với các động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha công suất lớn thì sẽ rất hó đề điều khiển nếu không có inverter. Do vây, các hệ thống điện này cần sử sụng đến inverter để cho phép thay đổi tốc độ hoạt động của động cơ điện hay là động cơ quạt quay motor sao cho phù hợp.

Cấu tạo của máy biến tần như thế nào?

Các chức năng nhận diện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ. Những bộ phận cấu tạo nên một máy biến tần sẽ bao gồm:

  • Bộ chỉnh lưu
  • Bộ lọc
  • Bộ nghịch lưu IGBT
  • Mạch điều khiển

cấu tạo của biến tần

Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm các linh kiện hỗ trợ khác như:

  • Bộ điện kháng xoay chiều
  • Bộ điện kháng 1 chiều
  • Điện trỏe hãm
  • Bàn phím
  • Màn hình hiển thị
  • Module truyền thống

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì?

Với nguồn điện 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Tiếp đến là công đoạn của bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện hoạt động. Và dòng điện đầu vào có thể là một hoặc 3 pha. Nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định cho phép hoạt động của toàn hệ thống.

Điện áp một chiều sẽ được chuyển đổi ( nghich lưu)  thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng. Và sẽ có dòng điện áp một chiều được tạo ra và lưu trũ trong giàn tụ điện. Sẽ được thộng qua quá trình tự kích hoạt sao cho thích hợp cùng bộ biến đổi IBGT. Do đó, nguyên lý biến tần hoạt động nó sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng của xung PWM.

Phân loại biến tần:

Dựa theo đặc tính dòng điện sẽ có 2 loại chính là bộ biến tần AC và biến tần DC.

  • Loại AC:  chủ yến dùng để điều khiển tốc độ ở các động cơ, motor điện xoay chiều
  • Loại DC: dùng trong các ứng dụng kiểm soát rẽ nhánh của động cơ, motor điện một chiều.

Ngoài ra còn có các loại biến tần theo công suất hoạt động,…

Các thông số cơ bản khi cài đặt biến tần là gì?

Để có thể sử dụng được biến tần thì thiết bị đòi hỏi chúng ta sẽ cần phải cài đặt các số thông số liên quan trước khi đưa tiến hành sử dụng. Các thông số cần lưu ý sau đây:

Cài thông số chọn cách RUN/STOP:

Thực hiện cài đặt trên bàn phím hay thông qua chân điều khiển bên ngoài (24V + S1).

Trong đó có các lựa chọn như sau:

  • 0: Keypad : Run/Stop sử dụng trên bàn phím.
  • 1: External Run/Stop control: Run/Stop thiết lập bên ngoài.
  • 2: Communication: Run/Stop thực hiện qua cổng RS485.

Thời gian tăng tốc (Acceleration time 1) và thời gian giảm tốc (Deceleration time 1):

Khi thời gian tăng tốc là khoảng thời gian khi ta nhấn RUN thì lúc này motor sẽ chạy từ 0Hz ~ 50HZ. Điều này nó sẽ chạy tốc độ tối đa và thường sẽ mặc định là 10 giây để thực hiện. Tùy vào ứng dụng khác nhau mà thời gian sẽ được thiết lập khác nhau. Tương tự, thời gian giảm tốc là thời gian Stop đến khi máy ngừng hẳn. Trong mỗi biên tần điều có thông số cài đặt bỏ qua chế độ Deceleration. Đó là Fee Run, lúc nhắn STOP sẽ cho motor ngừng hoạt động tự do.

Cách thức thay đổi thông số tần số:

Thông số này thường mô tả tùy mỗi hãng, thương hiệu mà sẽ có sự thay đổi khác nhau. Bao gồm sẽ các lựa chọn sau đây:

  • 0: Keypad: sử dụng nút lên và xuống trên bàn phím để thay đổi.
  • 1: Potentiometer on keypad: thay đổi tần số bằng nút núm vặn.
  • 2: External AVI analog signal Input: sử dụng tín hiệu biến trở hoặc 0-10VDC để thay đổi
  • 3: External ACI analog signal input: sử dụng tín hiệu 4-20mA.
  • 4: Communication setting frequency: thay đổi tần số bằng RS485.
  • 5: PID output frequency: đổi tần số bằng các tín hiệu hồi tiếp PID.

