Biến Tần Là Gì? Lợi Ích Và Ứng Dụng Của Biến Tần

Các nhà máy sản xuất thường yêu cầu sử dụng các thiết bị điện sử dụng nhiều động cơ như quạt, máy bơm nước, động cơ kéo công suất lớn,… Tùy theo từng giai đoạn mà các thiết bị điện cần sử dụng công suất khác nhau ở những thời điểm khác nhau. Vì vậy, để sử dụng thiết bị điện an toàn nhất thì phương pháp sử dụng biến tần là phương pháp được các nhà máy ưu tiên nhất. Để hiểu rõ hơn về biến tần là gì mời bạn đọc bài viết sau của KTH ELECTRIC.

Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị dùng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều có tần số này thành dòng điện xoay chiều khác có tần số điều chỉnh được.

Công dụng của biến tần là gì?

Bộ biến tần được sử dụng để thay đổi tần số dòng điện cuộn dây trong động cơ thiết bị điện nhằm điều khiển liên tục tốc độ động cơ mà không cần đến hộp số cơ. Biến tần làm quay động cơ bằng cách sử dụng các phần tử bán dẫn để bật và tắt tuần tự dòng điện cấp vào cuộn dây của động cơ để tạo ra từ trường quay làm quay động cơ.

Cấu trúc biến tần

Các bộ phận bên trong biến tần có chức năng nhận điện áp có tần số cố định và chuyển đổi thành điện áp có tần số thay đổi giúp điều khiển tốc độ của động cơ. Biến tần chủ yếu bao gồm các bộ phận sau: bộ chỉnh lưu, biến tần IGBT, bộ lọc và mạch điều khiển. Ngoài ra, bộ biến tần còn tích hợp các thành phần khác như: cuộn kháng AC, cuộn kháng DC, bàn phím, điện trở hãm (điện trở phóng điện), màn hình hiển thị, module truyền thông, v.v.

Cấu trúc biến tần

Biến tần hoạt động như thế nào

Đầu tiên, nguồn điện một pha hoặc ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện một chiều phẳng. Bước này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nguồn điện đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha nhưng điện áp và tần số cố định (chẳng hạn như 380V 50Hz)

Chuyển đổi (đảo ngược) điện áp DC trên thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng. Ban đầu, điện áp DC được tạo ra được lưu trữ trong dãy tụ điện. Sau đó, thông qua quá trình tự kích hoạt, bộ chuyển đổi IGBT (viết tắt của Insulated Gate Bipole Transistor, đóng vai trò như một công tắc cực nhanh để tạo thành dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra điện áp xoay chiều ba pha dựa trên phương pháp điều chế độ rộng xungPWM.

Xem thêm: Aptomat là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Aptomat

Phân loại biến tần

Có nhiều loại biến tần. Một số loại biến tần phổ biến bao gồm: Biến tần AC, biến tần DC; Biến tần 1 pha 220V, biến tần 220V 3 pha, biến tần 3 pha 380V,… Nếu chia theo nguồn điện, chúng ta có thể chia biến tần thành 2 loại cơ bản: Biến tần động cơ 1 pha và biến tần động cơ 3 pha. Biến tần ba pha được sử dụng phổ biến hơn.

Ngoài các sản phẩm biến tần thông thường còn có các dòng biến tần chuyên dùng cho máy bơm nước, quạt, thang máy, điều hòa,..

Tại sao nên sử dụng biến tần?

Công thức tốc độ động cơ AC

Như có thể thấy từ công thức trên, có ba cách để thay đổi tốc độ động cơ:

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

Trong ba phương pháp này, hai phương pháp đầu tiên khó thực hiện hơn và kết quả không tốt lắm. Cách hiệu quả nhất để thay đổi tốc độ động cơ là thay đổi tần số điện áp đầu vào. Để thực hiện phương pháp này, sử dụng biến tần là cách an toàn và hiệu quả nhất.

Bộ biến tần có thể thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số nguồn điện cấp vào động cơ.

Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz và có một số dòng biến tần khác có thể điều chỉnh đến 590Hz trở lên. Vì vậy, sử dụng bộ biến tần cho phép động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với hoạt động ở tần số 50Hz.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần

• Dễ dàng thay đổi tốc độ động cơ.
• Khởi động sao-tam giác không được gây sụt áp hoặc khó khăn khi khởi động và làm giảm dòng điện khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp.
• Đảo ngược chiều quay của động cơ.
• Quá trình khởi động bắt đầu ở tốc độ thấp giúp động cơ mang tải lớn không khởi động đột ngột, tránh hư hỏng các bộ phận cơ khí và vòng bi, tăng tuổi thọ cho động cơ.
• Tiết kiệm năng lượng.
• An toàn để hoạt động.
• Sử dụng biến tần có thể giúp tiết kiệm chi phí đáng kể bằng cách giảm thiểu tổn thất điện năng trên đường dây, giảm chi phí lắp đặt tụ điện và giảm đáng kể lượng tiêu thụ dòng điện trong quá trình vận hành.
• Nó rất dễ dàng để kiểm soát và giám sát.

Xem thêm: Ứng dụng của lò phản ứng nghịch lưu trong đời sống

Ứng dụng biến tần

Biến tần có nhiều ưu điểm, ưu điểm vượt trội và được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và dân dụng. Một số ứng dụng phổ biến của biến tần:

Máy bơm nước, quạt, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán, máy ép phun, thang máy, hệ thống HVAC, máy trộn, máy ly tâm, nâng cao khả năng điều khiển hộp số, thay thế việc sử dụng các cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy móc làm việc,…

Những điều cần lưu ý khi sử dụng biến tần

Lưu ý những điều sau khi sử dụng biến tần:

• Bạn nên lựa chọn loại biến tần phù hợp với loại máy mình cần sử dụng để tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn. Ví dụ, để sử dụng máy bơm nước, bạn nên sử dụng biến tần máy bơm nước.
• Đảm bảo môi trường lắp đặt phù hợp, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm và vị trí.
• Biến tần không được thiết kế để hoạt động ngoài trời, vì vậy hãy đảm bảo nó được lắp đặt trong tủ có nhiều không gian và thông gió tốt. Tủ phải có quạt thông gió để đảm bảo điều này xảy ra. Đặt tủ ở nơi khô ráo, thoáng mát
• Bên trong biến tần có chứa các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhạy cảm với khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải đảm bảo rằng biến tần của mình đã vượt qua khí hậu nhiệt đới và phù hợp với thời tiết Việt Nam.
• Đọc và làm theo hướng dẫn sử dụng một cách cẩn thận. Để chắc chắn hơn, hãy hỏi các chuyên gia kỹ thuật tại nhà cung cấp biến tần của bạn cách cài đặt biến tần để nó hoạt động tối ưu cho ứng dụng của bạn.
• Khi biến tần báo lỗi, bạn hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu (mỗi biến tần đều có tài liệu tham khảo nhanh) để tìm ra nguyên nhân gây ra lỗi. Chỉ khởi động lại khi lỗi được giải quyết.

Xem thêm: Ưu nhược điểm của lò phản ứng biến tần

Các thương hiệu biến tần phổ biến hiện nay

Biến tần Schneider

Schneider là thương hiệu cung cấp biến tần đến từ Pháp đã hoạt động nhiều năm và là công ty hàng đầu thế giới về sản xuất các thiết bị quản lý nguồn, tự động hóa và các giải pháp thích ứng trong ngành.

Biến tần Schneider Vận hành với năng suất rất cao, hỗ trợ nâng cao hiệu suất vận hành và vòng đời của máy. Áp dụng thiết kế liên kết chặt chẽ, dễ dàng kết nối với các thiết bị khác, linh hoạt, đáng tin cậy và an toàn khi sử dụng.

