Biến tần là gì? Tại sao cần sử dụng biến tần?
Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về thiết bị biến tần và tại sao cần sử dụng biến tần, lợi ích của việc sử dụng thiết bị này.
Trước hết chúng ta hãy cùng tìm hiểu:
Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều/xoay chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh trong quá trình sử dụng. Thường sử dụng để điều khiển tốc độ motor mà không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
Hình 1 Biến tần dòng IG5A của hãng LS
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý làm việc cơ bản của một biến tần cũng khá đơn giản. Hình 2 miêu tả sơ đồ mạch điện bên trong của một biến tần.
- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hình 2 Sơ đồ mạch điện bên trong của biến tần
- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
- Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
- Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.
Phân loại biến tần:
Có khá nhiều cách phân loại biến tần, chủ yếu chúng ta loại dựa vào:
- Điện áp nguồn điện đầu vào: 220V, 380V,…
- Loại động cơ sử dụng: Động cơ 1 pha hoặc động cơ 3 pha.
Tại sao chúng ta cần sử dụng biến tần?
Thực tế, hầu hết ở các nhà máy sản xuất và chế tạo thường cần sử dụng rẩt nhiều vào các động cơ, motor, động cơ điện, hay quạt trong quá trinh làm việc. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất tùy vào nhu cầu làm việc mà chúng ta sử dụng động cơ với các cấp tốc độ khác nhau để đáp ứng. Đối với các cấp tốc độ mà hộp số cơ khí cung cấp không đáp ứng được nhu cầu sản xuất.
Ngoài ra, hiệu suất, lưu lượng và số lượng sản phẩm sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhu cầu của thị trường cũng như các giai đoạn trong năm. Như thế khi nhà máy sử dụng động cơ không đồng xoay chiều 3 pha công suất lớn sẽ khó khăn trong việc điều khiển nếu không có hệ thống biến tần.
Do các nhu cầu cần thiết như thế, nên chúng ta cần sử dụng biến tần để thay đổi tốc độ của các loại động cơ điện, quạt, motor sao cho phù hợp.
Để làm rõ hơn cho việc tại sao cần sử dụng biến tần, Cường Thịnh chia sẻ thêm ưu điểm khi sử dụng thiết bị này.
Ưu điểm khi sử dụng biến tần:
- Bảo vệ động cơ, nếu chúng ta khởi động trực tiếp từ lưới điện, vấn đề sốc và hao mòn cơ khí không thể kiểm soát. Biến tần giúp động cơ khởi động êm, dù cho quá trình khởi động – ngắt động cơ diễn ra liên tục. Quá trình khởi động từ tốc độ thấp, giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng các phần cơ khí như ổ trục,…tăng tuổi thọ động cơ.
- Tăng năng suất sản xuất, do có thể linh hoạt trong quá trình điều khiển tốc độ động cơ, mà các hộp số cơ khí bị giới hạn. Có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn, có thể lên tới 1800v/p với 60Hz, giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy. Đối với các ngành như ngành dệt, nhuộm, nhựa,…việc sử dụng biến tần sẽ giúp loại bỏ được một số phụ kiện cồng kềnh như puli, motor rùa (motor phụ),… so với khi sử dụng nguồn trực tiếp.
- Tiết kiệm năng lượng, khi sử dụng biến tần sẽ giảm được dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.
- Đáp ứng nhu cầu công nghệ¸ biến tần có tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm dễ dàng.
Trong bài viết này, Cường Thịnh chia sẻ với các bạn về các kiến thức cơ bản về biến tần và tại sao chúng ta cần sử dụng biến tần trong quá trình sản xuất.
Trong những bài viết sau Cường Thịnh sẽ chia sẻ thêm về cách chọn biến tần, cũng như giới thiệu dòng biến tần IG5A của LS mà Cường Thịnh đang phân phối.
____________
Công Ty TNHH Thiết Bị Điện Và Bao Bì Cường Thịnh
Địa chỉ: 177/1 Lê Văn Khương, P. Hiệp Thành, Quận 12, TP.HCM
Hotline: Mr.Lâm – 0939 770 234 /zalo: 0939 770 234
Email: lamnguyen.cuongthinh@gmail.com
Mr.Lâm – 0939 770 234 (zalo)
Email: lamnguyen.cuongthinh@gmail.com
Website: https://cuongthinhtech.com
