Trong các hoạt động sản xuất của ngành tự động hóa. Chắc hẳn bạn đã được nghe nhiều về biến tần. Tuy nhiên, liệu bạn đã thực sự hiểu hết về vai trò, ứng dụng và phân loại của biến tần chưa? Nếu còn đang băn khoăn về những vấn đề này. Hãy cùng Bestray giải đáp chúng thông qua bài viết dưới đây nhé.
1. Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong của động cơ. Thông qua đó, tốc độ động cơ sẽ được điều khiển một cách vô cấp mà không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Thiết bị này sử dụng các linh kiện bán dẫn và có thể đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt trong mỗi cuộn dây của động cơ. Từ đó, sản sinh ra từ trường làm xoay động cơ.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2.1. Cấu tạo
Biến tần được cấu tạo bao gồm các bộ phận khác nhau, có chức năng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi, và từ đó điều khiển tốc độ động cơ. Các bộ phận chính có trong biến tần bao gồm: bộ chỉnh lưu, bộ nghịch lưu IGBT, bộ lọc và mạch điều khiển.
Bên cạnh đó, bên trong thiết bị này còn được tích hợp thêm các bộ phận khác như: bộ điện kháng một chiều, bộ điện kháng xoay chiều, bàn phím, màn hình hiển thị, điện trở hãm, module truyền thống,…
2.2. Nguyên lý hoạt động
- Trước tiên, nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha sẽ được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng. Giai đoạn này được thực hiện bằng tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode. Đầu vào của nó có thể là 1 pha hoặc 3 pha, nhưng cần ở tần số và mức điện áp ổn định.
- Điện áp 1 chiều sẽ được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra và lưu trữ trong giàn tụ điện. Thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi nghịch lưu IGBT sẽ tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha bằng cách sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.
3. Vai trò và lợi ích của biến tần
- Bảo vệ động cơ: Biến tần có thể dễ dàng thay đổi tốc độ động cơ. Nhờ vậy, dòng khởi động sẽ không vượt quá 1,5 lần so với dòng truyền thống bằng sao tam giác. Thiết bị cũng sẽ tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành nhờ vào hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ cao áp và thấp áp.
- Giảm hao mòn cơ khí: Thiết bị giúp cho quá trình khởi động từ tốc độ thấp. Để động cơ mang tải lớn không phải đột ngột khởi động. Tránh tình trạng hư hỏng phần cơ khí, ổ trục và tăng tuổi thọ cho động cơ.
- Tiết kiệm điện: Giúp tiết kiệm 20 – 30% điện năng nhờ vào việc dễ dàng thay đổi tốc độ mà không cần chạy hết công suất.
- Nâng cao chất lượng sản phẩm: Giúp cho động cơ hoạt động nhanh hơn, gia tăng sản lượng đầu ra cho máy và tăng tốc độ cho các quạt thông gió.
4. Ứng dụng của biến tần
Một số ứng dụng của biến tần như sau:
- Bơm, quạt
- Biến tần dùng cho bơm cấp 2 để điều chỉnh tốc độ của bơm. Nó có thể chạy ở lưu lượng hoặc áp suất tùy chọn. Giúp gia tăng hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Bên cạnh đó, nó cũng giúp cho hệ thống vận hành êm, trơn. Giúp giảm chi phí sửa chữa, bảo trì và tăng tuổi thọ cho hệ thống.
- Cấp nước cho nhà cao tầng: Sử dụng thiết bị này để điều khiển động cơ cấp nước sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư vì không phải xây dựng tháp nước.
- Biến tần bơm cấp 1 cho phép điều khiển lưu lượng và áp lực tùy chọn, khởi động mềm, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hoạt động của động cơ.
- Sử dụng biến tần trong quạt hút / đẩy cũng cho phép điều khiển lưu lượng và áp lực, khởi động mềm, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hoạt động của động cơ.
- Máy nén khí
- Việc điều khiển tốc độ quay motor bằng biến tần sẽ cung cấp đủ lượng khí đáp ứng khi tiêu dùng. Nhờ đó, hệ thống cung cấp khí sẽ đạt hiệu quả cao nhất và tiết kiệm điện cho người dùng.
- Băng tải
- Biến tần sẽ bảo vệ băng tải và các thiết bị cơ khí khác bằng cách kiểm soát vận tốc và momen của động cơ, giúp kéo dài thời gian hoạt động của băng tải. Nhờ vậy, chi phí vận hành và bảo dưỡng sẽ được giảm thiểu đáng kể. Bên cạnh đó, trong trường hợp cần sửa chữa một mối nối của băng tải, thiết bị này sẽ điều khiển nó vào trị trí chính xác để thuận tiện cho quá trình sửa chữa.
- Thiết bị nâng hạ
- Biến tần sử dụng trong thiết bị nâng hạ có hai đặc điểm chính. Thứ nhất, phải chọn loại biến tần có momen khởi động lớn. Thứ hai là cần phải trang bị hệ thống xả hoặc hồi được tiếp về lưới.
- Máy cuốn – nhả
- Việc sử dụng biến tần trong máy cuốn nhả sẽ đảm bảo cho việc đồng tốc hai động cơ cuốn – nhả, tạo sự ổn định sức căng giữa hai đầu. Bên cạnh đó, nó cũng giúp chủ động điều chỉnh tốc độ khi sử dụng các chế độ cuốn nhả, nếu có thay đổi về kích thước vật liệu và yêu cầu sức căng.
- Hệ thống HVAC
- Sử dụng máy biến tần trong hệ thống HVAC sẽ giúp điều khiển áp lực và lưu lượng theo yêu cầu cần thiết. Tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm năng lượng,… Nhằm thỏa mãn yêu cầu điều nhiệt và thông gió.
- Máy khuấy trộn, quay ly tâm
- Biến tần dùng trong máy khuấy trộn, quay ly tâm sẽ điều khiển tốc độ của roto ly tâm tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Đồng thời, nó cũng giúp tối ưu hóa chế độ hoạt động của động cơ và tiết kiệm điện.
5. Biến tần có mấy loại? Đặc điểm
Biến tần được chia làm hai loại cơ bản đó là biến tần trực tiếp và gián tiếp. Trong đó, biến tần trực tiếp thường dùng cho các loại động cơ có công suất cao. Biến tần gián tiếp thì thường dùng cho các loại động cơ có công suất từ 0,25kW đến 700kW. Trong đó, biến tần gián tiếp còn được chia thành nhiều loại khác nhau bao gồm:
- Biến tần AC: Là loại thiết bị 1 pha và 3 pha, sử dụng điện áp AC được dùng rất nhiều trong các nhà máy.
- Biến tần DC: Là loại có khả năng kiểm soát sự rẽ nhánh của động cơ điện một chiều. Với loại này, các thiết bị chuyển mạch đầu ra sẽ tạo ra một sóng sin mới bằng cách thu thập một loạt sóng vuông ở điện áp khác nhau cho động cơ điện. Loại biến tần này cần đến sự hỗ trợ của một tụ điện lớn.
- Biến tần 1 pha: Hay còn được gọi là biến tần 1 pha ra 3 pha. Đây là loại thiết bị có điện áp đầu vào là 1 pha (220V) nhưng tín hiệu đầu ra là 3 pha 220V.
- Biến tần 3 pha: Loại này được mặc định có điện áp đầu vào là 380V và đầu ra là 380V.
- Biến tần điều khiển tốc độ motor: Việc thay đổi tốc độ động cơ của motor sẽ được điều chỉnh bằng biến tần.
- Biến tần hòa lưới: Đây là loại chuyên dùng trong lĩnh vực sản xuất năng lượng mặt trời.
- Biến tần thang máy: Thường được dùng cho các thang máy để điều khiển tốc độ của động cơ. Nhờ đó, thang máy sẽ dừng đúng vị trí mong muốn.
- Biến tần hạ thế: Là loại biến tần có đầu vào 110V, 220V hoặc 380V.
- Biến tần trung thế: Thiết bị này có điện áp đầu vào lớn như 3 – 3.3kV, 4kV, 10kV,…
6. Tiêu chí lựa chọn biến tần
Khi lựa chọn biến tần, để đảm bảo đạt hiệu quả cao nhất trong quá trình sử dụng, bạn có thể chọn dựa trên các tiêu chí sau:
- Chọn theo mục đích sử dụng
Nếu hệ thống không yêu cầu độ chính xác cao và momen khởi động cao. Thì chỉ cần lựa chọn loại biến tần có chức năng cơ bản với công suất gấp 1,2 lần so với động cơ. Ngược lại, đối với các công việc đòi hỏi cần có một số tính năng cao cấp.. Như chế độ ngủ đông tiết kiệm năng lượng, điều khiển PID, chế độ nối tần bơm,… Thì nên chọn loại có công suất cao hơn 1,5 lần so với động cơ.
- Chọn theo tải thực tế
Trước tiên, bạn cần xác định tải máy móc đang sử dụng là tải thông thường hay tải nhẹ. Từ đó, lựa chọn loại biến tần phù hợp với yêu cầu thực tế.
- Chọn theo chế độ vận hành
Chế độ vận hành gồm có hai loại đó là chế độ ngắn hạn và chế độ dài hạn. Đối với chế độ ngắn hạn, biến tần thường được dùng để tăng tốc, giảm tốc, đảo chiều, quay chiều động cơ, chạy hoặc dừng. Còn với chế độ dài hạn, thiết bị sẽ đặt tốc độ cố định rồi chạy, trong quá trình vận hành ít có sự thay đổi.
- Chọn biến tần theo điện áp
- Vào 1 pha 220V và ra 3 pha 220V, thường dùng cho động cơ điện 3 pha 220V.
- Vào 3 pha 220V và ra 3 pha 220V, thường dùng cho động cơ điện 3 pha 220V.
- Vào 3 pha 380V và ra 3 pha 380V, thường dùng cho động cơ điện 3 pha 380V.
- Chọn theo ứng dụng thực tế
Hiện nay, biến tần thường được sản xuất dựa trên những ứng dụng thực tế như: bơm, quạt, cẩu trục, tời kéo, thang máy, thang tải hàng, máy trộn, máy khuấy,… Với mỗi ứng dụng đều đi kèm với một chức năng chuyên biệt giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng và tiết kiệm tối đa chi phí phát sinh.
- Chọn theo xuất xứ
Trên thị trường có nhiều loại biến tần được sản xuất từ các thương hiệu khác nhau. Trong đó, hai phân khúc chính mà bạn có thể tham khảo đó là:
-
- Biến tần cao cấp của các thương hiệu Rockwell, Siemens, Emerson, ABB, Danfoss, Yaskawa, Schneider, Mitsubishi, fuji được sản xuất tại Châu Âu, Mỹ, Nhật.
- Biến tần trung cấp vẫn là của các thương hiệu trên nhưng được sản xuất tại Trung Quốc nhưng đảm bảo chất lượng và tiêu chuẩn của hãng.
- Biến tần thấp cấp thường là các thiết bị đã qua sử dụng và đã được thay thế linh kiện bên trong. Bên cạnh đó, cũng có một số dòng nội địa của Trung Quốc có ưu điểm là giá rẻ.
7. Hướng dẫn sử dụng biến tần
Máy biến tần có thể được điều khiển bằng một số phương pháp sau đây:
- Phương pháp 1: Chạy đa tần số (cấp tốc độ). Các tần số được cài đặt sẵn trong biến tần và nó sẽ chạy ở tần số ứng với giá trị đầu vào đã được cấp.
- Phương pháp 2: Điều khiển biến tần thông qua các mạng truyền thông như RS 485, 422, ASCII, Modbus RTU hoặc các chuẩn truyền thông dạng phức tạp khác. Máy biến tần công nghiệp thường sử dụng thiết bị điều khiển như HMI, PLC, card điều khiển,…
- Phương pháp 3: Dùng biến trở có dạng chiết áp để điều chỉnh biến tần.
- Phương pháp 4: Sử dụng bảng điều khiển đã có sẵn. Bao gồm nút lên xuống để thay đổi tần số. Nút RUN để chạy, nút STOP để dừng lại. Nút FOR để chạy tới, nút REV để chạy lùi.
8. Tổng kết
Qua bài viết trên, Bestray mong rằng bạn đã hiểu hơn về vai trò, ứng dụng và các loại biến tần trên thị trường hiện nay. Từ đó, tùy thuộc vào nhu cầu để sử dụng nó sao cho hiệu quả. Giúp cho động cơ hoạt động tốt nhất, bảo vệ cho hệ thống. Giảm thiểu lượng tiêu thụ điện năng và nâng cao năng suất làm việc.
Nhưng để biến tần hoạt động ổn định và tránh các sự cố xảy ra. Thì cần có hộp máng cáp chất lượng giúp bảo vệ hệ thống dây dẫn, dây điện trong các tòa nhà, xí nghiệp, khu chung cư, khu công nghiệp.
Một số hình ảnh máng cáp chất lượng cho Bestray sản xuất đang được ưa chuộng nhất hiện nay:
Hiện nay, đây được xem là giải pháp tối ưu và được nhiều doanh nghiệp áp dụng nhằm nâng cao hệ thống dây dẫn, tăng khả năng hoạt động, ngăn ngừa một số tác nhân từ môi trường làm ảnh hưởng tới nguồn điện. Để biết thêm các thông tin bổ ích khác cũng như các sản phẩm của Bestray, bạn có thể truy cập vào website https://bestray.com/blog/ hoặc liên hệ trực tiếp với chúng tôi theo hotline 0909 089 678.
Mời các bạn tham khảo thêm các sản phẩm Bestray :
——————————————————————————————
Công Ty Cổ Phần Bestray – Chuyên Sản Xuất Thang Máng Cáp (Cable Tray, Cable Trunking)
- Địa chỉ: 180/7b, ấp Tân Thới 3, xã Tân Hiệp, huyện Hóc Môn, TPHCM
- Điện Thoại: (028) 3713 3076 – 078 453 1668 – 0909 089 678
- E-mail: sales@bestray