Một số dòng sản phẩm biến tần phổ biến của Schneider như: ATV212, ATV320, ATV340, ATV12, ATV610, ATV930…

Biến tần Schneider

Ưu điểm của biến tần Schneider

• Biến tần Schneider là thiết bị chuyên dụng cho HVAC, quạt, máy bơm và máy nén, thích hợp cho động cơ từ 0,75 đến 75kW – 1 đến 100 mã lực,…
• Dễ dàng tích hợp với các thiết bị khác bằng giao thức nhúng để xây dựng mạng giám sát. Phát hiện nhanh các lỗi hệ thống: đứt dây đai, bơm chạy khô, mất pha…
• Bảo trì phòng ngừa, giảm chi phí: cảnh báo lỗi, thời gian hoạt động…
• Giám sát mức tiêu thụ năng lượng.
• Tập trung vào sự thân thiện với người dùng, kích thước nhỏ gọn để tích hợp tốt hơn.
• Tập trung vào bảo vệ và hiệu quả: tính liên tục của dịch vụ. Các tính năng được thiết kế đặc biệt cho nhà cao tầng: các chế độ, giám sát giảm chấn, bảo vệ cơ khí,…
• Tích hợp bộ lọc EMC và công nghệ chống dị ứng (THDI 30%).

Xem thêm: Thiết bị điện thương hiệu Schneider của KTH ELECTRIC

Biến tần LS

Biến tần LS Được sản xuất bởi Công ty Điện lực LS. Đây là thương hiệu nổi tiếng và lâu đời nhất của Hàn Quốc trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp thiết bị điện. Biến tần LS kết hợp công nghệ chuyển đổi tần số hiện đại và công nghệ vi xử lý tiên tiến. Bộ biến tần hiện tại có thể chuyển đổi xung điện thành tần số siêu âm để giảm thiểu tiếng ồn động cơ và hạn chế hư hỏng lõi động cơ.

Theo yêu cầu của bộ điều khiển và máy, hệ thống điện áp xoay chiều ba pha được đưa vào đầu ra theo quy trình chuyển đổi giá trị tần số vô cấp. Biến tần LS sở hữu những tính năng kỹ thuật với công nghệ điều khiển tiên tiến, hiện đại nhất (kiểm soát năng lượng tối ưu) sẽ làm hài lòng các nhà đầu tư và những khách hàng khó tính nhất.

Các dòng biến tần LS phổ biến hiện nay: Biến tần IG5A LS, biến tần IP5A LS, biến tần IS7 LS, biến tần H100 LS,…

Biến tần LS

Xem thêm: Thiết bị điện thương hiệu LS của KTH ELECTRIC

Bộ biến tần ABB

Bộ biến tần ABB là dòng sản phẩm của Tập đoàn ABB đa quốc gia Thụy Sĩ. Hoạt động kinh doanh chính của ABB liên quan đến ngành điện, robot, thiết bị điện nặng và công nghệ tự động hóa. Biến tần ABB được sử dụng phổ biến trong các hệ thống máy bơm, quạt, băng tải, cầu trục… Thích hợp cho nhiều ngành công nghiệp như thép, xi măng, khai khoáng, hóa chất, vận tải biển, giấy và bột giấy…

Ngoài ra, nó còn được dùng để điều khiển tốc độ của động cơ điện nên được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp: công nghiệp sản xuất thiết bị nâng hạ, hệ thống xử lý nước và nước thải, công nghiệp giấy, xi măng, nhựa, nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi, thực phẩm và đồ uống, vật liệu kim loại,…

Các dòng sản phẩm biến tần ABB phổ biến: ACS150, ACS310, ACS480, ACS580…

Bộ biến tần ABB

Qua bài viết này hy vọng KTH ELECTRIC cũng có thể giúp các bạn hiểu rõ hơn về biến tần là gì và nó có tác dụng gì. Việc sử dụng biến tần có thể mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, không chỉ tiết kiệm chi phí, năng lượng mà còn đảm bảo máy móc hoạt động liên tục, an toàn trong quá trình sản xuất. Có rất nhiều ưu điểm, giá thành của biến tần cũng rất phải chăng nên phù hợp với mọi đối tượng người dùng.