Cài giới hạn tần số:

Cụm từ thường là (Frequency upper limit), (Maximum Frequency). Chúng là các thông số cho phép động cơ chạy nhanh nhất ở đơn vị là Hz; giả sử cài là 40Hz thì động cơ chạy tối đa có thể đạt được là 40Hz, n=60×40/2 = 1200 vòng/phút. Việc này động nghĩa với việc có thể cài bao nhiêu cũng được trong phạm vi thông dụng là (1÷60 Hz) cho các động cơ thường.

Lợi ích khi sử dụng là gì ?

Với thiết bị sử sụng biến tần thì điều có một vài ứng dụng đi kèm. Các lợi ích mà biến tần có đó sẽ giúp cho các thiết bị các lợi ích nhất định:

  • Thay đổi động cơ đổi chiều dễ dàng hơn
  • Thực hiện giảm dòng khởi động so tốt hơn việc khởi động trực tiếp, thực thi khởi động sao-tam giác nên không gây ra sụt áp bắt đầu hoặc khó khởi động.
  • Khởi động thực hiện thông qua biến tần từ tốc độ thấp sẽ giúp cho động cơ mang tải lớn mà không phải khởi động dòng đột ngột, có thể tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, giúp tăng tuổi thọ động cơ.
  • Khả năng tiết kiệm năng lượng tốt hơn với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.
  • Có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, cũng như bảo vệ quá áp và thấp áp. Nhằm tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
  • Công suất kháng từ động cơ rất thấp dựa vào nguyên lý làm việc của bộ chuyển đổi nghịch lưu qua diode.
  • Bt tích hợp các module truyền thống có thể điều khiển và kiểm soát từ trung tâm rất dễ vận hành.

Các lưu ý khi sử dụng biến tần là gì?

Trong quá trình sử sụng và để cho biến tần hoạt động thì cần phải lưu ý một số vần đề sau đây?

Cách sử dụng biến tần sẽ dựa vào các bộ phận, giai đoạn, công đoạn sản xuất thì nên xác định được cộng suất cần thiết cho động cơ hoạt động. Việc này sẽ là tiền để cho việc lựa chọn inverter phù hợp, giúp tránh lãng phí cũng như đảm bảo hoạt động đủ cộng suất cho quá trình sản xuất đó.

Các linh kiện bên trong bộ chuyển đổi tần số rất nhạy cảm này với điều khiện môi trường, nên cần lưu ý về cách bảo quản và khả năng chịu đựng tác động của môi trường.

Cần tín toán các thông số cũng như điều khiển thay đổi động cơ sao cho phù hợp. Ngoài ra biến tần cần phải chịu đựng được tốc độ và đảo chiều bằng cách khởi động sao, tam giác và khởi động mêm. Lúc đầu tiếp xúc cũng như làm việc với nó thì cần dành nhiều thời gian tìm hiểu các thông tin và đặt tích sản phẩm mình muốn sử dụng.

Biến tần được sử dụng ở đâu?

Với ưu điểm vượt trội biến tần được sử dụng rất phổ biến ở công nghiệp à có là dân dung với máy nhỏ. Do vậy, mà chúng lại được sử dụng nhiều trong các ứng dụng khác nhau. Dưới dây là một số ứng dụng phổ biến không thể thiếu như: bơm nước, quạt hút – đẩy, hệ thống HVAC, máy trộn, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, thang máy,máy quay ly tâm, bản điều khiển hộp số, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn – nhả…

ứng dụng của biến tần

Một số hãng sản xuất biến tần hàng đầu có trên thị trường hiện nay:

Trên thị trường hiện nay có khá nhiều nhà sản xuất biến tần với các ứng dụng khác nhau. Trong từng hãng sản xuất được đề cập bên dưới sẽ có các hình ảnh mô tả giúp gia đình dễ hình dung hơn.

Biến tần Mitsubishi:

Mitsubishi

Bộ biến tần Fuji:

fuji

Máy biến tần LS:

LS

Biến tần INVT:

invt

Với những thông tin và kiến thức cơ bản về biến tần là gì, nó có tác dụng gì?. Thì chung tôi hy nó sẽ cần thiết cho những ai mới bắt đầu tìm hiểu thiết bị này. Vì là kiến thức cơ bản nên sẽ được tổng hợp từ các trang mạng uy tín trong và ngoài nước. Nếu gia đình có gì thắc mắc thì có thể để lại thông tin để được tư vần cụ thể hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *